Российские процессоры: от «Байкала» до «Скифа»

Новый этап развития электроники начался в 1971 году, когда Intel представил процессор 4004. Его создали для японской компании, которая заказала 12 микросхем. С того момента, как в журнале Electronic News анонсировали новинку, зародился новый вид продукции — микропроцессоры. С тех пор на слуху у всех история развития таких гигантов, как IBM, Apple и пр. Но и в СССР проводились собственные разработки. Про первые советские и российские процессоры — в новой статье 24СМИ.

Советские разработки

Впервые в стране созданием микропроцессоров (МП) занялись в отдельно организованной лаборатории Специального вычислительного центра. Под руководством Валерия Леонидовича Дшхуняна собрали молодых инженеров, перед которыми поставили ранее неизвестную задачу. Многое пришлось осваивать самостоятельно.

Центральная идея заключалась в том, чтобы не слепо копировать западные достижения, а на основе их анализа придумать собственный продукт с архитектурой открытого типа. В дальнейшем планировали строить на ней разные ЭВМ.

Еще в середине 1960-х в Советском Союзе делали интегральные микросхемы на нескольких десятках транзисторов. А уже в начале 1970-х выпустили микропроцессоры и сложные микросхемы с тысячами транзисторов.

1974 год ознаменовался тем, что в СССР разработали первые микро-ЭВМ на универсальных секционных МП серий К536 и К532. Разрядность машин достигала 16–32 бит. В 1977 году создали 8-разрядный МП — аналог Intel 8080. Его появление дало толчок к сборке ряда новых моделей микро-ЭВМ и ПК. Спустя еще 2 года разработали первый в мире 1-кристалльный 16-разрядный микропроцессор.

На основе достижений стали строить компьютеры. ЭВМ тех лет представляли собой целые машинные залы, а для обслуживания требовался многочисленный персонал. Появление ЭВМ для домашнего использования тогда считалось фантастикой, ведь размещение громоздкого агрегата в комнате казалось невыполнимым. Но над концепцией работали и добились результатов.

В конце 1970-х стартовал массовый выпуск ПК:

• «Искра-1256»;
• «Искра-555»;
• «Микро-80»;
• «Электроника БК-0010» и пр.

Вслед за ними в 1986 году Лианозовский электромеханический завод выпустил улучшенную версию предыдущих прототипов под названием «Микроша». ПК работал на ОЗУ 32 Кбайт и стал чуть ли не самым известным из советских компьютеров. Хотя были и другие.

Например, интересен экземпляр «Криста». Это простейшая ПЭВМ 8-разрядного типа, которую с 1986 года делали на Муромском заводе радиоизмерительных приборов. Аппарат напоминал «Микрошу». В качестве монитора подключался телевизор, а для записи, хранения и воспроизведения программ использовался магнитофон под кассеты с магнитной лентой. Любопытно, что у «Кристы» в комплекте шло световое перо — это светочувствительная ручка для манипуляций объектов на экране, своеобразный тачскрин.

На определенном этапе Советский Союз даже опережал Запад по созданию микропроцессоров. Так, с 1986 года начали трудиться над ПК «Эльбрус-3» с принципиально новой архитектурой. Ее суть заключалась в «постсуперскалярном» подходе, который впоследствии лег в основу дальнейших разработок HP и Intel.

Над «Эльбрусом-3» с 32-разрядным процессором «Эль-90» корпел Владимир Пентковский, который ранее занимался созданием предыдущих суперкомпьютеров «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2». Кстати, он и написал язык программирования для этих ПК. Но в 1987 году проект по созданию архитектуры новых МП свернули.

Первые российские процессоры

По ряду политических и экономических причин ситуация в стране с компьютерами и процессорами стала ухудшаться с перестроечного периода. А когда распался СССР, положение и вовсе оказалось плачевным.

В начале 1990-х удалось лишь выпустить опытный образец «Эльбрус-3», в массовое производство он так и не пошел. В 1991 году еще пытались запустить работу над новым процессором «Эль-91С», но руководство страны решило, что это никому не нужно.

Пентковский оказался не у дел и с 1993 года перешел по приглашению в Intel, где участвовал в разработке процессора Pentium. Там дела шли ударными темпами — уже в 1993 году состоялась презентация первых компьютеров на этом МП.

В период сумбурного начала 90-х параллельно с «Эльбрус-3» спроектировали «Эльбрус-2000». Процессор оказался хронологически быстрее готовым к серийному производству, чем модели Intel. Но планы так и остались на бумаге.

Помимо профессиональных инженеров, создать нечто новое старались и любители. Так, в 1990 году в журнале «Радио» опубликовали описание и схему 8-разрядного компьютера «Орион-128». Его придумали Вячеслав Сафронов, Константин Коненков и Владислав Сугоняко из Подмосковья. С 1992 по 1993 год «Орион-128» даже производили серийно в Орловской области, на заводе средств машинной графики.

Современные производители и их продукция

Создание собственных МП — достижение для любой страны, поскольку такой продукции присуще стратегическое значение. Сегодня российские процессоры одновременно разрабатывает ряд компаний. Их детища рассчитаны на применение в военной технике, компьютерах, станках с ЧПУ, промышленных автоматизированных системах.

Например, разработкой современных процессоров занимаются такие российские компании, как «Байкал Electronics», НИИСИ, «Элвис», МЦСТ и иные менее крупные предприятия. Со стороны государства наблюдается повышенное внимание к сфере развития электроники — регулярно выделяются федеральные средства и идет поддержка через госзакупки.

По-прежнему существуют уже упомянутые микропроцессоры российского производства «Эльбрус». Пройдя тернистый путь, сегодня они представляют собой модули для использования в автоматических системах с высокими требованиями к информационной безопасности. Так, готова рабочая станция под названием «Эльбрус-801PC» на основе МП «Эльбрус-8С1».

Продукция с высокой глубиной проработки, изготовленная по 28-нанометровому техпроцессу, считается конкурентоспособной. Эксперты и аналитики отмечают лишь то, что ее внедрению в массы препятствует неподъемная стоимость. При цене от 300 тыс. руб. ее пока не удается распространить на рабочих местах, где электроникой пользовались бы миллионы людей.

Но производитель утверждает, что вскоре на рынок выйдут российские микропроцессоры «Эльбрус-16С». Их планируют выпускать по 16-нм техпроцессу и внедрять по конкурентоспособной стоимости. Что касается качества, специалисты заявляют, что еще в 2020 году уровень развития этих МП достиг международной планки производительности серверных МП.

На процессоре «Эльбрус-8С» уже создана система хранения под названием «Восток». Ее выпустила компания «Аэродиск». Программное обеспечение на 100% российское, а также в России разработали и произвели подавляющее число использованной в проекте электроники.

Самый мощный российский процессор называется «Эльбрус-32С» — 7-е поколение архитектуры «Эльбрус». Его проектируют с 2020 года. Это 32-ядерное устройство от МЦСТ.

Другая известная российская разработка называется «Байкал». Ее, как правило, не принято ассоциировать с рабочими станциями или ПК. Дело в том, что самый популярный процессор серии — «Байкал-Т1» — рассчитан на промышленный сегмент. Но и здесь стоит прислушаться к производителю, который обещает выпустить модель «Байкал-М» с архитектурой ARMv8. Продукт должен стать массовым и внедриться в сферу клиентских решений, где важна защищенность информации.

Еще одно современное детище отечественных инженеров — серия процессоров на архитектуре «Комдив-64». Его создали в НИИСИ РАН. У МП 2 ядра по 800 МГц, выполненные по 65-нм техпроцессу. На нем уже создали компьютер «Восход» — армейскую технику для экстремальных условий. Любопытна особенность ПК: предусмотрена возможность объединения микропроцессоров в кластеры с количеством ядер от 1 тыс. и больше. Это позволит решать ряд специфических задач, где требуется повышенная вычислительная мощь.

Следующая разработка, заслуживающая внимания, — процессорный модуль «Салют-ЭЛ24ПМ» от НПЦ «Элвис». На его основе создали компьютеры повышенной энергоэффективности — VITA 75 и Pandora 1U 19/2. Разработчики говорят, что эти ПК предназначены для транспортных средств, используемых в усложненных климатических условиях. Установленное на военную технику оборудование не будет бояться постоянных вибраций, температурных скачков и иных физических воздействий.

Недавно обнародована информация и про другие российские процессоры нового поколения — ориентированные на работу с нейросетями. NM6408 разработан НТЦ «Модуль» и содержит 21 ядро. Разработчики заявляют, что проведенные испытания показали: по характеристикам продукт оказался эффективнее, чем похожие решения от NVIDIA. Но пока МП не выпущен в серию.

Еще одна свежая новость гласит, что корпорация «Ростех» планирует уже к 2025 году создать и выпустить в серию новый универсальный микропроцессор с архитектурой RISC-V. По предварительной информации, в нем будет 8 ядер по 2 ГГц.

Мобильный сегмент

Из-за рекламного продвижения западной электроники жители России в большинстве своем убеждены, что в стране нет собственных смартфонов, планшетов, ноутбуков и иных мобильных гаджетов. Верно, в РФ не делают подобные устройства — вообще сборка всей мировой электроники сейчас идет преимущественно в Китае. Причем там выпускают не только так называемые «ноунеймы» бюджетного сегмента, но и аппараты для брендов Samsung или Apple.

Но факт в том, что в России действуют компании, разрабатывающие мобильную технику и ее «начинку». Ряд предлагаемых устройств переживают не лучшие времена, однако встречаются и любопытные экземпляры.

Больше остальных шума наделал процессор «Скиф», созданный в НПЦ «Элвис» в Зеленограде. Первые инженерные образцы увидели свет еще в 2019 году, а пилотный тираж сошел с фабрики только летом 2021-го — выпустили 1000 экземпляров.

Чип получился пока не самым производительным — планшеты на нем сравнимы по мощности с продукцией Samsung Galaxy 2019 года или iPad Air 2013-го.

Микропроцессор «Скиф» содержит 2 кластера — на 2 и на 4 ядра с частотой до 2 ГГц. В чипе поддерживается обработка сигналов, алгоритмы искусственного интеллекта и пр. Разработчики называют «Скиф» четвертым поколением процессоров мобильного типа от «Элвис». При этом считается, что это первый российский микропроцессор для мобильных устройств мирового класса.

В планах — выпуск планшетов на «Скифе» до 300 тыс. штук в год начиная с 2022-го. А массовый выпуск намечен на конец 2023-го. Вероятно, на первых порах устройства будут рассчитаны исключительно на государственных заказчиков. Но — если ничего не помешает — в дальнейшем техника попадет в руки массовому потребителю.

По-прежнему остается загвоздка — российские процессоры пока что негде производить. Подходящих предприятий в стране нет. Видимо, вновь придется обращаться к фабрикам Тайваня.