Разработчику отечественных процессоров “Эльбрус” (АО “МЦСТ”, ранее – Московский центр SPARC-технологий) доставлены первые компьютеры российского производства.
Ижевский радиозавод приступил к их серийному выпуску ещё в ноябре. Теперь опытная партия из восьмидесяти системных блоков и двадцати системных плат передана заказчику.

Само название «АРМ Эльбрус 401-PC» отражает назначение компьютера. Здесь “АРМ” расшифровывается как автоматизированное рабочее место. Вот с аббревиатурой PC не всё так однозначно. Хотя она явно указывает на десктопный класс устройства, модель 401 может применяться не только как офисный компьютер. Она предназначена также для работы в качестве микросервера, информационного терминала, или блока управления средствами промышленной автоматизации. Словом, компьютер отечественного производства актуален во всех сферах, где предъявляются повышенные требования к информационной безопасности и нужна гарантия отсутствия троянских закладок – как программных, так и аппаратных.

Системный блок "АРМ Эльбрус 401-PC" (фото: МЦСТ).
Системный блок “АРМ Эльбрус 401-PC” (фото: МЦСТ).

«Отличительной характеристикой вычислительных платформ, разработанных в МЦСТ, является доверенность: все их ключевые компоненты, программные и аппаратные, разработаны силами специалистов компании и имеют полную конструкторскую документацию», – поясняется в официальном пресс-релизе компании.

Характеристики «АРМ Эльбрус 401-PC» приводятся на официальном сайте разработчика. Они заставляют вспомнить конфигурации ПК у любителей хардкорного апгрейда. По уровню базовых компонентов это максимально осовремененная платформа десятилетней давности. С одной стороны, имеем технологический процесс 65 нм, частоты до гигагерца, порты SATA-2 и USB 2.0. С другой – получаем предустановленный SSD 120 ГБ с интерфейсом mSATA и поддержку DDR3-1600 с ECC в трёхканальном режиме. Оперативная память доступна в каком-то запредельном по меркам PC количестве. В базовой конфигурации предлагается 24 ГБ с возможностью расширения до 96 ГБ.

У современных процессоров Intel и AMD интегрировано достаточно мощное видеоядро с поддержкой DirectX, OpenGL и OpenCL последних версий. Оно также может использоваться в качестве сопроцессора, ускоряя вычисления общего назначения и особенно операции с плавающей запятой. Процессор «Эльбрус-4С» видеоядра не содержит, поэтому создатели «АРМ Эльбрус 401-PC» предлагают разделить графическую подсистему на две части. Для вывода 2D изображения на материнской плате интегрирован простейший видеочип Silicon Motion SM718. Дополнительно в слот PCI-Express устанавливается дискретная видеокарта на базе AMD Radeon серии 6000. Чем обусловлен такой выбор – остаётся загадкой.

Материнская плата в "АРМ Эльбрус 401-PC" (фото: МЦСТ).
Материнская плата в “АРМ Эльбрус 401-PC” (фото: МЦСТ).

Помимо SSD в «АРМ Эльбрус 401-PC» предустановлен жёсткий диск форм-фактора 3,5” ёмкостью 1 ТБ. На материнской плате 3 порта SATA 2.0 (3 Гбит/с), но в корпусе MiniTower есть место только для ещё одного дополнительного диска. Несмотря на установку SSD, общая производительность дисковой подсистемы «АРМ Эльбрус 401-PC» вряд ли будет высокой. Ограничения интерфейса SATA 2.0 сказываются даже на жёстких дисках (особенно в RAID), не говоря уже о твердотельных накопителях.

Сам четырёхъядерный процессор «Эльбрус-4С» тоже имеет свою специфику. По логике работы он сильно отличается от традиционных чипов RISC и CISC. Она ориентирована на использование специализированного компилятора и обеспечивает большее число одновременно работающих исполнительных устройств.

Архитектура «Эльбрус» позволяет при использовании оптимизации кода выполнять за один такт в пять-шесть раз больше операций на каждом ядре, чем у процессоров Intel и AMD. К тому же, в ней реализован исключительно мощный блок FPU. Если же требуется работа со сторонними программами, то можно использовать обычный режим последовательного выполнения команд. Поддержка двоичной трансляции кодов обеспечивает логическую совместимость с набором инструкций Intel x86-64, что развязывает руки программистам и пользователям.

Ключевые особенности архитектуры Эльбрус перечислены ниже:

  • 6 каналов арифметико-логических устройств (АЛУ), работающих параллельно.
  • Регистровый файл из 256 84-разрядных регистров.
  • Аппаратная поддержка циклов, в том числе с конвейеризацией. Повышает эффективность использования ресурсов процессора.
  • Программируемое асинхронное устройство предварительной подкачки данных с отдельными каналами считывания. Позволяет скрыть задержки от доступа к памяти и полнее использовать АЛУ.
  • Поддержка спекулятивных вычислений и однобитовых предикатов. Позволяет уменьшить число переходов и параллельно исполнять несколько ветвей программы.
  • Широкая команда, способная при максимальном заполнении задать в одном такте до 23 операций (более 33 операций при упаковке операндов в векторные команды).

Компенсировать низкую частоту помогает поддержка многопроцессорных систем. «Эльбрус-4С» допускает объединение до 4 чипов в многопроцессорную систему с общей памятью. Теоретическая производительность FPU составляет 50 Гигафлопс при выполнении операций с плавающей запятой одинарной точности и 25 Гигафлопс – двойной точности. В реальных задачах скорость работы приложений повышает и большой кэш второго уровня (8 МБ, по 2 МБ на ядро).

Фрагмент м.п. с процессором "Эльбрус-4С" (фото: irz.ru).
Фрагмент м.п. с процессором “Эльбрус-4С” (фото: irz.ru).

Вместе комплекс технических решений позволяет «АРМ Эльбрус 401-PC» в значительной мере компенсировать технологический разрыв, образовавшийся из-за применения устаревшего техпроцесса и древних интерфейсов. Он может выступать в роли как универсального компьютера с поддержкой большинства современных ОС (Linux, QNX, Windows), так и в качестве специализированной системы, демонстрирующей высокую производительность при использовании ОС «Эльбрус» и оптимизированных приложений.

Предустановленная операционная система «Эльбрус» – это отечественная разработка на базе ядра Linux версии 2.6.33, которую превратили в ОС реального времени. Она сертифицирована по второму классу защиты от несанкционированного доступа и второму уровню контроля недекларированных возможностей. В ней содержится набор инструментов разработчика, включающий оптимизированные компиляторы для С/С++ и Fortran-77/90, библиотеки математических функций и сигнальной обработки.

По неофициальным данным один «Эльбрус-401» стоит больше 150 тыс. рублей, так что это явно не офисная «печатная машинка», а специализированный компьютер – например, для систем обработки сигналов, математического моделирования, научных расчётов и военных задач.