​俄罗斯计划开发32核CPU:自研架构、7nm工艺

2020-11-26 14:01:00 来源: 半导体行业观察

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据tomshardware报道,俄罗斯联邦工业和贸易部已竞标开发基于Elbrus VLIW架构的32核处理器。CPU将针对各种应用,包括服务器,存储系统和高性能计算(HPC)。该芯片定于2025年底设计,并将使用7nm或更先进的工艺技术制造。

近年来,美国两个主管部门对中国实施了各种与HPC相关的限制,这就推动了高性能服务器CPU在中国,欧洲和俄罗斯的发展。中国似乎有一个多方面的处理器战略,其中包括基于Arm,MIPS,RISC-V,x86甚至专有架构的CPU。欧洲公司大多使用Arm架构,尽管他们也可以使用MIPS和RISC-V。

俄罗斯的CPU设计人员并不多,其中最著名的是贝加尔湖电子公司(Baikal Electronics),该公司将Arm和MIPS用于其客户端CPU。KM211,可构建专用CPU,控制器和FPGA;以及SPARC Technologies(MCST)的莫斯科中心,后者基于其专有的类似VLIW的Elbrus架构设计CPU,用于针对HPC和关键任务应用程序的CPU。

由于MCST本质上是一家国有公司,因此它是由政府资助的,因此工业贸易部必须在为MCST的研发项目提供资金之前进行正式招标。这就是本月发生的事情,当时国防部出价 74.893亿卢布(9,870万美元)开发32核Elbrus-32C处理器。MCST必须在2020年12月10日之前正式提交其提案。

目前,MCST正在开发12核和16核Elbrus处理器,如果一切顺利的话,预计将在2021年某个时候首次亮相。该公司计划在2025年下半年完成其32核Elbrus CPUS的开发。

根据有关32核Elbrus处理器的初步信息,该芯片将具有至少64 MB的高速缓存,支持至少2 TB内存的六通道DDR5存储器控制器,至少170 GB / s的带宽以及至少64个PCIe 5.0通道和各种AI加速器。

32核Elbrus处理器将用于科学家,航空航天机构和能源公司使用的服务器,存储设备和HPC系统。

延伸阅读:揭开俄罗斯自研处理器的神秘面纱


世界上所有主要的超级大国都对建立自己的定制硅处理器产生兴趣。他们产生这种想法的主要原因是超级大国可以脱离美国自行设计处理器,还可以确保没有后门,并在需要时添加自己的后门,而俄罗斯的设计也随之而来,从产品设计上看,其定制的Elbrus VLIW设计似乎起源于SPARC。


俄罗斯多年来一直在创建一款被称为Elbrus的处理器。对于俄罗斯以外的我们来说,这实际上是一个真正的问题所在,这些问题通常是在俄罗斯政府及其要求的指导下针对定制服务器和办公PC构建的,这些问题实际上也都是在幕后提出的。

感谢俄罗斯超级计算活动提供的文件,使我们对设计一目了然,但是这些文件已有数年历史了。如果您不在俄罗斯,就不可能以任何方式接触到俄罗斯的处理器。但是,最近引起我们注意的是,他们在线上列出了最新的Elbrus-8CB处理器设计的新编程指南。


据了解,俄罗斯最新的Elbrus-8CB芯片(基于本周发布的新在线编程指南中详细介绍)是使用台积电的28nm工艺打造,螺片面积微333 平方毫米,具有8个1.5 GHz内核。

根据该文件,芯片峰值吞吐量在单精度下为576 GFLOP,该芯片提供四个DDR4-2400通道,适用于68.3 GB / s。L1和L2缓存是私有的,具有64 kB L1-D缓存,128 kB L1-I缓存和512 kB L2缓存。L3高速缓存在内核之间共享,每个内核2 MB,共16 MB。该处理器也支持4路服务器多处理器组合,尽管它没有说明什么协议或带宽。


与大多数其他复杂芯片一样,它是一种面向编译器的设计,因为大多数优化都发生在编译器级别。基于过去的编译器第一个设计,通常不会使产品成功。2015年的文件指出,Elbrus设计的一个持续目标是x86和x86-64二进制翻译,仅产生20%的开销,从而完全支持x86代码以及x86操作系统(包括Windows 7)(自2015)。


该内核具有六个执行端口,其中许多端口具有多功能功能。例如,四个端口可以是加载端口,两个端口可以是存储端口,但是它们都可以进行整数运算,而大多数可以进行浮点运算。其中四个端口可以进行比较操作,而这四个端口也可以进行矢量计算。


这篇简短的新闻并不意味着Elbrus的功能会完全崩溃–我们在内部开玩笑说,带有x86转换功能的Cortex X1与8核Elbrus的功能匹配的频率会是多少,但是想要掌握的用户该设计可以打开并阅读以下地址的文档:
//ftp.altlinux.org/pub/people/mike/elbrus/docs/elbrus_prog/html/index.html

更大的问题将是,这些由国家资助的处理器开发项目中的任何一个都将有可能成功取得大规模的成功。

从理论上讲,国家资助的团体应该是资金最好的团体,但是即使世界上有很多钱,工程师仍然需要做很多事。即使最终针对给定的超级功能有了一个新的超级CPU,也总是会在一些安全性上产生既得利益。尽管默默无闻,尤其是如果硬件是专门为满足状态机密级别而设计的。

此外,美国政府还加重了复杂性,即拧紧围绕台积电和ASML的螺钉,以不接受特定公司的订单,可能会出现任何扩大这些界限的计划,这取决于产品的质量或所涉国家的威胁程度。


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