Benutzer:Georg jungnickel/Elbrus 2000 (E2K)

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ELBRUS 2000 E2K ein russischer Mikroprozessor

  • Dieser Artikel basiert auf dem russischen Original des Artikels "Эльбрус 2000 (микропроцессор)[1] In der Übersetzung erfolgten wesentliche Ergänzungen und Erläuterungen.
  • Weitere Details und Zusammenhänge können dem Artikel "Geschichte des Prozessors ELBRUS-2000" [2] entnommen werden

ELBRUS 2000[E2K]- Grundsätzliches

  • Der Elbrus 2000 (E2K) ist ein russischer Mikroprozessor, der auf einer VLIW (EPIC)Architektur basiert und von der Firma МЦСТ (MZST, "Moskauer Zentrum für SPARC-Technologie") entwickelt wurde. MZST ging nach 1990 aus dem führenden sowjetischen Informatikinstitut "Institut für Präzisionsmechanik und Rechentechnik der Russischen Akademie der Wissenschaften" namens "S. A. Lebedew" ( IPMuRT; ИТМ и ВТ )[3] hervor, das über ca. 15 Jahre die Supercomputer-Reihe ELBRUS-1 ,Elbrus-2 und Elbrus-3 entwickelte. Die ELBRUS-Prozessoren zeichneten sich durch extrem innovative Parallel-Architektur aus, mit der der enorme techische Rückstand der Bauelemente in der Sowjekunion teilweise kompensiert werden konnte und die für spezifische Algorithmen der numerischen Mathematik dringend erforderlich waren.Der auf veralteten Bauelementen gebaute Rechner Elbrus-3 konnte z.B.dank seiner innovativen Architektur z.B.eine zweifach höhere Rechen- Leistung sichern , als der seinerzeit modernste amerikanische Superrechner Cray Y-MP.
  • Der Elbrus 2000 war geplant als Weiterführung dieser legendären russischen Prozesser-Architektur mit neuester Mikroelektronik- Technologie. Er nutzt eine Technologie der binären Compilierung zwecks Kompatibilät zur Intel-X86 - Architektur. Das Design wurde beim taiwanesischen Auftragsfertiger TSMC auf Standardzellen umgesetzt und ab 6/2008 gefertigt.
  • Ab September 2009 ist eine Fertigung im neuen Werk von "Angström" in Selenograd geplant. Die Ausrüstungen sind für einen 130 nm - Prozess mit 200 mm Scheibe geeignet und sind gebrauchte Ausrüstungen aus "Fab 30" der Firma AMD.
  • Abbildung des Prozessors[4]

Technische Parameter

  • Der E2K baut auf einer EPIC - Architektur auf, deren Besonderheit die Parallelisierung der Ressourcen für eine zeitparallele Ausführung der expliziten Anweisungensteile in einer VLIW- Anweisung ist. Der Elbrus-2000 wird , als Architektur-Nachfolger von ELBRUS-3 als ein Mikroprozessor bewertet, der - zusammen mit entsprechenden Compilern- die tiefste heute bekannte Parallelisierung realisiert.
  • Seine Spitzenleistung ist 23.7 Giga OP/s (GIPS)

Hauptparameter des Mikroprozessor ELBRUS [E3M]

  1. Technologie- Prozess: CMOS 0.13 µm
  2. Arbeits-Takt: 300 MHz
  3. Spitzen- Leistung:
    1. 64 bit: 6,67 GIPS/2,4 GFLOPS,
    2. 32 bit: 9,5 GIPS/4,8 GFLOPS,
    3. 8/16 bit: 22,6 GIPS/12,2 GFLOPS
  4. Datenformat:
    1. ganze Zahlen: 32, 64
    2. reele Zahlen: 32, 64, 80
  5. Cache-1 Speicher für Instruktionen: 64 KByte
  6. Cache-1 Speicher für Daten: 64 KByte
  7. Cache-2 Speicher: 256 KByte
  8. Cache Seitentabelle: 512 Eingänge
  9. Datenrate Kanal zum Speichercache: 9,6 GByte/s.
  10. Datenrate Kanäle zum Hauptspeicher: 4,8 GByte/s.
  11. Chipfläche: 189 mm²
  12. Zahl der Transistoren( Gates): 75,8 Mio
  13. Zahl der Metallisierungsebenen: 8
  14. Gehäusetyp/Kontakte : HFCBGA /900
  15. Gehäusegröße: 31х31х2,4 mm
  16. Versorgungsspannungen: 1,05 / 3,3 V
  17. Verlustleistung: 6 W

Zur Geschichte

  • Am 25.02.1999 auf der internationalen Konferenz "Microprocessor Forum" trat B. Babajan, der Chefkonstrukteur des sowjetischen Supercomputers "Elbrus 3" , ans Pult und verkündete laut , dass sein Team den Mikroprozessor "Elbrus-2000"(Е2К) entwickelt habe, der deutlich den mit Spannung erwarteten "Merced" ( Titanium) in allen seinen Parametern übertreffe.
  • Das Projekt wurde nach dem Artikel von Keith Diefendorff «The Russians Are Coming»im Journal Microprocessor Report 2/ 1999. im Westen bekannt. Dave Ditzel, Gründer der Firma "Transmeta" äußerte sich ebenfalls positiv zum Projekt.
  • 2005 wurde mitgeteilt, dass das Elbrus 3M-Chip «Эльбрус-3м Кристалл») für den Rechner "ELBRUS 3M" realisert wurde und getestet wird.
  • Seine Daten:
    • Leistung — 1-2 Mrd. OP/s. (abhängig von der Aufgabe);
    • Spitzenleistung — 23.7 Giga OPS / 2.4 GFLOPS (64 Bit.);
    • Projeknorm — 0,13 µm
    • Zahl der Gates — 50 Mio
  • Der E3-M Chip ist ein "abgerüstetes Modell", das keinen Level-3 Cache hat. Seine Logik wurde auf Basis einer Bibliothek von Standard- Zellen ( des taiwanesischen Auftragsfertigers TSMC [5] von MZST entwickelt. Sein Arbeitstakt ist 300 MHz.
  • 2007 wurde über den Abschluss der staatlichen Tests des Rechnerkomplexes "ELBRUS 3M" auf Basis von Versuchsmustern des gleichnamigen Mikroprozessors informiert.Schließlich wurde im Juli 2008 dieser Rechner erstmals der Presse präsentiert. Vor der Öffentlichkeit übertraf der 300-MHz-Rechner im Intel/IA-32-Kompatibilitätsmodus den 500-MHz-Intel Pentium III bei SPEC-Tests (SPEC-Standard Performance Evaluation Corporation). Es war damit nachgewiesen, dass auch die binäre Kompatibilität mit der IA-32 funktioniert,d.h. der binäre Compiler, das Mini- Betriebssystem und die Architektur-Neuheiten, die zu IA32 kompatibel gestaltet wurden,funktionieren. Dass der Elbrus 3M mit dem in der UdSSR / Russland weit verbreiteten Elbrus-Code funktioniert, war schon nach den staatlichen Tests klar, wo er Leistungen gezeigt hatte, die vergleichbar waren mit der 2 GHz- Variante des Pentium 4. Der Geschwindigkeits- Unterschied erklärt sich dadurch, dass die Vor- Kompilierung den Binäre- Code von Programmen optimiert, die für andere Architekturen geschrieben wurden.
  • Die Entwickler haben versprochen, noch 2008 mehrere Hundert von Rechnerkomplexen "Elbrus 3M" für Aufgaben der Luftabwehr und Raketenverteidigung auszuliefern. Außerdem sind "mehr- core" Varianten und der Übergang auf schnellere Technologien (aktuell 130nm) geplant (!) .
  • Übrigens: man darf den Elbrus 2000(E2K) nicht mit dem russischen Rechnerkomplex "Elbrus-90Micro" ( Эльбрус-90микро) verwechseln, der auf einer 32- Bit SPARC- Architektur aufbaut und beim gleichen Auftragfertiger TSMC in Taiwan auf Basis von Standard- Zellen gefertigt wird.

Anmerkungen

  • Das Schicksal des E2K «Эльбрус-2000» wurde dadurch beeinflußt, dass die Firma Intel im Jahre 2004 die Firma Babajans und dessen Mannschaft kaufte, ca. 500 hochqualifizierte Ingenieure und Forscher mit all ihren Wurzeln - Fachleute für Softwareentwicklung, Geräteentwickler und Entwickler-Tools usw., ohne den allmächtigen "Titanium- Killer" abzuwarten (siehe [6] )
  • Besitzer der Patent für den Prozessor ist die Firma Elbrus "International Elbrus Services" auf den Cayman Islands.
  • VLIW- (Very long instruction word ) ist eine Architektur zur Nutzung von Prozessoren mit mehreren Recheneinheiten (Moduln). In einer Instruktion werden dabei mehrere Operationen angegeben, die gleichzeitig ausgeführt werden sollen. In Superskalarprozessoren wird die Paralleliserung auf mehrere Moduln gerätetechnisch durchgeführt, was zu kompliziertem Design führt und fehleranfällig ist. In Prozessoren mit VWIL erfolgt der Parallelisierungsprozess während der Compilierung, was zu eindeutigen Zuordnungen der Operationen zu konkreten Moduln führt. EPIC «ExpLicit Basic Resources Utilization Scheduling» bezeichnet dieses Vorgehen
  • Doppel- Compilierung (binäre , zweifache Compilierung) ist eine Technologie zur Sicherung der Kompatibilität verschiedener Mikroprozessoren auf dem Niveau des binären Befehlscode
  • SPARC (Scalable Processor ARChitecture — flexible Prozessorarchitektur ) — eine RISC- Microprozessor- Architektur nach Open source Prinzipien , die 1985 von der Firma Sun Microsystems eingeführt wurde

--Georg jungnickel 15:40, 25. Jan. 2009 (CET)


Weblink

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