RU216250U1

RU216250U1 - Computing panel based on four sixteen-core microprocessors with Elbrus microarchitecture of the sixth generation

Info

Publication number: RU216250U1
Application number: RU2022124743U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Юрлин; Андрей Владимирович Богданов; Елена Владимировна Гаврилова
Original assignee: Акционерное общество "МЦСТ"
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-01-24

Abstract

Полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована для систем хранения данных и в серверных решениях. Вычислительная панель 4316C-XL, содержит шестнадцатиядерные микропроцессоры с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения Эльбрус-16С, соединители оперативной памяти, контроллеры периферийных интерфейсов, контроллеры, флеш-память, менеджер, порты ввода-вывода. В данной полезной модели используются четыре шестнадцатиядерных микропроцессора с заявленной суммарной производительностью не менее 6 Тфлопс одинарной точности, микропроцессоры соединены между собой, один из микропроцессоров становится ведущим, а три других ведомыми, шестьдесят четыре соединителя оперативной памяти DDR4 с пропускной способностью линий данных до 3200 Мбит/с и максимальным поддерживаемым объемом модулей памяти до 16 Тбайт, четыре встроенных в микропроцессоры контроллера периферийных интерфейсов, ведущий микропроцессор использует порты ввода-вывода для обмена данными с тремя ведомыми микропроцессорами, порты ввода-вывода соединяются с четырьмя встроенными в микропроцессоры контроллерами периферийных интерфейсов через отдельные контроллеры. Вычислительная панель сделана в максимально компактном проприетарном форм-факторе XL 430 × 460 мм. Техническим результатом полезной модели является увеличение относительно прототипа производительности вычислительной панели сделанной в максимально компактном проприетарном формате XL 430 мм × 460 мм, основанной на российских микропроцессорах Эльбрус-16С шестого поколения и встроенных в них контроллерах периферийных интерфейсов, увеличение относительно прототипа поддерживаемого объема оперативной памяти.The utility model relates to the field of computer technology and can be used for data storage systems and server solutions. Computing panel 4316C-XL, contains sixteen-core microprocessors with Elbrus microarchitecture of the sixth generation Elbrus-16C, RAM connectors, peripheral interface controllers, controllers, flash memory, manager, input-output ports. This utility model uses four sixteen-core microprocessors with a declared total performance of at least 6 Tflops of single precision, the microprocessors are interconnected, one of the microprocessors becomes the master, and the other three become slaves, sixty-four DDR4 RAM connectors with a data line bandwidth of up to 3200 Mbit / with a maximum supported memory capacity of up to 16 TB, four peripheral interface controllers built into the microprocessors, the master microprocessor uses I / O ports to communicate with three slave microprocessors, the I / O ports are connected to the four peripheral interface controllers built into the microprocessors through separate controllers . Computing panel is made in the most compact proprietary form factor XL 430 × 460 mm. The technical result of the utility model is an increase relative to the prototype in the performance of a computing panel made in the most compact proprietary format XL 430 mm × 460 mm, based on sixth-generation Russian Elbrus-16C microprocessors and peripheral interface controllers built into them, an increase in the supported amount of RAM relative to the prototype.

Description

Полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована для систем хранения данных и в серверных решениях.The utility model relates to the field of computer technology and can be used for data storage systems and server solutions.

Наиболее близким аналогом (прототипом) данной полезной модели является вычислительная панель на базе двух шестнадцатиядерных микропроцессоров с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения Эльбрус-16С с заявленной суммарной производительностью не менее 2,4 Тфлопс одинарной точности, включающая в себя два микропроцессора, 32 соединителя оперативной памяти стандарта DDR4, два встроенных в микропроцессоры контроллера периферийных интерфейсов, контроллеры, флеш-память, менеджер, порты ввода-вывода (Патент РФ на полезную модель №212474, МПК G06F 15/00. Опубл. 25.07.2022 Бюл. №21).The closest analogue (prototype) of this utility model is a computing panel based on two sixteen-core microprocessors with the Elbrus microarchitecture of the sixth generation Elbrus-16C with a declared total performance of at least 2.4 Tflops of single precision, including two microprocessors, 32 DDR4 RAM connectors , two controllers of peripheral interfaces built into microprocessors, controllers, flash memory, manager, input-output ports (RF patent for utility model No. 212474, IPC G06F 15/00. Published on July 25, 2022 Bull. No. 21).

Недостатком данного решения является малая производительность вычислительной панели в 2,4 Тфлопс одинарной точности за счет использования только двух микропроцессоров с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения Эльбрус-16С, малое количество соединителей оперативной памяти, что с учетом доступных на сегодняшний день модулей памяти максимальным объемом в 256 ГБ и примененных микропроцессоров ограничивает максимальный объем памяти до 8 ТБ с пропускной способностью линий данных до 3200 Мбит/с.The disadvantage of this solution is the low performance of the computing panel of 2.4 Tflops of single precision due to the use of only two microprocessors with the Elbrus microarchitecture of the sixth generation Elbrus-16C, a small number of RAM connectors, which, taking into account the currently available memory modules with a maximum capacity of 256 GB and applied microprocessors limits the maximum memory capacity to 8 TB with a data line bandwidth of up to 3200 Mbps.

Техническим результатом полезной модели является увеличение относительно прототипа производительности вычислительной панели, основанной на российских микропроцессорах Эльбрус-16С шестого поколения и встроенных в них контроллерах периферийных интерфейсов, увеличение относительно прототипа поддерживаемого объема оперативной памяти.The technical result of the utility model is an increase in the performance of a computing panel based on Russian Elbrus-16C microprocessors of the sixth generation and peripheral interface controllers built into them, an increase in the amount of RAM supported relative to the prototype.

Поставленная техническая задача решается тем, что вычислительная панель на базе четырех шестнадцатиядерных микропроцессоров с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения содержит шестнадцатиядерные микропроцессоры с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения Эльбрус-16С, соединители оперативной памяти, контроллеры периферийных интерфейсов, контроллеры, флеш-память, менеджер, порты ввода-вывода. В данной полезной модели используются четыре шестнадцатиядерных микропроцессора с заявленной суммарной производительностью не менее 6 Тфлопс одинарной точности, микропроцессоры соединены между собой, один из процессоров становится ведущим, а три других ведомыми, шестьдесят четыре соединителя оперативной памяти DDR4 с пропускной способностью линий данных до 3200 Мбит/с и максимальным поддерживаемым объемом модулей памяти до 16 Тбайт, четыре встроенных в микропроцессоры контроллера периферийных интерфейсов, ведущий микропроцессор использует порты ввода-вывода для обмена данными с тремя ведомыми микропроцессорами, порты ввода-вывода соединяются с четырьмя встроенными в микропроцессоры контроллерами периферийных интерфейсов через отдельные контроллеры.The technical problem is solved by the fact that the computing panel based on four sixteen-core microprocessors with the sixth generation Elbrus microarchitecture contains sixteen-core microprocessors with the sixth generation Elbrus microarchitecture Elbrus-16C, RAM connectors, peripheral interface controllers, controllers, flash memory, manager, input ports - output. This utility model uses four sixteen-core microprocessors with a declared total performance of at least 6 Tflops of single precision, the microprocessors are interconnected, one of the processors becomes the master, and the other three are slaves, sixty-four DDR4 RAM connectors with a data line bandwidth of up to 3200 Mbit / with a maximum supported memory capacity of up to 16 TB, four peripheral interface controllers built into the microprocessors, the master microprocessor uses I / O ports to communicate with three slave microprocessors, the I / O ports are connected to the four peripheral interface controllers built into the microprocessors through separate controllers .

В данной вычислительной панели четыре микропроцессора с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения Эльбрус-16С соединены между собой. В этом соединении один из процессоров становится ведущим, а три других ведомыми. Ведущий микропроцессор производит настройку остальных ведомых микропроцессоров на начальном этапе включения вычислительной панели. Ведущий микропроцессор использует порты ввода-вывода для обмена данными с тремя ведомыми микропроцессорам. Такое количество микропроцессоров выбрано как наиболее производительный вариант вычислительной панели на основе микропроцессоров Эльбрус-16С.In this computing panel, four microprocessors with the Elbrus microarchitecture of the sixth generation Elbrus-16C are interconnected. In this connection, one of the processors becomes the master, and the other three become slaves. The master microprocessor configures the rest of the slave microprocessors at the initial stage of turning on the computing panel. The master microprocessor uses I/O ports to communicate with the three slave microprocessors. This number of microprocessors was chosen as the most productive version of the computing panel based on Elbrus-16C microprocessors.

Суммарная производительность микропроцессоров достигает 6 Тфлопс одинарной точности. При расчете суммарной производительности суммируются значения производительности всех вычислительных ресурсов устройства. В данном случае это четыре микропроцессора. Следует учесть, что достижение такой производительности возможно только при обеспечении имеющихся ресурсов необходимыми потоками данных. Это обеспечивается за счет периферийных устройств. В частности оперативной памяти, дисков, сетевых карт и пр. Поэтому подключение внешних устройств к микропроцессору напрямую влияет на достижение заявленной производительности.The total performance of microprocessors reaches 6 Tflops of single precision. When calculating the total performance, the performance values of all computing resources of the device are summarized. In this case, these are four microprocessors. It should be noted that achieving such performance is possible only if the available resources are provided with the necessary data streams. This is provided by peripheral devices. In particular, RAM, disks, network cards, etc. Therefore, connecting external devices to the microprocessor directly affects the achievement of the declared performance.

Шестьдесят четыре соединителя оперативной памяти, предназначенные для подключения модулей оперативной памяти.Sixty-four RAM connectors for connecting RAM modules.

Такое количество нужно для получения большого объема оперативной памяти, что важно для обеспечения скоростного доступа к данным в таких задачах, как работа с базами данных или при сложных вычислениях. Планки памяти имеют технологические ограничения по объему. Поэтому для повышения объема оперативной памяти используется несколько соединителей на каждый канал оперативной памяти микропроцессора. В случае микропроцессора Эльбрус-16С поддерживается до двух соединителей на канал. Поэтому при использовании двух соединителей на каждый канал четырех микропроцессоров Эльбрус-16С становится возможным достигать суммарного объема оперативной памяти в 16 Тбайт. Часто при увеличении количества соединителей из-за паразитных эффектов платы для обеспечения стабильной работы возникает необходимость снижения максимальной пропускной способности памяти.This amount is needed to get a large amount of RAM, which is important for providing high-speed data access in tasks such as working with databases or with complex calculations. Memory sticks have technological limitations in terms of volume. Therefore, to increase the amount of RAM, several connectors are used for each channel of the RAM of the microprocessor. In the case of the Elbrus-16C microprocessor, up to two connectors per channel are supported. Therefore, when using two connectors for each channel of four Elbrus-16C microprocessors, it becomes possible to achieve a total amount of RAM of 16 TB. Often, as the number of connectors increases due to parasitic effects of the board, it becomes necessary to reduce the maximum memory bandwidth in order to ensure stable operation.

Уменьшение соединителей приведет к снижению максимального объема оперативной памяти.Reducing the connectors will reduce the maximum amount of RAM.

В данном случае достигается баланс, в котором при выбранном количестве соединителей сохраняется максимальная для микропроцессора пропускная способность линий данных в 3200 Мбит/с.In this case, a balance is achieved in which, with the selected number of connectors, the maximum throughput of data lines for the microprocessor of 3200 Mbps is maintained.

В вычислительной панели на базе четырех шестнадцатиядерных микропроцессоров с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения используются четыре встроенные в микропроцессоры Эльбрус-16С контроллера периферийных интерфейсов. Увеличение количества контроллеров периферийных интерфейсов позволяет увеличить пропускную способность периферийных интерфейсов и тем самым использовать большее количество портов ввода-вывода для увеличения потока загружаемых данных в микропроцессоры.The computing panel based on four sixteen-core microprocessors with Elbrus microarchitecture of the sixth generation uses four peripheral interface controllers built into Elbrus-16C microprocessors. Increasing the number of peripheral interface controllers allows you to increase the bandwidth of peripheral interfaces and thereby use more I / O ports to increase the flow of downloaded data to microprocessors.

Флеш-память соединяется с ведущим микропроцессором Эльбрус-16С, и в ней хранятся различные конфигурации для запуска вычислительной панели.The flash memory is connected to the leading Elbrus-16C microprocessor, and various configurations are stored in it to run the computing panel.

Менеджер соединен со встроенным в микропроцессор Эльбрус-16С контроллером периферийных интерфейсов, который является ведущим микропроцессором, и позволяет удаленно управлять вычислительной панелью через порты ввода-вывода, подключенные к нему.The manager is connected to the controller of peripheral interfaces built into the Elbrus-16C microprocessor, which is the leading microprocessor, and allows you to remotely control the computing panel through the input-output ports connected to it.

Порты ввода-вывода соединяются с четырьмя встроенными в микропроцессоры Эльбрус-16С контроллерами периферийных интерфейсов через контроллеры, что позволяет производить обмен данными с микропроцессорами, во время работы вычислительной панели для загрузки микропроцессоров Эльбрус-16С данными.The input-output ports are connected to four peripheral interface controllers built into the Elbrus-16C microprocessors through controllers, which allows data exchange with the microprocessors during the operation of the computing panel to load the Elbrus-16C microprocessors with data.

Это новая разработка, в которой в качестве микропроцессоров используется четыре микропроцессора с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения Эльбрус-16С с заявленной производительностью не менее 1,5 Тфлопс одинарной точности на каждый из них.This is a new development, in which four microprocessors with the Elbrus microarchitecture of the sixth generation Elbrus-16C are used as microprocessors with a declared performance of at least 1.5 Tflops of single precision for each of them.

В рамках выполнения программы по импортозамещению очень важным является увеличение доли применяемых отечественных электронных компонентов при разработке и модернизации электронных вычислительных средств. С этой целью следует увеличивать номенклатуру применяемых отечественных компонентов, в том числе центральных процессоров, для реализации функций, требуемых от вычислительной аппаратуры.As part of the implementation of the import substitution program, it is very important to increase the share of domestic electronic components used in the development and modernization of electronic computing facilities. To this end, it is necessary to increase the range of used domestic components, including central processors, to implement the functions required from computing equipment.

Данная совокупность признаков позволяет применять российские микропроцессоры Эльбрус-16С и встроенные в них контроллеры периферийных интерфейсов в вычислительной панели.This set of features allows the use of Russian Elbrus-16C microprocessors and peripheral interface controllers built into them in a computer panel.

С наибольшим эффектом данная вычислительная панель может быть применима в высокопроизводительных серверах, предназначенных для работы с большими данными, и системах хранения данных, а также в решениях для безопасности за счет аппаратной поддержки защищенных вычислений.With the greatest effect, this computing panel can be applied in high-performance servers designed to work with big data and storage systems, as well as in security solutions due to hardware support for secure computing.

Claims

Computing panel based on four sixteen-core microprocessors with Elbrus microarchitecture of the sixth generation, containing sixteen-core microprocessors with Elbrus microarchitecture of the sixth generation Elbrus-16C, RAM connectors, peripheral interface controllers, controllers, flash memory, manager, input-output ports, characterized in that four sixteen-core microprocessors are used with a declared total performance of at least 6 Tflops of single precision, the microprocessors are interconnected, one of the processors becomes the master, and the other three become slaves, sixty-four DDR4 RAM connectors with a data line bandwidth of up to 3200 Mbps and a maximum up to 16 TB of supported memory modules, four peripheral interface controllers built into the microprocessors, the master microprocessor uses I / O ports to communicate with three slave microprocessors, the I / O ports are connected with four controllers of peripheral interfaces built into microprocessors through separate controllers.