Elбрус, или Как дела с микроэлектроникой в России в 2023 году
В этом выпуске ребята обсуждают отечественную микроэлектронику, но не только резисторы. Гость выпуска — известный «эльбрусовед» и знаток всего, что связано с импортозамещением, — Максим Горшенин. Поговорили о самом процессоре «Эльбрус» и уже традиционно выяснили, как попасть в эту область знаний. А вот на самом ли деле этот процессор российский или это всё придумали, чтобы «набрать классы», — узнаете при прослушивании.
«Сушите вёсла» — подкаст про разработку, аналитику, тестирование и всё, что связано с созданием ИТ-продуктов. Авторы — ведущий android-разработчик red_mad_robot Рома Чорыев и разработчик Артём Кулаков.
Слушайте весь подкаст по ссылке или читайте короткую выжимку — ответы на шесть главных вопросов выпуска.
Тайминг
03:08 — про профессиональный путь Максима
06:24 — что такое МЦСТ
12:30 — что происходит с российской микроэлектроникой
19:11 — про качество
28:00 — где применяется «Эльбрус»
33:04 — про аппаратные модули криптографии
36:15 — про интеграцию процессора в систему
40:27 — про отечественную видеокарту
42:00 — что входит в понятие «отечественный процессор»
47:37 — где производить процессоры
52:35 — что нужно знать, чтобы писать под «Эльбрус»
01:00:00 — про формальную верификацию
01:02:58 — есть ли ассемблер под «Эльбрус»
01:08:05 — какими стартовыми знаниями нужно обладать, чтобы войти в профессию
01:10:00 — зарплаты в области разработки процессоров
01:19:43 — как будет выглядеть собеседование в МЦСТ
01:23:00 — про будущее проекта «Эльбрус»
Дисклеймер: выпуск был записан 25 ноября 2022 года.
Что такое МЦСТ и «Эльбрус»
Гость выпуска попал в МЦСТ в 2015 году в качестве специалиста по работе с клиентами и проработал там шесть лет, уволившись в роли начальника отдела проектов по развитию бизнеса.
МЦСТ (Московский центр спарк-технологий) — российская частная компания, которая специализируется на разработке микропроцессоров, в частности серии «Эльбрус». Это универсальный центральный процессор, который по производительности не уступает современным Intel, AMD, Arm.
«Эльбрус» — наиболее высокопроизводительный микропроцессор из отечественных. Он полностью российский — там нет комплектующих, из-за которых нам могут запретить его использовать, производить или разрабатывать новый, что сегодня очень важно.
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
Самостоятельно разрабатывает и производит процессоры только компания Intel. Все остальные: NVIDIA, Apple, AMD (тоже универсальные процессоры), как и МЦСТ, — это разработчики, но не производители. Поэтому важно понимать, что компания МЦСТ разрабатывает саму спецификацию, а производство отдаёт на стороннюю фабрику, которая на этом специализируется.
Процессор применяется в госструктурах, для которых в первую очередь и создавался, — МВД, РЖД и других областей, где важна кибербезопасность.
«Эльбрус» родился из одноимённого советского суперкомпьютера, предназначенного для проведения большого объёма вычислений. Поэтому сегодня наибольшее применение и пользу «Эльбрус» может принести в расчётных операциях.
Есть чудесная аналогия, что процессор «Эльбрус» — это суперкомпьютер, ужатый в один кристалл, а процессор Intel — это процессор для калькулятора, который разросся до процессора для суперкомпьютера. То есть к Intel постепенно добавляли функции, чтобы он стал тем Intel, который мы знаем, универсальной машиной. А «Эльбрус» изначально проектировался для математических вычислений и дальше уже уменьшился до размера одного процессора.
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
Кроме того, «Эльбрус» широко применяется в качестве машинно-промышленного компьютера, который встраивается в оборудование как управляющий процессор или участвует в технологических цепочках как контроллер. Например, компания НИПО из Нижегородской области сделала отечественную цифровую подстанцию на «Эльбрусах», которая прошла тестирование в «Русгидро».
По словам Максима, в 2021 году компания МЦСТ анонсировала запуск и производство 10 тыс. процессоров — это был один из самых массовых единичных заказов микропроцессоров серии «Эльбрус».
При разработке «Эльбруса» не использовались собственные стандарты, поэтому под него не нужно создавать специальную аппаратуру. Базовая операционная система под российские процессоры — Linux.
Там обычный PCI express, USB 2.0, 3.0, последовательные порты, память DDR3, DDR4. Она имеет свою специфику, например, «Эльбрус-8С» работал только с DDR3-памятью. Но следующее поколение, 8СВ, работает уже с любой.
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
По словам гостя, многие люди используют «Эльбрус» даже дома.
Что входит в понятие «отечественный процессор»
В МЦСТ и других отечественных компаниях существует мнение, что покупаемые за рубежом компоненты использовать не очень безопасно. Поэтому такие элементы тщательно контролируются. В «Эльбрусе» есть покупаемые внутренние блоки — их производит компания Imaginations. Но они работают через интерфейс, разработанный специалистами МЦСТ, и взаимодействуют с блоками 2D-графики. Закупают для «Эльбруса» PCI Express, физуровни оперативной памяти и 3D-графику.
Многие очень сильно хотят, чтобы всё было спроектировано на российском компьютере с использованием российского САПР, произведённого дальше на российском литографическом оборудовании в России на российском заводе. А дальше ещё чтобы каждый резистор был отечественный. Отечественная плата, видеокарта, монитор и так далее. Но такого даже Китай сегодня не достиг.
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
Производство до 2022 года находилось в Тайване — на фабриках TSMC, где производится около половины всех процессоров мира, в том числе продукция Apple, NVIDIA, AMD.
Важно понимать, что каждый процессор проектируется под конкретную фабрику. Если мы вдруг захотели перенести процессор с зарубежной фабрики на российскую, нам придётся его перепроектировать. А это займёт — в очень оптимистичных цифрах — полтора года. В реальности — три года.
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
При этом, по словам Максима, Минпромторг выделяет деньги на строительство полупроводниковых фабрик в России, срок запуска которых назначен на 2027–2030 гг. Так, к началу 2030-х годов Россия планирует производить процессоры на отечественных фабриках и отечественном оборудовании.
Что нужно знать, чтобы писать под «Эльбрус»
У «Эльбруса» свои особенности архитектуры — это архитектура сверхдлинного командного слова (VLIW — very long instruction word).
VLIW-архитектура — программно-аппаратная, то есть компилятор — это часть процессора. Это делает его более безопасным, чем, например, Intel. За один такт процессор «Эльбрус» может выполнять до 48 операций, в то время как Intel — до восьми.
По словам Максима, Intel подвержен уязвимостям Spectre и Meltdown за счёт особенностей своей архитектуры, а «Эльбрус» — нет, потому что в нём отсутствует предсказатель переходов. С одной стороны, это минус, потому что процессор из-за этого работает медленнее. С другой — это не допускает уязвимость.
Предсказатель в «Эльбрусе» находится в компиляторе. Вот как это устроено.
Процессор Intel выполняет только часть команд, которые загружены в его память, — то есть анализирует весь код не сразу. У «Эльбруса» компилятор действует от обратного: сначала он анализирует весь код, предполагает, где будут переходы, а после компилирует на основании того, что он знает весь код.
В процессорах Intel есть аппаратный блок, который занимается выборкой следующих действий в коде программы. В этом разница VLIW-архитектуры и Intel.
По мнению Максима, разработать такую сложную аппаратуру, как у Intel, в СССР было сложно. А сделать простой процессор, но сложный компилятор, — по силам. Поэтому советские разработчики и стали создавать процессор на базе архитектуры VLIW.
Все у нас привыкли и обучаются программировать под процессор Intel, потому что считается, что это стандарт, а всё остальное — неправильно. Нет, это ошибка. Поэтому если в государстве вдруг начнут понимать, что наше будущее — это «Эльбрус», то логичнее будет каждую школу и вуз оснастить «Эльбрусом» и детей готовить к программированию на «Эльбрусах» с особенностью нашей отечественной архитектуры. И тогда у нас каждый ребёнок будет это знать.
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
Максим считает, что «Эльбрус» полезен программистам, потому что позволяет понять, как работает процессор, и развивать навыки оптимизации.
Основные языки программирования для «Эльбрус» — это С и С++. Но используются и другие языки: Python, Erlang, Java, скоро появится Go.
Какие стартовые знания нужны, чтобы войти в профессию разработчика процессоров
По словам Максима, попасть в МЦСТ не так сложно, как может показаться со стороны. Хорошим стартом будет знание языка C++ — с него легко переучиться на Verilog, язык описания аппаратуры, на котором разрабатывается процессор «Эльбрус».
Если ты не просто экраны в ремонте мобильных переставлял, а чем-то более сложным занимался, искал неисправности и чинил ноутбуки, то этого уже вполне достаточно, чтобы прийти. И дальше тебя научат всему, чему нужно. Если прямо сейчас встроиться.
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
У МЦСТ есть совместный проект с МФТИ и МИФИ. На базовой кафедре МФТИ можно проходить практику внутри МЦСТ, а в МИФИ — двухлетняя магистратура, где будут преподавать сотрудники компании. Есть и другие вузы, в которых можно поработать с «Эльбрусами»: ОмГТУ, ВКА им. А.Ф. Можайского в Санкт-Петербурге, МИИТ в Москве.
Самый доступный «Эльбрус» можно увидеть и протестировать в музее «Яндекса» в Москве. На него энтузиасты ставят свежие игры, обновляют под него операционную систему. Поэтому любой желающий может прийти, поиграть и попрограммировать на нём.
Как будет выглядеть собеседование в МЦСТ
Ничего специфического при прохождении собеседования знать про «Эльбрус» не нужно. Например, в отдел поддержки МЦСТ одно основное требование — быть системным администратором ОС Linux.
Если ты системный программист, то спросят, что умеешь. Вот тебе программа линуксовая, собери её под «Эльбрус». Собрал? Молодец. Годен в отдел с ПО.
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
То есть собеседование будет общим, без специфики, которую нужно заранее изучать. Поэтому сотрудников, приходящих без нужного опыта, сначала обучают.
Что ждёт проект «Эльбрус» в будущем
«Эльбрус» — мощный и энергоёмкий процессор, занимающий вычислительную нишу. Поэтому нет планов использовать его в интернете вещей или при производстве смартфонов — для этого существуют другие архитектуры.
Если поставить задачу в этом плане, то это можно сделать, но есть более оптимальные средства. Зачем перевозить щебёнку на Rolls-Royce, когда для этого лучше взять КАМАЗ?
Максим Горшенин, бывший сотрудник МЦСТ
Для смартфонов существует свой отечественный процессор — «Скиф», разработанный компанией «Элвис». Но из-за санкций сейчас их приобрести нельзя. У компании МЦСТ уже сейчас есть процессор, который можно применять в смартфоне, — осталось только произвести. По словам Максима, к 2030 году он может появиться в России.
Полезные материалы
YouTube и телеграм Максима Горшенина.
Сайт МЦСТ.
Удалённый доступ к машине с процессором «Эльбрус».
Небольшой FAQ по «Эльбрусу».
«Эльбрус» на Википедии.
Энтузиасты тестируют «Эльбрус» и опенсорсят различные игры.
Слушайте нас там, где удобно, — Mave, Apple, Google Podcasts, «Яндекс.Музыка».
Предыдущие выпуски подкаста «Сушите вёсла»
Не как на Фукусиме: как сейчас обстоят дела в индустрии ядерной энергетики и что нас может ждать дальше.
Криптономикон 2022: технология блокчейн и её проблемы — хитросплетения смарт-контрактов, Византийский консенсус, взлёт и падение рынка NFT и программисты новой эры.
Цифровые робингуды: про «чёрных» и «белых» хакеров, bug bounty и куда пойти опытному исследователю безопасности.
Приходи в наш телеграм-чат — задать вопросы о микроэлектронике и просто поболтать.
