{"id":54651,"date":"2019-12-31T00:00:00","date_gmt":"2019-12-30T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/shd-aerodisk-na-otechestvennyh-protsessorah-elbrus-8s"},"modified":"2020-02-18T14:02:41","modified_gmt":"2020-02-18T11:02:41","slug":"shd-aerodisk-na-otechestvennyh-protsessorah-elbrus-8s","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/sv\/blog\/administrirovanie\/shd-aerodisk-na-otechestvennyh-protsessorah-elbrus-8s","title":{"rendered":"AERODISK-lagringssystem p\u00e5 inhemska Elbrus 8C-processorer","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"AERODISK-lagringssystem<\/p>\n

<\/p>\n

Hej, l\u00e4sare av Habr. Vi vill dela med oss av en mycket gl\u00e4djande nyhet. Vi har \u00e4ntligen f\u00e5tt se den verkliga serietillverkningen av den nya generationen ryska processorer, Elbrus 8C. Den officiella serietillverkningen skulle ha startat redan 2016, men i praktiken b\u00f6rjade massproduktionen f\u00f6rst 2019, och hittills har ungef\u00e4r 4000 processorer producerats.<\/p>\n

<\/p>\n

N\u00e4stan omedelbart efter starten av serietillverkningen blev dessa processorer tillg\u00e4ngliga hos oss p\u00e5 AERODISK, vilket vi s\u00e4rskilt vill tacka f\u00f6retaget NORSI-TRANS f\u00f6r, som v\u00e4nligt tillhandah\u00f6ll v\u00e5r h\u00e5rdvaruplattform Yakhont UVM, som st\u00f6djer Elbrus 8C-processorer, f\u00f6r att genomf\u00f6ra porteringen av mjukvarudelen av lagringssystemet. Detta \u00e4r en modern plattform som uppfyller alla krav fr\u00e5n MCST. F\u00f6r n\u00e4rvarande anv\u00e4nds plattformen av s\u00e4rskilda anv\u00e4ndare och teleoperat\u00f6rer f\u00f6r att s\u00e4kerst\u00e4lla att de fastst\u00e4llda \u00e5tg\u00e4rderna genomf\u00f6rs vid genomf\u00f6randet av operativa utredningar. <\/p>\n

<\/p>\n

F\u00f6r n\u00e4rvarande \u00e4r porteringen framg\u00e5ngsrikt slutf\u00f6rd, och lagringssystemet AERODISK finns redan som en variant med inhemska Elbrus-processorer. <\/p>\n

<\/p>\n

I den h\u00e4r artikeln kommer vi att ber\u00e4tta om sj\u00e4lva processorerna, deras historia, arkitektur och sj\u00e4lvklart om v\u00e5r implementering av lagringssystemet p\u00e5 Elbrus.<\/p>\n

<\/a><\/noindex><\/p>\n

Historien<\/h2>\n

<\/p>\n

Historien bakom Elbrus-processorerna g\u00e5r tillbaka till Sovjetunionens tid. \u00c5r 1973 inleddes utvecklingen av multiprocessorber\u00e4kningsanl\u00e4ggningar vid Institute of Precision Mechanics and Computer Technology named after S.A. Lebedev (efter den samme Sergej Lebedev, som tidigare ledde utvecklingen av den f\u00f6rsta sovjetiska datorn MESM, och senare BESM). Utvecklingen leddes av Vsevolod Sergejevich Burcev, och Boris Artashesevich Babayan, som var en av bitr\u00e4dande huvudingenj\u00f6rerna, deltog ocks\u00e5 aktivt i projektet. <\/p>\n

<\/p>\n

\"AERODISK-lagringssystem
\nVsevolod Sergejevich Burcev<\/em><\/p>\n

<\/p>\n

\"AERODISK-lagringssystem
\nBoris Artashesevich Babayan<\/em><\/p>\n

<\/p>\n

Den huvudsakliga best\u00e4llaren av projektet var, naturligtvis, de v\u00e4pnade styrkorna i Sovjetunionen, och denna serie datorer anv\u00e4ndes framg\u00e5ngsrikt vid skapandet av kommandober\u00e4kningscentraler och skjutkomplex f\u00f6r missilf\u00f6rsvarssystem samt andra system av speciell betydelse. <\/p>\n

<\/p>\n

\"AERODISK-lagringssystem<\/p>\n

<\/p>\n

Den f\u00f6rsta datorn \"Elbrus\" f\u00e4rdigst\u00e4lldes 1978. Den hade en modul\u00e4r arkitektur och kunde inkludera mellan 1 och 10 processorer baserade p\u00e5 mellanintegrerade kretsar. Hastigheten f\u00f6r denna maskin n\u00e5dde upp till 15 miljoner operationer per sekund. M\u00e4ngden RAM-minne, som var gemensamt f\u00f6r alla 10 processorer, uppgick till upp till 2 i 20:e graden av maskinord eller 64 MB. <\/p>\n

<\/p>\n

Senare visade det sig att m\u00e5nga av de teknologier som anv\u00e4ndes vid utvecklingen av \"Elbrus\" samtidigt forskades p\u00e5 v\u00e4rlden \u00f6ver, och f\u00f6retaget International Business Machine (IBM) arbetade med dem, men projekten ledde inte, till skillnad fr\u00e5n \"Elbrus\", till n\u00e5got f\u00e4rdigt produkt. <\/p>\n

<\/p>\n

Enligt Vsevolod Burtsov str\u00e4vade sovjetiska ingenj\u00f6rer efter att anv\u00e4nda den mest avancerade erfarenheten fr\u00e5n b\u00e5de inhemska och utl\u00e4ndska utvecklare. Arkitekturen hos \"Elbrus\"-datorerna p\u00e5verkades \u00e4ven av datorer fr\u00e5n Burroughs, utvecklingar av Hewlett-Packard samt erfarenheten fr\u00e5n skaparna av BESM-6.<\/p>\n

<\/p>\n

Men m\u00e5nga av utvecklingarna var originella. Det mest intressanta med \"Elbrus-1\" var just dess arkitektur. <\/p>\n

<\/p>\n

Den skapade superdatorn blev den f\u00f6rsta i Sovjetunionen som till\u00e4mpade superskal\u00e4r arkitektur. Den massiva anv\u00e4ndningen av superskal\u00e4ra processorer utomlands b\u00f6rjade f\u00f6rst p\u00e5 1990-talet med introduktionen av prisv\u00e4rda Intel Pentium-processorer.<\/p>\n

<\/p>\n

Dessutom kunde speciella in- och utpr\u00e5ngprocessorer anv\u00e4ndas f\u00f6r att organisera datafl\u00f6det mellan perifera enheter och RAM-minnet i datorn. Det kunde finnas upp till fyra s\u00e5dana processorer i systemet, som arbetade parallellt med centrala processorn och hade sitt eget dedikerade minne.<\/p>\n

<\/p>\n

Elbrus-2<\/h3>\n

<\/p>\n

\u00c5r 1985 fick \"Elbrus\" sin logiska forts\u00e4ttning, och datorn \"Elbrus-2\" skapades och skickades till serieproduktion. Den skiljde sig lite fr\u00e5n sin f\u00f6reg\u00e5ngare n\u00e4r det g\u00e4ller arkitektur, men anv\u00e4nde en ny komponentbas som m\u00f6jliggjorde n\u00e4stan 10 g\u00e5nger h\u00f6gre total prestanda - fr\u00e5n 15 miljoner operationer per sekund till 125 miljoner. Volymen av datorns RAM-minne \u00f6kade till 16 miljoner 72-bitars ord eller 144 MB. Den maximala \u00f6verf\u00f6ringskapaciteten f\u00f6r in- och utg\u00e5ngskanalerna f\u00f6r \"Elbrus-2\" var 120 MB\/s.<\/p>\n

<\/p>\n

Elbrus-2 anv\u00e4ndes aktivt i k\u00e4rnforskningscentra i Tjeljabinsk-70 och i Arzamas-16 vid kontrolcentralen, i det ryska missilsystemet A-135, samt p\u00e5 andra milit\u00e4ra anl\u00e4ggningar.<\/p>\n

<\/p>\n

Skapandet av Elbrus uppskattades av ledarna i Sovjetunionen. M\u00e5nga ingenj\u00f6rer bel\u00f6nades med ordnar och medaljer. Huvudkonstrukt\u00f6ren Vsevolod Bur\u0446\u0435\u0432 och flera andra specialister erh\u00f6ll statliga priser. Boris Babayan bel\u00f6nades med Oktoberevolutionens ordens.<\/p>\n

<\/p>\n

Dessa priser var mer \u00e4n v\u00e4lf\u00f6rtj\u00e4nta, Boris Babayan sa senare: <\/p>\n

<\/p>\n

I 1978 gjorde vi den f\u00f6rsta super-skal\u00e4ra maskinen, Elbrus-1. Nu f\u00f6r tiden g\u00f6r v\u00e4stv\u00e4rlden endast super-skal\u00e4ra datorer av denna arkitektur. Den f\u00f6rsta super-skal\u00e4ra i v\u00e4st kom 1992, v\u00e5r var fr\u00e5n 1978. Dessutom \u00e4r den version av super-skal\u00e4r som vi gjorde analog med Pentium Pro, som Intel producerade 1995.<\/p><\/blockquote>\n

Dessa ord om historisk f\u00f6rstaplats bekr\u00e4ftas ocks\u00e5 i USA, d\u00e4r Kit Diefendorff, utvecklaren av Motorola 88110, en av de f\u00f6rsta v\u00e4sterl\u00e4ndska superskal\u00e4ra processorerna, skrev: <\/p>\n

<\/p>\n

I 1978, n\u00e4stan 15 \u00e5r f\u00f6re de f\u00f6rsta v\u00e4sterl\u00e4ndska super-skal\u00e4ra processorerna, anv\u00e4ndes en processor i Elbrus-1 som kunde utf\u00f6ra tv\u00e5 instruktioner per cykel, med f\u00f6r\u00e4ndring av instruktionernas exekveringsordning, omben\u00e4mning av register och exekvering baserat p\u00e5 antaganden.<\/p><\/blockquote>\n

<\/p>\n

Elbrus-3<\/h3>\n

<\/p>\n

\u00c5ret var 1986, och n\u00e4stan omedelbart efter att arbetet med den andra Elbrus var slutf\u00f6rt b\u00f6rjade ITMiVT utvecklingen av det nya systemet Elbrus-3, med en helt ny processorarkitektur. Denna metod kallade Boris Babayan f\u00f6r \"post-superskal\u00e4r\". Just denna arkitektur, som senare kallades VLIW\/EPIC, kom i framtiden (i mitten av 90-talet) att anv\u00e4ndas av Intels Itanium-processorer (och dessa utvecklingar i Sovjetunionen startade 1986 och avslutades 1991).<\/p>\n

<\/p>\n

I detta datorlandskap f\u00f6rverkligades f\u00f6r f\u00f6rsta g\u00e5ngen id\u00e9erna om tydlig hantering av parallellism i operationer genom anv\u00e4ndning av kompilatorer.<\/p>\n

<\/p>\n

\u00c5r 1991 sl\u00e4pptes den f\u00f6rsta och, tyv\u00e4rr, den enda datorn Elbrus-3, som aldrig kunde drifts\u00e4ttas helt, och efter Sovjetunionens fall blev den \u00f6verfl\u00f6dig, och utvecklingen och planerna f\u00f6rblev pappersprojekt. <\/p>\n

<\/p>\n

F\u00f6ruts\u00e4ttningar f\u00f6r en ny arkitektur<\/h3>\n

<\/p>\n

Gruppen som arbetade p\u00e5 ITMiVT f\u00f6r att skapa sovjetiska superdatorer uppl\u00f6stes inte, utan fortsatte sitt arbete som ett eget f\u00f6retag under namnet MCST (Moskva Center f\u00f6r SPARC-teknologier). I b\u00f6rjan av 90-talet inleddes ett aktivt samarbete mellan MCST och Sun Microsystems, d\u00e4r MCST:s team deltog i utvecklingen av mikroprocessorn UltraSPARC.<\/p>\n

<\/p>\n

Det var under denna tid som projektet f\u00f6r arkitekturen E2K uppstod, som ursprungligen finansierades av f\u00f6retaget Sun. Senare blev projektet helt oberoende och all intellektuell egendom kvarstod hos MCST-teamet.<\/p>\n

<\/p>\n

Om vi hade fortsatt samarbeta med Sun inom detta omr\u00e5de, skulle allt tillh\u00f6ra Sun. \u00c4ven om 90% av arbetet utf\u00f6rdes innan Sun d\u00f6k upp. (Boris Babayan)<\/p><\/blockquote>\n

<\/p>\n

Arkitekturen E2K<\/h2>\n

<\/p>\n

N\u00e4r vi diskuterar processorariket \"Elbrus\", h\u00f6r vi ofta f\u00f6ljande p\u00e5st\u00e5enden fr\u00e5n v\u00e5ra kollegor inom IT-branschen:<\/p>\n

<\/p>\n

\"Elbrus \u00e4r en RISC-arkitektur\"
\n\"Elbrus \u00e4r en EPIC-arkitektur\"
\n\"Elbrus \u00e4r en SPARC-arkitektur\"<\/p><\/blockquote>\n

I sj\u00e4lva verket \u00e4r inget av dessa p\u00e5st\u00e5enden helt sant, och om det \u00e4r det, s\u00e5 endast delvis.<\/p>\n

<\/p>\n

Arkitekturen E2K \u00e4r en unik och original processorarkitektur, dess fr\u00e4msta egenskaper \u00e4r energieffektivitet och utm\u00e4rkt skalbarhet, som uppn\u00e5s genom att definiera tydlig parallellism i operationer. Arkitekturen E2K utvecklades av MCST-teamet och bygger p\u00e5 en post-super-skal\u00e4r arkitektur (a la EPIC) med viss p\u00e5verkan fr\u00e5n SPARC-arkitekturen (med RISC-arv). Vid skapandet av tre av de fyra grundl\u00e4ggande arkitekturerna (Super-skalar, post-super-skal\u00e4r och SPARC) deltog MCST direkt. V\u00e4rlden \u00e4r verkligen liten.<\/p>\n

<\/p>\n

F\u00f6r att undvika f\u00f6rvirring fram\u00f6ver har vi ritat en enkel schematisk bild som, \u00e4ven om den \u00e4r f\u00f6renklad, visar ursprunget till arkitekturen E2K v\u00e4ldigt tydligt.<\/p>\n

<\/p>\n

\"AERODISK-lagringssystem<\/p>\n

<\/p>\n

Nu lite mer om namnet p\u00e5 arkitekturen, som ocks\u00e5 har skapat viss oklarhet. <\/p>\n

<\/p>\n

I olika k\u00e4llor kan man st\u00f6ta p\u00e5 f\u00f6ljande namn f\u00f6r denna arkitektur: \"E2K\", \"Elbrus\", \"Elbrus 2000\", ELBRUS (\"ExpLicit Basic Resources Utilization Scheduling\", det vill s\u00e4ga explicit planering av anv\u00e4ndning av grundl\u00e4ggande resurser). Alla dessa namn h\u00e4nvisar till samma sak \u2013 till arkitekturen, men i officiell teknisk dokumentation samt p\u00e5 tekniska forum anv\u00e4nds namnet E2K f\u00f6r att beskriva arkitekturen, s\u00e5 i forts\u00e4ttningen, n\u00e4r vi talar om processorarkitekturen kommer vi att anv\u00e4nda termen \"E2K\", och n\u00e4r vi refererar till en specifik processor, kommer vi att anv\u00e4nda namnet \"Elbrus\".<\/p>\n

<\/p>\n

Tekniska egenskaper f\u00f6r arkitekturen E2K<\/h3>\n

<\/p>\n

I traditionella arkitekturer som RISC eller CISC (x86, PowerPC, SPARC, MIPS, ARM) tar processorn emot en str\u00f6m av instruktioner som \u00e4r avsedda f\u00f6r sekventiell exekvering. Processorn kan identifiera oberoende operationer och k\u00f6ra dem parallellt (superskal\u00e4r) och \u00e4ven \u00e4ndra deras ordning (out-of-order execution). Men dynamisk analys av beroenden och st\u00f6d f\u00f6r out-of-order exekvering har sina begr\u00e4nsningar n\u00e4r det g\u00e4ller antalet kommandon som kan startas och analyseras per takt. Dessutom konsumerar motsvarande block inom processorn en m\u00e4rkbar m\u00e4ngd energi, och deras komplexa implementation leder ibland till stabilitets- eller s\u00e4kerhetsproblem.<\/p>\n

<\/p>\n

I arkitekturen E2K tar kompilatorn huvudansvaret f\u00f6r analys av beroenden och optimering av operationsordningen. Processorn f\u00e5r s\u00e5 kallade breda kommandon, d\u00e4r instruktioner f\u00f6r alla exekveringsenheter i processorn \u00e4r kodade, vilka ska k\u00f6ras under den aktuella takten. Processorn beh\u00f6ver inte analysera beroenden mellan operander eller omorganisera operationer mellan breda kommandon: allt detta g\u00f6rs av kompilatorn utifr\u00e5n analysen av koden och resursplanering av processorn. Som ett resultat kan den h\u00e5rdvarum\u00e4ssig komponenten av processorn vara enklare och mer ekonomisk.<\/p>\n

<\/p>\n

Kompilatorn kan analysera koden mycket noggrannare \u00e4n RISC\/CISC-processorns h\u00e5rdvara och finna fler oberoende operationer. D\u00e4rf\u00f6r finns det fler parallella exekveringsenheter i arkitekturen E2K \u00e4n i traditionella arkitekturer.<\/p>\n

<\/p>\n

Nuvarande m\u00f6jligheter hos arkitekturen E2K:<\/p>\n

<\/p>\n