Microprocesadores rusos: por el buen camino
Wilfredo Orozco |
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Como un
reflejo del buen estado económico de la Federación
Rusa, el «Moscow Center of SPARC Technologies
(MCST)», está empezando a resurgir como uno
de los centros de desarrollo de microprocesadores más
importantes de mundo. |
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 undada
en 1992 a partir de la “División Computadoras”
del Instituto de Mecánica de Precisión e Ingeniería
de la Computación de Moscú (en ruso “Institut
Tochnoi Mekhaniki i Vychislitel'noi Tekhniki”, ITMiVT),
aquella que supo dirigir durante más de dos décadas
el legendario Sergey
A. Lébedev, el MCST parece estar reponiéndose del
éxodo masivo de su personal acaecido en el 2004. En ese año,
Boris A. Babayan y buena parte del plantel fueron contratados por
el gigante Intel, para trabajar en la filial en Rusia de la empresa1.
No hay cifras oficiales, pero se estima que entre 300 y 500 personas
abandonaron el MCST. El principal motivo de este pase masivo fue la
falta de financiamiento para montar modernas plantas productoras de
circuitos integrados.
Pero, una vez más, la “escuela científica de Lébedev”
probó ser demasiada sólida y fundamental como para desaparecer.
Muy afortunadamente los tres principales científicos del MCST,
Alexander K. Kim2, V. M. Feldman3 y V. Yu. Volkonsky4,
no abandonaron el barco. Así, el MCST continuó trabajando
en los proyectos que estaban bajo ejecución y se dio inicio
a la búsqueda de nuevo personal calificado, tratando de atraer
e incorporar en especial a los jóvenes talentos5.
Hoy en día la empresa cuenta con un plantel de unas 300 personas,
de las cuales más de la mitad tiene menos de 30 años
de edad. Es obvio que el MCST apuesta al futuro.
En el 2006, el MCST se vio potenciado al unificar sus actividades
con las de OAO INEUM6, otra tradicional entidad rusa dedicada
a la producción de computadoras para sistemas de control. Además,
tal parece que el MCST ha resuelto –por fin– el crítico
problema de implementar sus diseños. Aunque oficialmente no
se menciona absolutamente nada, los últimos procesadores del
MCST estarían siendo producidos por una empresa taiwanesa,
muy probablemente la Taiwan Semiconductor Manufacturing Company
(TSMC). De ser
cierto, esto abre enormes posibilidades a la firma rusa, ya que le
posibilitaría diseñar sofisticados microprocesadores
implementados con la última tecnología disponible. Es
interesante destacar que la norteamericana Sun Microsystems
ha elegido a la TSMC para que ésta produzca sus futuros microprocesadores
de 45 nanómetros (nm), ya que según los ejecutivos de
Sun, “son los mejores en el mundo en la implementación
física de los diseños de microprocesadores”.
A pesar de la profunda crisis del 2004, no es exagerado afirmar que
el MCST está pasado por uno de sus mejores momentos, por no
decir el mejor. El MCST tiene muy buenos recursos humanos, una envidiable
capacidad de diseño, y ahora se suma, como bien se mencionó
antes, la capacidad de implementar físicamente los diseños
de microprocesadores. A todo esto se debe añadir el respaldo
del gobierno ruso, tradicional consumidor de los productos del MCST.
Los equipos del MCST son usados por el Ministerio de Defensa ruso
en el sistema de alerta temprana, en el control de los objetos espaciales,
en buques de guerra, submarinos, y en los sistemas antiaéreos
S-300 y S-400. También el MCST provee de equipos especializados
a NPO Energia, y muchas otras compañías locales. Para
obtener la independencia tecnológica en cuanto a microelectrónica
se refiere, el Gobierno de la Federación Rusa aprobó
en septiembre del 2007 un programa estratégico de desarrollo
del sector para el período 2007-2025. Estos hechos hacen que
se vislumbre un futuro más que promisorio para esta histórica
entidad tecnológica rusa. |
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Microprocesadores
de la serie “MCST-R” |
El MCST sigue trabajando activamente en el desarrollo
de los microprocesadores de la serie MCST-R, los cuales poseen una
arquitectura RISC7 del tipo SPARC (Scalable Processor
ARChitecture) versión V8. Estos micros dieron origen a
la familia de computadoras “Elbrus-90Micro”. También
se han desarrollado diversas tarjetas madre (motherboards).
A continuación se hace un breve repaso de las características
más sobresalientes de estos interesantes microprocesadores.
Microprocesador
MCST-R150. Primer micro de esta serie. Los wafers8
fueron manufacturados por Tower Semiconductor (Israel), mientras
que ASE (Taiwán) realizó el empaquetado y las comprobaciones
finales. |
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MCST-R150 |
| Tecnología |
0,35
micrones |
| Tamaño
de la palabra |
32/64
bits |
| Frecuencia |
150
MHz |
| Rendimiento |
140
MIPS (*)
63 MFLOPS (**) |
| Cantidad
de transistores |
2,8
millones |
| Consumo |
<
4 W |
(*)
1 MIPS = 106 instrucciones
(ejecutadas)
por segundo. |
| (**)
1 MFLOPS = 106 operaciones
en punto flotante por segundo. |
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El MCST-R150,
y una tarjeta madre para dos microprocesadores. (MCST) |
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Microprocesador
MCST-R500. Microprocesador desarrollado a partir del MCST-R150. |
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MCST-R500 |
| Tecnología |
0,13
micrones |
| Tamaño
de la palabra |
32/64
bits |
| Frecuencia |
500
MHz |
| Rendimiento |
430
MIPS
170 MFLOPS |
| Cantidad
de transistores |
4,9
millones |
| Consumo |
<
2 W |
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El microprocesador
MCST-R500 ha sido extensamente empleado en la familia de
computadoras Elbrus-90Micro (imágenes recuadros).
(MCST)
Abajo: la tarjeta madre llamada MV/S utiliza cuatro
micros MCST-R500. El rendimiento de esta tarjeta es de 1750
MIPS/685 MFLOPS. (MCST) |
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Microprocesador
MCST-R50OS. Microprocesador de dos núcleos desarrollado
a partir del MCST-R500. El trabajo sobre este micro fue finalizado
en 2007. Posible uso en las computadoras de OAO INEUM y también
en tarjetas gráficas. |
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MCST-R500S |
| Tecnología |
0,13
micrones |
| Tamaño
de la palabra |
32/64
bits |
| Frecuencia |
500
MHz |
| Rendimiento |
+1000
MIPS
391 MFLOPS |
| Cantidad
de transistores |
51
millones |
| Consumo |
<
5 W |
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Tarjeta madre
llamada MVS/S. Este dispositivo contiene cuatro microprocesadores
MCST-R500S. La pequeña placa que aparece abajo, es
una tarjeta de video.
Rendimiento de la MVS/S: 4400 MIPS/1600 MFLOPS. (MCST) |
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Microprocesador
MCST-4R. Microprocesador de cuatro núcleos basado
en el MCST-R500S. Este micro se encuentra en la actualidad (marzo
de 2008) en etapa de desarrollo. Se están preparando las tarjetas
madre MVS4/S (cuatro microprocesadores) y MVS4-ATX PC (un micro). |
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MCST-4R |
| Tecnología |
90
nanómetros (nm) |
| Tamaño
de la palabra |
32/64
bits |
| Frecuencia |
1
GHz |
| Rendimiento |
4
GIPS (*)
1,6 GFLOPS (**) |
| Cantidad
de transistores |
150
millones |
| Consumo |
10
W |
(*)
1 GIPS = 109 instrucciones
(ejecutadas)
por segundo. |
| (**)
1 GFLOPS = 109 operaciones
en punto flotante por segundo. |
| Nota:
los valores dados de rendimiento,
cantidad de transistores y consumo,
son los calculados en el diseño. |
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Microprocesadores
de la serie “Elbrus” |
Microprocesador
Elbrus. Primer micro de esta prometedora familia. Está
fabricado con tecnología de 130 nanómetros (o 0,130
micrones), es de 64 bits y tiene una velocidad de 300 MHz. Cabe preguntarse
si ésta no es una velocidad más bien modesta en comparación
con la que alcanzan los modernos procesadores occidentales. La respuesta
es que el micro Elbrus está construido según un diseño
propio llamado E2K (o Elbrus 2000), es decir que es un procesador
con una arquitectura del tipo VLIW/EPIC (Very Long Instruction
Word/Explicitly Parallel Instruction Computing). Esta arquitectura
le permite al micro Elbrus ejecutar hasta 23 instrucciones por cada
clock cycle, dependiendo del tipo de problemas que se esté
resolviendo. De acuerdo a las pruebas realizadas, el nuevo microprocesador
ruso tiene, aproximadamente, un rendimiento equivalente a un micro
Intel Pentium 4 de 2 GHz, aunque consume menos de 6 W. Asombroso.
Además tiene 75,8 millones de transistores y es compatible
con la arquitectura Intel x86. El micro Elbrus va a servir como punto
de partida de una serie de microprocesadores extremadamente poderosos.
Por su parte la computadora Elbrus-3M1 incorpora a dos microprocesadores
del tipo Elbrus, puede operar con distintos sistemas operativos (incluso
el MS Windows) y está cargada con sofisticados compiladores
para C++ y Fortran-90. Lógicamente, la Elbrus-3M1 es compatible
con el software de las computadoras Elbrus-1, 2 y 3.
La Elbrus-3M1 se presenta en dos versiones: server/escritorio (desktop)
y compact PCI (cPCI). Esta última viene preparada para
conectarse y trabajar a gran velocidad con otras máquinas (típicamente
instaladas en racks).
La tarjeta madre de la Elbrus-3M1 en su versión cPCI, tiene
unas dimensiones de 160 x 233,35 mm.
A fines del 2007, una Comisión Examinadora estatal integrada
por expertos provenientes del Ministerio de Defensa, de la Academia
Rusa de Ciencias y de la industria rusa de la computación,
evaluó al microprocesador Elbrus, a la computadora basada en
él Elbrus-3M1 y al software asociado. La Comisión llegó
a la conclusión de que este nuevo sistema informático
se encuentra en un nivel mundial, y en ciertos aspectos no tiene equivalentes. |
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Microprocesador
Elbrus (imagen recuadro) y computadora Elbrus-3M1,
en su versión server/escritorio.
Desde la primer computadora diseñada por Sergey
A. Lébedev, la MESM, hasta la Elbrus-3M1 construida
por sus seguidores. Esta nueva computadora rusa representa
la síntesis de casi 60 años de experiencia
en el diseño y desarrollo de sistemas computacionales
de alta velocidad.
Rendimiento de la Elbrus-3M1:
64 bits: 13,3 GIPS/4,8 GFLOPS
32 bits: 19,1 GIPS/9,6 GFLOPS
8/16 bits: 45,2 GIPS/24,4 GFLOPS
Estos datos son más bien conservadores. Según
Alexander K. Kim, Director General del MCST, los resultados
de las pruebas indican que la Elbrus-3M1 tiene un rendimiento
“pico” de entre 11,6 y 45,2 GFLOPS, dependiendo
del tipo de tarea y el formato de los datos. Parece ser
que la Elbrus-3M1 trabaja muy bien con grandes matrices.
Abajo: La Elbrus-3M1 en su versión “compact
PCI”. La tarjeta madre de esta máquina tiene
unas dimensiones de 160 x 233,35 mm. (MCST) |
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La Elbrus-3M1
es una máquina “universal” en el sentido
de que puede funcionar bajo distintos sistemas operativos:
MS-DOS, MS Windows, Linux, QNX, FreeBSD, etc.. Esto es posible
gracias a que el micro Elbrus incorpora nueva tecnología
de “compilación binaria” que lo hace
compatible con la arquitectura Intel x86. También
se ha desarrollado el sistema operativo (con interfaz Unix)
OSL-3M1 el cual es una variante del sistema operativo
OS Elbrus. El OSL-3M1 permite un óptimo aprovechamiento
de las características del nuevo micro.(MCST) |
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Microprocesador
Elbrus-S. Este micro se encuentra en la actualidad (marzo
de 2008) en etapa de desarrollo. Proyectado para el año 2009.
Es la versión “90 nm” del microprocesador Elbrus.
También se está desarrollando la computadora Elbrus-3S,
que incluirá a cuatro microprocesadores del tipo Elbrus-S. |
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Microprocesador
Elbrus-PF. Este micro se encuentra en la actualidad (marzo
de 2008) en etapa de desarrollo. Proyectado para el año 2011.
Tendrá 8 núcleos y estará basado en el micro
Elbrus. Una primer versión del mismo usará tecnología
de 65 nm, para luego realizar la transición a los 45 nm. El
Elbrus-PF de 45 nm se espera que alcance un rendimiento aproximado
de 8 TFLOPS9/2 GHz, por lo que estarán dadas las
condiciones para crear nuevas supercomputadoras de la serie Elbrus,
que alcancen un rendimiento ya del orden de los PFLOPS10.
Es muy probable que la cantidad de transistores de este micro se aproxime
a los 1000 millones (!!). |
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| Origen de la información técnica: MCST. |
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1 Según B. A. Babayan, él
y su equipo están desarrollando en Rusia un microprocesador
“crítico” para Intel. 2 Alexander
K. Kim es el Director General del MCST. 3 V. M. Feldman
es el Director de la “División Arquitectura y Circuitos”
del MCST. 4 V. Yu. Volkonsky es el Director de la “División
Software” del MCST. 5 Estos jóvenes científicos
provienen de las principales universidades tecnológicas de
Rusia, principalmente del Moscow Institute of Physics and Technology.
6 OAO INEUM, del ruso Institut Elektronnikh Upravlyaushikh
Mashin, o Instituto de Máquinas Electrónicas de
Control. Esta entidad fue creada 1958 por Isaak Brook (o Bruk). El
INEUM se especializó en el desarrollo de minicomputadoras para
sistemas de control. 7 RISC (del inglés Reduced
Instruction Set Computer), Computadora con Conjunto de Instrucciones
Reducido. 8 Obleas de material semiconductor, empleadas
durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados.
9 1 TFLOPS = 1012 operaciones en punto flotante
por segundo. 10 1 PFLOPS = 1015 operaciones
en punto flotante por segundo. |
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Mendoza, Argentina, 29 de Marzo
de 2008. |
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