Skip to main content

Источник: Trаshbох

Если задать вопрос: «Существуют ли отечественные процессоры и какие они?» — скорее всего первыми на ум придут фишки «Эльбрус» и «Байкал», это правильно, именно к ним сейчас приковано внимание общественности. На самом деле есть и другие отечественные микропроцессоры, например «КОМДИВ», разработки НИИ системных исследований РАН (НИИСИ РАН). Под этой маркой выпускается широкий спектр микропроцессоров и микроконтроллеров, в основном направленных на авиацию и космос.

? «КОМДИВ» — это аббревиатура от «Intensive Computing Computer».

Научно-исследовательский институт системных исследований или просто НИИСИ был основан в 1986 году с целью проведения исследований и разработок в области нанотехнологий, информационно-телекоммуникационных технологий и компьютерных систем. Институт активно работает и сам является центром компетенций – готовит профильных специалистов на базе собственной аспирантуры.

Какие бывают процессоры «КОМДИВ»

В семейство KOMDIV входят 32-битные и 64-битные процессоры. Первые основаны на архитектуре MIPS, а вторые — на проприетарной совместимой с MIPS архитектуре «КОМДИВ-64». Это RISC-процессоры с набором простых инструкций вместо сложных и сложных инструкций в CISC-процессорах. То есть для выполнения сложной операции используется не одна громоздкая узко заточенная инструкция (как в CISC), а набор гораздо более простых команд. Такой подход позволяет более эффективно использовать процессорное время, за счет этого достигается общая энергоэффективность. Похожую концепцию RISC используют процессоры ARM, знакомые всем по мобильным устройствам. Представителями противоположного лагеря CISC являются, например, x86-совместимые процессоры Intel и AMD.

Вернемся к нашим процессорам. В соответствии с разной разрядностью и архитектурой они делятся на две линейки — «КОМДИВ-32» и «КОМДИВ-64». В зависимости от модели они могут включать системный и периферийный контроллеры, кэш-память, ЦАП, АЦП и даже видеоконтроллер. То есть быть полноценными системами на кристалле со всеми необходимыми функциональными блоками. Особые требования предъявляются к эксплуатации в тяжелых условиях. Например, некоторые модели устойчивы к радиации, а общей чертой обеих линеек является широкий диапазон рабочих температур от -60 до +125 градусов Цельсия.

«КОМДИВ-32»

Первыми в серию пошли 32-битные микропроцессоры КОМДИВ, первый представитель которых пошел в производство в 1999 году. Первенцы были основаны на 0,5 мкм (500 нм) техпроцессе, в лучшем случае брали частоты от 33 до 50 МГц и не имел никаких дополнительных функций. Линейка развивалась и развивается по сей день, самые современные известные образцы основаны на техпроцессе 0,25 мкм (250 нм), берут частоты выше 100 МГц и содержат набор интерфейсов и контроллеров на кристалле.

Это узкоспециализированные процессоры, а точнее даже микроконтроллеры, которые управляют очень важными системами в режиме реального времени и выполняют стратегически важные вычисления. Им не нужно обрабатывать тяжелые носители, поэтому не требуется невероятная производительность. Гораздо важнее надежность, безопасность и способность мгновенно реагировать на изменяющиеся условия. Последнее является одной из фишек архитектуры.

Истинно российские процессоры: КОМДИВ для авиации, космоса и не только

Почему чип выше имеет тройное резервирование? Все просто, для надежности. Эта модель устойчива к радиации и может работать в открытом космосе. Такие микросхемы КОМДИВ-32 обеспечивают, например, работу бортовых компьютеров спутников ГЛОНАСС-М. Для понимания, в космосе невероятно высокий уровень ионизирующего излучения, и обычная полупроводниковая электроника моментально выходит из строя. Чем тоньше техпроцесс, тем сложнее защитить микросхему от излучения, поэтому микросхемы, в том числе и 0,25 мкм, по-прежнему актуальны в космической сфере.

Истинно российские процессоры: КОМДИВ для авиации, космоса и не только

Производство изначально было на базе мини-завода Курчатовского института в Москве. Сегодня часть микросхем производит Зеленоградский Микрон. В любом случае КОМДИВ-32 были и остаются отечественными микросхемами, производство которых не доверяют зарубежные партнеры.

«КОМДИВ-64»

В 2005 году появились 64-битные процессоры. Первые образцы были основаны на техпроцессе 0,35 мкм (350 нм) и с трудом разгонялись выше 120 МГц. Однако эти чипы получили мощное развитие в сторону универсальности и со временем перешли на 65 нм. Современный 1890ВМ8Я как раз собран по 65 нм TSMC, может похвастаться 2 ядрами и набором необходимых контроллеров. На его основе выпускаются вполне привычные устройства — и стационарные компьютеры, и моноблоки, и даже планшеты. Но сравнивать их с теми, что продаются в магазинах, все же нельзя, так как все это специализированные машины для работы в государственных учреждениях, банках и промышленности. Во-первых, они заточены под вполне специфический круг задач и не сталкиваются с неоправданно требовательным мультимедиа и тяжелым современным интернетом, как домашние компьютеры. Во-вторых, условия использования могут быть самыми разными, а значит, компьютеры на базе «КОМДИВ» должны быть выносливыми и неприхотливыми.

Истинно российские процессоры: КОМДИВ для авиации, космоса и не только

Изначально КОМДИВ-64 тоньше 0,25 мкм выпускались на мощностях тайваньской TSMC из-за отсутствия подготовленного отечественного завода. Однако требования к ним включают перенос производства на собственные предприятия. Похоже, именно так и произошло с парой 65-нм чипов — с микропроцессором 1890ВМ108 для встраиваемых решений и с микроконтроллером «Комдив-МК». Оба в 2021 году были включены в реестр российской электроники. Попадание в него свидетельствует о переносе производства на территорию Российской Федерации.

Истинно российские процессоры: КОМДИВ для авиации, космоса и не только

Операционная система реального времени «Багет»

Разумеется, для микропроцессоров и микроконтроллеров нужна собственная операционная система, а в случае с КОМДИВ — операционная система реального времени, способная мгновенно реагировать на изменяющиеся условия окружающей среды. Точнее, по показаниям датчиков управляемого устройства, подключенного к компьютеру на базе «КОМДИВ». Например, в требованиях к текущей версии Багета 4.0 скорость реакции прописана на время от 1,5 до 200 микросекунд (1 000 000 микросекунд в 1 секунде). Для сравнения, операционные системы общего назначения (такие как Windows, Mac OS и Linux) заточены на быстрое реагирование на действия пользователя, а не на внешние условия. Система, известная также как «ос2000», разумеется, является закрытой и разрабатывается самим НИИСИ РАН в соответствии с международными стандартами. Кроме того, в институте разрабатывается сопутствующее программное обеспечение для операционной системы реального времени (RTOS) Baguette.

Истинно российские процессоры: КОМДИВ для авиации, космоса и не только

Безопасность превыше всего, а не производительность

Открытой и достоверной информации о конкретных примерах использования КОМДИВ мало. Это техника двойного назначения и о ее возможностях говорить не принято. Однако в следующий раз, когда будете на какой-нибудь выставке, посвященной отечественной промышленности, обратите внимание, на каких процессорах базируется та или иная электроника. Уверен, «КОМДИВ» вы еще не раз встретите, причем в совершенно разношерстной технике.

Еще раз повторюсь, что в стратегических направлениях безопасность и доверенность гораздо важнее производительности, поэтому сравнивать характеристики КОМДИВ с универсальными процессорами Эльбрус и Байкал не совсем корректно. Однако, поскольку институт НИИСИ РАН существует уже 40 лет, а линейка развивается, значит, микросхемы справляются со своими задачами. А между тем, это яркий пример существования отечественной микроэлектроники. Только его немногочисленные представители слабо ориентированы на обычных пользователей, и решают стратегические задачи, где нужна максимальная безопасность и доверенность.

Источник: Trаshbох

Оставить комментарий