Эльбрус-1С+
(1891ВМ11Я) — экономичный микропроцессор с архитектурой «Эльбрус»
и встроенным графическим ядром c поддержкой аппаратного ускорения
3D-графики по стандарту OpenGL
3.1. Малое энергопотребление (не больше 10 Вт) позволяет
применять микропроцессор в персональных компьютерах, ноутбуках,
тонких клиентах, промышленной автоматике и встраиваемых системах.
Технологический процесс: 40 нм.
Тактовая частота: 1 ГГц.
Число ядер CPU: 1
Пиковая производительность (32 разряда, одинарная точность): 24
Гфлопс
Кэш-память 1 уровня (команд + данных): 128 Кб + 64 Кб
Кэш-память 2 уровня: 2048 Кб
Тактовая частота видеоядра: 800 МГц
Пиковая производительность графического ядра (32 разряда,
одинарная точность, при использовании OpenCL): 28 Гфлопс
Количество контроллеров памяти: 2
Тип контроллеров памяти: DDR3-1600
Пропускная спообность каналов памяти: 25,6 Гб/сек
Корпус: HFCBGA/1156
Потребляемая мощность: 10 Вт
Количесто транзисторов: 375 млн
Совместимость с южным мостом: КПИ-2
Готовность к серийному производству: 1 квартал 2016
года
В течение пяти лет с 2011 по 2015 год в АО «МЦСТ» выполнялись
проекты по созданию высокопроизводительного одноядерного
микропроцессора Эльбрус-1С+, удовлетворяющего требованиям низкого
энергопотребления. В результате этой работы в 2015 году появились
реализация такого микропроцессора и опытный образец
вычислительного комплекса (стенда) на его основе, включающего
контроллер периферийных интерфейсов КПИ-2.
Выполненные на стенде измерения показали, что мощность,
рассеиваемая ядром микропроцессора, работающего на тактовой
частоте 1 ГГц, не превышает 5 Вт.
При этом пиковая производительность на вычислительных задачах
вещественной арифметики составляет 23 GFLOPs. Эльбрус-1С+ - это
первый микропроцессор архитектуры Эльбрус, в котором реализовано
динамическое управление из операционной системы (ОС) частотой и напряжением питания микропроцессорного ядра.
Измерения выполнялись на стенде, включающем опытный образец
вычислительного комплекса, построенного на микропроцессоре
Эльбрус-1С+, и контроллер периферийных интерфейсов КПИ-2. При
измерениях использовалось ядро ОС РВ Эльбрус с доработками,
обеспечивающими программный доступ к управляемому источнику
питания, встроенному в микропроцессорное ядро датчику
температуры, регистрам управления частотой. С помощью
программно-доступного источника питания в процессе эксперимента
измерялись значения тока утечки, входного напряжения и осуществлялось управление входным напряжением.
На первом этапе эксперимента был определен набор из 10 состояний pstates, на которых ОС устойчиво работала при условии
100-процентной загрузки ядра микропроцессора вычислительной
задачей, в качестве которой использовался тест измерения пиковой
производительности.
«Ангстрем» разработал уникальные космические транзисторы
Специалисты ОАО «Ангстрем» по заказу ОАО «Российские
космические системы» (Роскосмос) разработали два типа
транзисторов, стойких к факторам космического
пространства.
Подобные изделия, стойкие к тяжелым
заряженным частицам (ТЗЧ), выпускает всего одна компания в мире,
однако их поставки в Россию в последнее время значительно
ограничены.
Сложная ситуация в отечественной промышленности в 90-х годах
привела к тому, что для создания космических аппаратов
использовалось большое количество зарубежной электронной
компонентной базы (ЭКБ), зачастую коммерческого уровня.
После ряда инцидентов, российскими властями было принято решение
запретить отправлять в космос изделия, ЭКБ которых не является
стойкой к воздействию ТЗЧ.
В 2012 году «Роскомос» поручил ОАО «Ангстрем» разработать первые
в России серии транзисторов, которые позволяют создавать
аппаратуру для работы в околоземном пространстве, а также в сложных условиях на земле.
В 2014 году появилось первое поколение российских транзисторов
серии 2ПЕ203, 2ПЕ204 с напряжением от 30 до 100 В стойких к воздействию ТЗЧ (тяжелых заряженных частиц) с энергией не менее
60 МэВ·см2/мг.
В 2016 году были проведены испытания опытных образцов уже 2-го
поколения транзисторов стойких к воздействию ТЗЧ:
— 2ПЕ206А9 с сопротивлением не более 50 мОм и максимальным напряжением 140 В при воздействии ТЗЧ (тяжелых
заряженных частиц) с энергией не менее 60 МэВ·см2/мг,
— 2ПЕ207А9 с сопротивлением не более 200 мОм и максимальным напряжением 200 В при воздействии ТЗЧ (тяжелых
заряженных частиц) с энергией не менее 60 МэВ·см2/мг.
Транзисторы, кроме стойкости к ТЗЧ, имеют малый заряд затвора и низкое сопротивление сток-исток в открытом состоянии, что
позволит увеличить КПД (коэффициент полезного действия) бортовых
источников питания. Разработка позволит повысить качество
обработки информации, передаваемой с различных спутников на землю. Завершение ОКР и включение транзисторов в перечень ЭКБ
запланировано на ноябрь 2016 г.
Татьяна Крицкая, руководитель направления разработки силовой
электроники ОАО «Ангстрем»: «Эти транзисторы должны заменить
иностранные аналоги. Таким образом мы получим независимость
отечественной космической программы от зарубежных производителей.
А в скором времени мы должны закончить разработку еще более
совершенных изделий, стойких к ТЗЧ транзисторов 3-го и 4-го
поколений, которые будут превосходить импортные и потеснят их на международном рынке».
Основными источниками радиации на околоземной орбите являются
Солнце и звезды. Первое обеспечивает постоянный поток протонов и электронов, а звезды дополняют излучение ядрами тяжелых
элементов. На Земле радиацию ограничивает магнитное поле планеты,
собирающее пролетающие частицы в радиационные пояса (пояса Ван
Аллена). Именно эти пояса являются самой серьезной проблемой для
космических аппаратов, а потому время нахождения в них стараются
минимизировать.Использование в космической аппаратуре стандартных
транзисторов и микросхем ограничено эффектом защелкивания, и в отдельных случаях возможно только на низких орбитах. На более
высоких орбитах и в дальнем космосе нужны специальные
радиационно-стойкие изделия, так как космические аппараты лишены
защиты магнитного поля Земли.
На фото: продукция ОАО
«Ангстрем», транзистор 2ПЕ206А9.
