Вычислительная панель на базе четырех шестнадцатиядерных микропроцессоров с микроархитектурой Эльбрус шестого поколения

Полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована для систем хранения данных и в серверных решениях.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
Шестьдесят четыре соединителя оперативной памяти, предназначенные для подключения модулей оперативной памяти.
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.
Уменьшение соединителей приведет к снижению максимального объема оперативной памяти.
В данном случае достигается баланс, в котором при выбранном количестве соединителей сохраняется максимальная для микропроцессора пропускная способность линий данных в 3200 Мбит/с.
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.
Флеш-память соединяется с ведущим микропроцессором Эльбрус-16С, и в ней хранятся различные конфигурации для запуска вычислительной панели.
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.
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.
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.
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.
Данная совокупность признаков позволяет применять российские микропроцессоры Эльбрус-16С и встроенные в них контроллеры периферийных интерфейсов в вычислительной панели.
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.