В работе рассматриваются архитектурные особенности, принципы построения и технические характеристики российских вычислительных комплексов с архитектурой «Эльбрус».
Параллелизм, используемый в микропроцессорных архитектурах на протяжении более чем 20 последних лет, наряду с ростом тактовых частот являлся одним их важнейших факторов повышения производительности вычислительных систем. В последнее время в связи с замедлением роста тактовых частот параллелизм становится определяющим фактором [1], поскольку оборудование в микропроцессорах продолжает удваиваться каждые 18 месяцев в точном соответствии с предсказаниями Гордона Мура.
Для повышения производительности используется параллелизм на разных уровнях: параллелизм операций, векторный параллелизм, параллелизм потоков управления, параллелизм задач. Все эти виды параллелизма применяются в современных микропроцессорных вычислительных системах. Параллелизм операций поддерживается в суперскалярных архитектурах и в архитектурах с явным параллелизмом операций. Векторный параллелизм поддерживается большинством современных микропроцессорных систем за счет введения специальных операций. Параллелизм потоков управления поддерживается в многоядерных микропроцессорных архитектурах и в многопроцессорных вычислительных комплексах, работающих на общей памяти. Параллелизм задач, взаимодействующих через обмен сообщениями, поддерживается в кластерных системах и многомашинных комплексах. Все эти виды параллелизма присутствуют в вычислительных комплексах (ВК) на базе универсальных микропроцессоров с архитектурой «Эльбрус», особенности которых рассматриваются далее.
Однако, наряду с упомянутыми выше методами, используемыми для повышения производительности, в созданной в России архитектуре микропроцессора «Эльбрус» параллелизм используется для решения еще двух очень важных задач. Во-первых, с его помощью обеспечивается полная и эффективная совместимость с распространенной архитектурной платформой Intel x86 (IA-32), хотя реализуется это с помощью технологии двоичной трансляции на базе полностью отличной от IA-32 архитектуры микропроцессора «Эльбрус» с явным параллелизмом команд. Во-вторых, он используется для создания аппаратных средств поддержки защищенного исполнения программ, реализованных на самых распространенных современных языках, таких как C и C++, а не только Java или C#, в которые введены специальные ограничения, чтобы сделать эти языки более надежными.
Микропроцессор «Эльбрус» используется в составе универсального вычислительного комплекса (ВК) «Эльбрус-3М». Диапазон возможного применения комплексов этой архитектурной линии достаточно широк за счет полной совместимости с архитектурой IA-32 и высокой логической скорости процессорного ядра, позволяющего исполнять до 23 операций за один машинный такт. Новые многоядерные системы на кристалле с архитектурой «Эльбрус» могут с успехом применяться для создания мощных серверов и суперкомпьютеров.
Особенности архитектуры «Эльбрус» отводят важную роль системному программному обеспечению – компиляторам и операционной системе. Они поддерживают все виды параллелизма, обеспечивают эффективную совместимость с IA-32 и защищенное исполнение программ.
Подробнее... Загрузить файл 
Содержание:
Введение
1. Особенности архитектуры микропроцессора «Эльбрус» и вычислительного комплекса «Эльбрус-3М»
1.1. Явный параллелизм операций
1.2. Двоичная совместимость с архитектурой IA-32
1.3. Поддержка защищенного исполнения программ
2. Программное обеспечение ВК «Эльбрус-3М»
2.1. Оптимизирующий компилятор
2.2. Операционная система
3. Развитие микропроцессоров с архитектурой «Эльбрус»
4. Развитие вычислительных комплексов с архитектурой «Эльбрус»
5. Развитие системного программного обеспечения
Заключение
Литература