1.1 러시아/소련 CPU

먼저 관련 정보를 확인한 후 개인적인 느낌을 말씀드리겠습니다.

1. 러시아는 늘 서구가 주도하는 현대 과학과 거리를 두고 칩 산업 자체가 자신만의 길을 걸어온 것 같다.최근 러시아는 RISC-V 명령어 세트 아키텍처에 대한 연구에 투자를 시작한 것으로 보인다. 제품 판매.
2. 군용은 칩을 자급자족할 수 있지만 민간용은 수입에 의존하고 있어 국내 대기업이나 해외 주요 단말기 제조사가 없다.
3. 자체 개발 아키텍처가 개발 중이며 최근 개선된 Elbrus 아키텍처와 설계된 Elbrus-16C 마이크로프로세서 매개변수는 주류 프로세서의 성능에 가깝습니다.
4. 소프트웨어와 컴파일러 측면에서 우리는 Loongson과 비슷한 길을 택하고 있으며, 먼저 호환성을 갖추고 살아남은 다음 개발을 추구해야 합니다. 하지만 변환 수준이 Loongson 시스템과 다를 가능성이 매우 높습니다. Loongson은 바이너리 변환이므로 변환 후의 자세한 효율 데이터는 볼 수 없으며 변환 프로세스에 대한 명확한 설명도 보이지 않습니다. 방금 소프트웨어가 변환 후에 실행될 수 있다고 말했습니다.
5. 칩 제조 능력은 매우 약하지만 관련 제조 능력을 유지해 왔으며 특히 간섭 방지 효과가 더 좋은 90 또는 180nm 프로세스를 사용하는 군용 칩의 경우 더욱 그렇습니다. 일부 칩은 대만에서 제조되지만 그 양은 매우 적습니다.
6. 미래에 러시아는 RISC-V를 채택할 수도 있으며, 칩 설계의 복잡성을 컴파일러로 이전하여 소프트웨어의 장점을 최대한 활용하고 기존의 강력한 기업이 확립한 하드웨어 설계의 높은 문턱을 피할 수 있습니다.

위 내용은 최근 러시아와 우크라이나 전쟁 이후 러시아 칩 산업의 전반적인 상황이며, 해당 정보는 주로 관련 러시아 기업 소개에서 나온 것입니다.

1.1.1 역사적 배경

소련은 칩-전자관 분야에서 우회했다: 실제 실험에서 소련은 핵폭발의 전자펄스 앞에서 집적회로가 거의 무력 하고, 영구적으로 소실될 가능성이 높다는 사실을 발견했다. . 이를 토대로 소련은 집적회로가 핵전쟁에 적합하지 않다고 판단하여 전자관 소형화의 길을 택했다.

소련이 칩 분야에서 택한 우회 방식 - 삼원 시스템: 전압에는 양의 전압("1"), 영의 전압("0"), 음의 전압("-1")의 세 가지 상태가 있습니다. 삼진 논리 회로는 이진 논리 회로보다 빠르고 안정적일 뿐만 아니라 장비와 전력도 덜 필요합니다. "Сетунь" 생산에 협력할 예정이었던 체코슬로바키아 공장이 폐쇄되었습니다. 1965년에 "Сетунь"는 단종되었습니다. "Сетунь 70"은 모스크바 주립대학교 삼항 컴퓨터의 백조의 노래가 되었습니다.

1990년대 소련의 붕괴는 산업 분열과 러시아 전자산업의 쇠퇴를 가져왔다. 당시 스탈린은 다양한 프랜차이즈 국가 간의 유대를 강화하기 위해 각 지역의 실제 상황에 기초한 상류 및 하류 관계에 따라 각 프랜차이즈 국가에 산업 배치를 할당했습니다. 산업배치로 보면 우크라이나는 소련의 전자정보산업기지이고, 벨라루스는 소련의 반도체산업과 마이크로전자 산업 기지 이다 . 유니온은 한때 반도체 공장을 배치한 적이 있다.

소련의 붕괴는 소련 시대의 전체 산업 시스템의 분열로 직접 이어졌습니다. 또한, 러시아의 과두제국과 서구 국가들은 비전전적 수단을 통해 소련 인민의 재산을 약탈하였고, 그 결과 구소련 국가들의 군사산업 분야의 많은 전문가와 교수들이 실업되었고, 수많은 일류 기술자들이 실업을 당하게 되었다. 극심한 빈곤에 빠지게 됩니다. 기존에 확립된 산업 시스템이 지난 30년 동안 파편화됐고, 현재는 우크라이나와 전쟁을 벌이고 있으며, 서방으로부터 더욱 강력한 제재를 받고 있는 상황이다.반도체 산업의 상황은 어떠한가? 이 주제는 거의 논의되지 않는 것 같은데, 오늘은 러시아의 일반 CPU 분야 현황을 확인해보겠습니다. 관련 정보 출처는 후속 링크에 배치될 예정이며, 주로 CPU 부분을 중심으로 러시아 반도체 회사의 제품을 언급합니다.

전체적인 CPU 칩은 상대적으로 뒤떨어져 있지만 현재는 자체 개발한 엘브루스 아키텍처와 어머니가 사용하고 있는 개선 버전을 이용해 범용 CPU를 스스로 설계하고 개발하는 기능을 갖고 있다.

http://www.mcst.ru/elbrus-16c _

1.1.2 중앙 처리 장치 "Elbrus-16S"(TVGI.431281.028)

Elbrus-16C 마이크로프로세서(1891VM038)는 최대 1조 5천억 번까지 실행할 수 있는 향상된 Elbrus 아키텍처를 갖춘 고성능 범용 프로세서입니다. 초당 부동 소수점 연산입니다. 16nm 공정에 따라 120억 개의 트랜지스터, 618mm2 베어 칩, 최대 전력 170w/163w(A/B) 영역에 에너지 절약 기술을 적용합니다. 2022년 대량 생산 예정, 16개 코어, 코어당 클럭당 50개 작업(8개 정수, 24개 엔터티) 1536 GFLOPS FP32, 768 GFLOPS FP64, 4채널 DDR4-2400 ECC, 최대 76.8GB/s, 각 프로세서 1024GB (채널당 512GB), 256TB 머신 주소 공간.

"Elbrus-16C"의 특성:

Elbrus 의 독창적인 아키텍처는 수학적 계산, 암호화 및 디지털 신호 처리에서 높은 성능을 제공합니다.

보안 컴퓨팅을 위한 하드웨어 지원. 보안상의 이점을 제공하는 별도의 호출 스택.

하드웨어 지원 가상화는 하드웨어 효율성을 향상시킵니다.

프로그램을 다시 컴파일하지 않고도 x86 기계어 코드(x86-64)의 동적 바이너리 변환을 위한 하드웨어 지원 .

온도 범위는 -40도에서 +85도까지입니다.

4개의 메모리 액세스 채널이 있고 단일 모듈에 최대 4개의 프로세서를 결합할 수 있으므로 고속 정보 처리 및 전송을 제공하는 확장 가능한 컴퓨팅 시스템을 구축할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.3 중앙 처리 장치 "Elbrus-8SV"(TVGI.431281.023)

2020년부터 양산을 ​​시작할 1891VM12Ya CPU 칩은 향상된 벡터 명령어 세트를 갖춘 서버급 계산기이다. 35억 개의 트랜지스터 28nm 공정 기술, 350mm² 다이 면적. 최대 소비전력은 90W~110W, 동적 소비전력은 70E~90W이다. 최대 1500MHz의 클록 주파수를 갖춘 8개의 5세대 Elbrus 아키텍처 코어가 포함되어 있습니다. 정보 처리 및 전송 속도에 대한 요구 사항을 갖춘 온보드 컴퓨터는 물론 멀티 프로세서 서버 및 워크스테이션을 구축할 수 있습니다.

성능: 코어당 클럭당 50개 작업(정수 8개, 엔터티 24개) 1891BM12, A Z: 512 FP64 GFLOPS, 256GFLOPS FP32,

L1: 64KB 데이터 + 코어당 128KB 명령, L2: 코어당 512KB, 총 4MB, L3: 16MB 프로세서

4채널 DDR4-2400 등록 ECC, 최대 68.3GB/s, 프로세서당 256GB(채널당 64GB), 1TB 시스템 주소 공간.

1.1.4 중앙 처리 장치 "R2000"(TVGI.431281.024)

2019년 양산된 중앙프로세서 1891VM018은 서버급 CPU로 28나노 공정을 적용하고, 트랜지스터 수는 5억개, 다이 면적은 125mm2, 소비전력은 각각 36W/30W/25W이다. 최대 2/1.75/1.6GHz(A8/B8/C8의 세 가지 버전)의 클록 주파수를 갖춘 "SPARC" 아키텍처의 9번째 버전의 8개 코어를 포함합니다. 정보 처리 및 전송 속도에 대한 요구 사항을 갖춘 온보드 컴퓨터는 물론 멀티 프로세서 서버 및 워크스테이션을 구축할 수 있습니다. 클럭당 코어당 2개 작업(정수 1개, 실수 1개) 64GFLOPS 단정밀도, 32GFLOPS 배정밀도

메모리: 2채널 DDR4-2400 등록 ECC, 최대 38.4GB/s, 프로세서당 32GB, 128GB 머신 주소 공간

 

 

1.1.5 중앙 처리 장치 "R1000"(TVGI.431281.009)

90nm 프로세스 표준에서 최대 1GHz의 클록 속도로 실행되는 64비트 SPARC v.9 아키텍처를 사용하는 2011 쿼드 코어 시스템 온 칩. 1억 8천만 개의 트랜지스터, 전력 소비 15와트

 

 

MCST R1000 마이크로프로세서(1891VM6Ya, 프로젝트명 MCST-4R)는 64비트 SPARC v.9 아키텍처를 사용하는 쿼드 코어 시스템 온 칩으로, 클럭 주파수는 1GHz, 기술 표준은 90nm입니다. 각 클록을 디코딩하고 실행을 위해 최대 2개의 명령을 보냅니다. VIS1 및 VIS2 벡터 확장은 물론 결합 및 패킹 작업에 대한 추가 지침도 지원합니다.

MCST R1000 프로세서 기능:

온칩 통합: 각각 자체 L1 캐시가 있는 4개의 코어, 모든 코어에서 공유되는 2MB L2 캐시, DDR2-800 메모리 컨트롤러, 각 방향 전환 속도에서 초당 최대 1GB를 지원하는 이중 I/O 채널 컨트롤러, 3개의 일관된 프로세서 간을 전환하는 이중 채널 컨트롤러로 각 방향에서 초당 최대 2GB의 전송을 지원합니다. 이를 통해 간단히 채널을 연결함으로써 공유 메모리를 갖춘 멀티프로세서(최대 4개 프로세서) 컴퓨팅 시스템을 구축할 수 있습니다.

다중 프로세서 기계는 입력 및 출력 채널(RDMA 프로토콜을 통해)을 사용하여 다중 기계 복합체로 결합될 수 있습니다.

프로세서는 표준 KPI 1991VG1Ya 사우스 브리지와 호환되며 12개 이상의 최신 인터페이스를 통합합니다.

MCST R1000 마이크로프로세서의 주요 범위는 고성능(예: 자동 제어 시스템용 컴퓨터 시스템), 단일 보드 임베디드 컴퓨터 및 산업용 컴퓨터를 목표로 하는 공유 메모리(NUMA)가 있는 다중 프로세서 시스템에 사용되는 것입니다.

 

 

시스템 온 칩 MCST-R1000의 블록 다이어그램

프로세서 코어(CPU0…CPU3)는 64비트 SPARC v.9 아키텍처를 구현하고 수퍼스칼라 구성을 갖습니다. 코어의 최대 명령어 디코딩 속도는 클록당 2개의 명령어입니다. 프로세서 코어당 L2 캐시와의 교환은 32바이트 블록으로 수행되며 해당 작동 주파수에서 수행됩니다.

두 번째 수준 캐시(L2Cache)의 용량은 2MB이며 4개의 프로세서 코어에서 공유됩니다. 8개의 열과 4096개의 행으로 구성된 캐시 블록 크기는 64바이트의 데이터입니다. 4개 연관, 후기입 전략 사용.

일관성 컨트롤러(CC)는 다중 프로세서 시스템 및 I/O 작업 중에 데이터 일관성을 보장합니다.

시스템 스위치(SCom)는 프로세서 코어의 RAM, IOCC 컨트롤러 및 3개의 ISCC 컨트롤러에 대한 액세스를 제공합니다.

MC(메모리 컨트롤러)는 총 용량이 최대 8GB인 2개의 DDR2-800 RAM 슬롯에 대한 액세스를 제공합니다. 스와핑은 최대 6.4GB/s의 속도로 발생합니다.

입출력 채널 컨트롤러(IOCC)는 입출력 하위 시스템(사우스브리지 컨트롤러) 또는 기타 컴퓨팅 시스템과의 교환을 제공합니다.

시스템 간 스위칭 채널 컨트롤러(ISCC0~ISCC2)는 다른 MCST R1000 프로세서와의 통신을 제공합니다. 각 원격 액세스 컨트롤러에는 이중 LVDS 바이트 채널이 있습니다. DDR 방식을 사용하여 500MHz로 교환됩니다. 컨트롤러의 총 대역폭은 4GB/s입니다.

IOCC와 ISCC 컨트롤러의 차이점은 주로 스위칭 채널에서 전송되는 패킷 및 신호 메시지의 세부 사항과 관련됩니다. I/O 채널을 통해 데이터는 주변 장치(데이터 배열 또는 개별 명령)로 전송됩니다. 시스템 간 스위칭 채널은 공유 메모리가 있는 다중 프로세서 시스템의 다른 시스템 온 칩 MCST-R1000에서 다른 시스템에 대한 메모리 액세스를 제공합니다.

다른 말:

러시아 MCST 회사가 생산하는 Elbrus 시리즈는 독립 아키텍처, 매우 긴 명령어 세트를 채택하고 SPARC 아키텍처와 호환되며 TSMC에서 제조합니다.

 

 

이 시리즈의 최신 칩인 R-2000은 2GHz 클럭 주파수의 8코어 마이크로프로세서인 SPARC V9 명령어 세트를 사용하고 TSMC의 28nm 공정 기술을 사용하여 제조되었으며 듀얼 프로세서가 내장되어 있습니다 . 채널 DDR4-2400 메모리 컨트롤러. 예상 전력 소모량은 25와트입니다. 단정밀도 부동 소수점 최대 성능은 64Gflops입니다. 마이크로프로세서 코어에는 두 개의 정수 산술 논리 장치, 부동 소수점 프로세서 및 제어 전송 장치가 포함되어 있습니다. 프로세서의 마이크로 아키텍처는 전적으로 MCST(Moscow SPARC Technology Center)의 전문가에 의해 개발되었습니다. 마이크로프로세서는 러시아 국방부와 체결한 연구개발 계약의 틀 내에서 개발됐다.

1.1.6 러시아 최초의 RISC-V 마이크로컨트롤러 mikron MK32 AMUR

오픈소스 RISC-V 아키텍처를 기반으로 러시아도 투자를 진행해 이미 칩을 양산하고 있다.

 

이 CPU는 흔히 보는 것과 다르지 않나요? 살짝 계산기의 소똥 꾸러미 같은 느낌인데 중요한 건 아니고 이런 디테일은 무시하고 RISC-V 연구에도 투자하고 있는 것 같아요.

RISC-V 32비트, 32개 레지스터(승수기, JTAG 디버거 및 인터럽트 컨트롤러 포함) RISC-V 마이크로컨트롤러가 있는 모듈의 기본 디버그 보드에는 기준 전압 소스와 넓은 전압 범위의 외부 전원 공급 장치를 연결하기 위한 모듈이 포함되어 있습니다. 기본 디버그 보드의 기능을 확장하기 위한 교체 가능한 MK 모듈과 4개의 주변 보드 모듈용 커넥터가 있습니다.