НИР и ОКР в области микропроцессорной и вычислительной техники

Отечественные средства ВТ и ПО строятся на следующих технологических компонентах:

• микропроцессорные платформы, обладающие достаточно высокой производительностью, сопоставимой с зарубежными аналогами;

• компиляторы и операционные системы, обеспечивающие создание надежного ПО и высокую степень защиты вычислительной системы от несанкционированного доступа;

• развитые средства оптимизации и поддержки процессов создания прикладного ПО для различных областей применения.

Институт специализируется на проектировании и создании отечественных аппаратно-программных технологических платформ и средств высокопроизводительной управляющей вычислительной техники, в том числе:

• микропроцессоров, систем на кристалле, периферийных контроллеров;
• высокопроизводительных многопроцессорных серверов и вычислительных систем;встраиваемых вычислительных систем и вычислительных модулей;
• базового программного обеспечения, операционных систем;
• IP-блоков;
• программных средств;
• оригинальных архитектур.

Разрабатываемые в Институте базовые технологии применяются для построения информационно-вычислительных и управляющих систем в промышленной сфере, энергетике, здравоохранении, образовании и других отраслях.

Технология разработки СБИС

Отечественные многоядерные 64-разрядные микропроцессорные платформы в настоящее время применяются для создания встраиваемых компактных вычислительных комплексов с терафлопной производительностью, функционирующих в жестком режиме реального масштаба времени.
Разработанная российскими учеными отечественная оригинальная архитектура Эльбрус основана на уникальных технологиях, обеспечивающих:

• достижение высокой производительности за счет явного указания параллелизма операций внутри процессора, которое поддержано оригинальной компиляторной технологией;
• лицензионную чистоту и эффективную совместимость с платформой Intel Х86;
• защищенное исполнение программ — важное условие для создания надежного программного обеспечения при выполнении масштабных проектов и для эффективной защиты от проникновения компьютерных вирусов;
• гарантию отсутствия недекларированных возможностей;
• оптимальное соотношение производительности и потребляемой мощности.

Архитектура МП Эльбрус обладает уникальными характеристиками, способствующими созданию отечественной высокопроизводительной вычислительной техники, а также отечественного системного и прикладного программного обеспечения.

Важнейшим направлением деятельности Института является исследование, разработка и применение в высокопроизводительных вычислительных комплексах универсальных микропроцессоров и контроллеров с использованием методов полузаказного и полностью заказного проектирования на субмикронных и нанометровых технологических нормах.

Залогом успешной разработки отечественных микропроцессоров архитектуры «Эльбрус», являются:

• базовые знания коллектива подготовленных специалистов в областях:
  • технологии проектирования (библиотеки элементов, внутрифирменные руководства и технические решения, стандарты IPC, JESD, стандарты по уровням надежности РЭА и ЭКБ;
  • целостности сигналов (Signal Integrity);
  • электромагнитной совместимости;
  • системы электропитания;
  • системы охлаждения;
  • базовых конструкций.
• современный инструментарий:
  • пакеты САПР фирм Synopsys и Mentor Graphics;
  • САПРы Expedition PCB, Hyperlinks, Flowtherm, Microwave studio, CAM 350, AutoCAD, PMB;
  • САПР корпусирования СБИС по технологии Flip — Chip (FCP).
• оформленный фирменный опыт (кnow how):
  • базовые проекты (Reference Dеsign);
  • данные предельных испытаний;
  • система фиксации выявленных ошибок и архивации принятых корректирующих решений (Bugzilla).

Основным элементом этой деятельности являются технологии логического проектирования. Спецификации на функциональные блоки микропроцессора (контроллера) переводятся в формальное описание, реализованное на языке описания аппаратных средств (RTL-описание) и предназначенное для синтеза в библиотеку элементов с использованием современных систем автоматизированного проектирования (САПР).

Технология логического проектирования предполагает проведение предварительной оценки реализуемости требуемого быстродействия микропроцессоров (контроллеров) и их мощностных характеристик. Для обеспечения безошибочного проектирования микропроцессоров (контроллеров) используются: технологии их моделирования и иерархической верификации.

Технология проектирования микропроцессорных модулей

Технология проектирования микропроцессорных вычислительных модулей, различных по составу и конструктивному исполнению, на базе разработанных БИС микропроцессоров (контроллеров) предполагает:

• создание принципиальной электрической схемы;
• выбор и размещение элементов на многослойной печатной плате;
• трассировку связей с использованием современных САПР и осуществление (в случае необходимости) электрофизического моделирования.

Технология наладки изготовленных прототипов вычислительных устройств и систем основана на современных методах поиска и анализа причин возможных неисправностей.

Номенклатура разрабатываемых устройств очень обширна: от модулей для переносных компьютеров и «тонких клиентов» до многопроцессорных и многомашинных вычислительных модулей, предназначенных для построения серверов и суперЭВМ.

Технология проектирования вычислительных комплексов и систем
Технология проектирования вычислительных комплексов и систем включает в себя научно обоснованный выбор требуемого состава и характеристик, разработку конструкции, подсистем питания и охлаждения вычислительных комплексов, обеспечение, по требованиям заказчика, работы комплексов в жестких условиях эксплуатации.

Многопроцессорные вычислительные комплексы могут объединяться в большие многомашинные системы с организацией дублирования и резервирования входящих в систему элементов для обеспечения высоких показателей надежности.