Эльбрус-1С+ - первый микропроцессор с управлением тактовой частотой и напряжением питания из ОС. «Ангстрем» разработал уникальные космические транзисторы
2-07-2016, 10:12. Разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ
Эльбрус-1С+ - первый микропроцессор с управлением тактовой частотой и напряжением питания из ОС
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.
Вернуться назад