Der "E2K" hat die Höhe des Elbrus

 ( 5642 m ) leider nicht erklommen 

Geschichte des Prozessors Elbrus2000 (E2K) ( “Эльбрус-2000“)

Übersetzung des Artikels:

Покорение высот по-русски. История процессора “Эльбрус-2000“

[ wörtlich: Die Eroberung von Höhen auf russisch - Die Geschichte des Prozessors E2K]

Autor :Павел Шубский

" 1991 wurde das Wendejahr in der Geschichte unseres Landes - die mächtige Supermacht UdSSR verschwand. Mit vorsichtigem Klirren verschwanden auch die Reste des eisernen Vorhanges und öffneten den Bewohnern - jetzt Russlands- neue Möglichkeiten. Die UdSSR nahm auch die Epoche einer allseitigen Entwicklung von Wissenschaft und Technik mit ins Grab. Die höchste Finanzierung ging früher an das Militär, aber auch die Sphäre der Hochtechnologie blieb nicht ohne Aufmerksamkeit.

Ideen gab es viele- gute und verschiedene , aber wie so oft klappte die Realisierung nicht immer. Die bis 1991 entwickelten sowjetischen Supercomputer nutzten einerseits eine mächtige Architektur, andererseits eine uralte technische Basis. Leider kann man nicht immer alles und gleich gut machen. Mit dem Öffnen des eisernen Vorhanges öffnete sich der Markt Russlands auch für ausländische Supercomputer- Entwickler — Sun, IBM, Hewlett-Packard.

Nach dem Zusammenbruch der UdSSR versammelten sich die besten sowjetischen Köpfe unter dem Banner des «Moskauer Zentrums für SPARC- Technologie» (MZST; «МЦСТ»), wo mit der Entwicklung eines Prozessors der nächsten Generation- des "ELBRUS 2000" («E2K; Эльбрус 2000») begonnen wurde. Der sollte der Totengräber des Übersee- Itanium  und des  PowerPC werden .

1991 hatte die Geschichte der ELBRUS- Rechner schon 13 Jahre hinter sich. ELBRUS 1 ( Leistung 15 MIO OP/sek)war bereits im fernen 1978 erschienen. Dieser Supercomputer war seiner Zeit um viele Jahre voraus. Sein Nachfolger «ELBRUS-2» wurde in der ersten Hälfte der 80er entwickelt. Die Leistung des 8- Prozessor- Monsters wuchs praktisch um das 10-fache auf 125 Mio OP/sek, aber um den Elan dieser heißen Steine zu kühlen, brauchte man schon eine Wasserkühlung, denn alles hat seinen Preis.  Derartige Computer wurden 27 Stck. gebaut, die 10- Prozessor- Variante ganze  3 mal. 

Beide Versionen der "ELBRUS" nutzten das Betriebssystem "El 76" («Эль-76»), von sowjetischen Gelehrten entwickelt. Eine Sprache vom Typ "Assembler" gab es nicht, für die Programmierung nutzte man den "Autocode ELBRUS EL 76". Von Kompatibilität zu Übersee- Betriebssystemen konnte keine Rede sein, wozu brauchte man das zu Sowjetzeiten auch. 

Ab 1985 С 1985 begann die moderne Geschichte der Hochtechnologie. Zu dieser Zeit begann (damals noch in der UdSSR) die Entwicklung des Supercomputers "Elbrus-3" («Эльбрус-3»). Die Entwicklung leitete ein gewisser Boris Artaschesowitsch Babajan.

Die Arbeiten am "Elbrus-3" dauerten bis 1994. Der  Sache nach sollte es ein neuartiger 16- Prozessor- Rechner werden, aber es gelang nicht, seine Fertigung zu beginnen. Schade, denn zu dieser Zeit war das weltweit der schnellste Rechner. Die "Elbrus-3" übertraf die Cray Y-MP, den damaligen Weltmeister, fast um das Zweifache.

Е2К gegen Itanium

Von 1994 bis 1998 war über die Mannschaft von B. Babajan nichts zu hören- die Russen bereiteten eine Sensation vor. 1998  nannten sich Babajan & Co ( ca. 400 Mitarbeiter) ohne großen Presserummel als Firma "Elbrus"  («Эльбрус») um.

Zu dieser Zeit schlief auch die Konkurrenz nicht. 1989 vereinten Intel und Hewlett-Packard ihre Kräfte zur Entwicklung eines Prozessors der nächsten Generation — Itanium (code- Bezeichnung  — Merced). Der Itanium sollte die modernsten Entwicklungen nutzen und die Krone der Mikroprozessor- Welt werden. Viele erwarteten , dass der Neue die Welt der Server, Work- Stations und möglicherweise auch Desktops einnehmen und alles andere verdrängen wird.  Die Projekt- Frequenz war 800 MHz , die Wärmeverlustleistung - 60 W und die Größe des 3th-level Cache sollte 2- 4 MByte sein. Und der Prozessor sollte ein 64 Bit- µP werden.

Es kam der 25.02.1999, als auf der Konferenz "Microprocessor Forum" B. Babajan ans Pult trat und laut verkündete, dass sein Team den Mikroprozessor "Elbrus-2000"(Е2К) («Эльбрус-2000» ) entwickelt habe, der deutlich den gelobten Merced in allen seinen Parametern übertreffe. Die gesamte Computerwelt hielt erwartungsvoll den Atem an. Anstelle der geplanten 2 Stunden sprach Babajan 4 Stunden. Es wurden Fragen beantwortet, die die Konkurrenz westlicher Firmen betrafen, die Perspektive zum Produktionsbeginn und seiner Nutzung in Computern. Irgendwann schockte Babajan sein Publikum, als er die Kosten für die Präparation der Musterserie mit 60 Mio US$ benannte. Eine derartige Information verängstigte alle potentiellen Geldgeber. Wie auch, denn alle Ausführungen waren reine Theorie - es waren keinerlei Funktionsmuster oder Ingenieur- samples  gezeigt worden.  

Trotzdem beeindruckten die genannten Parameter! Die Firma "ELBRUS" versprach einen Prozessor mit 1,2 GHz Takt und einer Leistungsäquivalenz von 8,9 Mrd OP/sek.. Außerdem behaupteten die Entwickler, dass E2K dem Merced bei SPECint95/fp95- Tests dreifach überlegen sein wird. Seine Chipfläche wird 126 mm², seine Verlustleistung 35 W sein, während Merced  300 mm² und seine Wärmeabgabe 60 W sind.

Eine wichtige Eigenschaft des E2K sollte auch das Fehlen jeglicher schädlicher Elemente ("back- doors" u.a.) sein, die den Entwickler in die Lage versetzen, einen Computer fern- abzuschalten. Soll heißen, wenn global eine Auseinandersetzung passiert, könnte der Produzent der feindlichen Seite schon Ärger machen und den Prozessor tot legen [eine Aussage, die einzig und allein für die Ohren der russischen Militärs bestimmt war- GJu.] .

Alle diese Versprechungen klangen einfach unglaublich! Wie konnte eine derart unbekannte Firma einen derart leistungsfähigen modernen Prozessor entwerfen?

Wenn sich ein Investor gefunden hätte, so hätte die Präparation von Mustern des E2K schon 1999 beginnen können, aber diese Summe, die Babajan wollte, wollte doch niemand riskieren!

[Eine Präparation wäre 1999 mit Sicherheit nur in einem High-Tech µE-Zentrum der westlichen Welt und nicht mit 0,1 µm Struktur möglich gewesen! Allerdings zeigt die Geschichte des Elbrus 3K, die Vielzahl an Änderungen über Jahre, das Fehlen jeglicher offener Informationen zur Beschreibung der Architektur , wie sie z.B. von AMD für die AMD64-Architektur zwei Jahre vor Produktionsstart, bei Intel- IA64 ganze 5 Jahre vorher publiziert wurden, dass das Design- Modell - die Verilog-е- Beschreibung- offenbar nicht funktionstüchtig und ausgereift war. Und schließlich zeigt wohl auch der sich anschließende Verzicht auf einen level-3-Cache, dass eine ständige extreme Differenz zwischen Architektur- Design und µE-Technologie diese Story begleiteten GJu.]

Neues Jahrhundert, neues Jahrtausend

Es wurde 2001 und der Prozessor Itanium, nach vielen Änderungen und Verschiebungen des Produktionsstarts - ging in Fertigung. Die Computerwelt empfing ihn einigermaßen reserviert, denn die Leistung der gewöhnlichen PC hatte ebenfalls stark zugelegt. Seine Schönheit konnte er nur bei mathematischen Anwendungen beweisen!  Es scheint, hier wäre die Chance gewesen, dass die russischen Entwickler dem Westen hätten zeigen können , "wo der Hammer hängt" und den E2K hervorzuholen.  Aber der Prozessor befand sich noch immer in Entwicklung, seine Parameter verbesserten sich aber weiter, wie übrigens auch die Summe, die für den Fertigungsstart benötigt würde. Jetzt wurden 100 Mio US $ gebraucht! Das verunsicherte Investoren noch mehr..

Damit die selbstgebaute Titanic nicht endgültig auf Grund ging, beschloss die Firma Elbrus , eine abgerüstete Version des Prozessors herauszubringen- den "ELBRUS-3M" («Эльбрус-3М»). Die gestutzte Version brauchte keinen 3th -level Cache und arbeitete mit 300 MHz Takt. Offiziell hatte Е3М ca. 60 Mio Transistoren, das Leistungsniveau lag bei 1-2 Mrd. Op/sek.

Die Funktionsmuster des  Е3М, wie auch der russischen Mikroprozessoren K500 der Firma MZST , wurden in der taiwanesischen Firma TSMC [Taiwan Semiconductor (TSMC), seines Zeichens größter Halbleiter-Auftragsfertiger der Welt ] präpariert.*)   Die "furchterregende" Leistung des "Itanium- Töters" beeindruckte niemanden. Die Entwickler des E3M schlugen ihn [daher] den Militärs vor. Die Geheimhaltung aller technischen Daten konnte dabei ein Plus sein. Nach derartiger Zustimmung stellte die Mannschaft von Babajan den Rechner "Elbrus-90Mikro" ( «Эльбрус-90Микро») vor , aber aus irgendeinem Grunde nutzte der einen anderen Mikroprozessor- den R500. Der R500 arbeitete mit 500 MHz , hatte also auch keine hohe Leistung, jedoch existiert der nicht auf dem Papier, sondern tatsächlich. Wozu dann der E3M?

Schlußbemerkungen

Das Schicksal des E2K «Эльбрус-2000» war vorbestimmt. Ohne den allmächtigen Titanium- Killer abzuwarten, kaufte die Firma Intel im Jahre 2004 die Mannschaft hochqualifizierter Ingenieure und Forscher mit all ihren Wurzeln- alle Fachleute für Softwareentwicklung, Geräteentwickler und Entwickler-Tools. (siehe auch http://www.eweek.com/c/a/IT-Infrastructure/Intel-Hires-Elbrus-Microprocessor-Design-Team/ ).  

Viele sind immer noch der Meinung, dass die Entwicklung B. Babajans   eine Revolution am Markt hätte auslösen können , nur hatte eben keiner Geld für eine Präparation der Fertigungsmuster [ übrigens kostet die Präparation eines fertig entworfenen µP bei einem Halbleiter-Auftragsfertiger etwa 1 Mio US $, was auch beim  E3M zutreffen soll]

Eine zweite Gruppe von Meinungen kommt zu dem Schluss, dass die Firma "Elbrus" im Verlaufe vieler Jahre die gesamte Öffentlichkeit an der Nase rumgeführt hat.

Was die Wahrheit ist, werden wir nie erfahren, weil ja auch zur Rolle der russischen Entwickler bei Intel bislang nichts Vernünftiges zu erfahren ist.  Aber wer weiß, vielleicht haben sie ja bei der Schaffung des mächtigen Core 2 Duo (Conroe) mitgewirkt.... "

 [Man kann aber, im Unterschied zu den o. a. Schlussbemerkungen des verehrten P. Schubskij durchaus auch annehmen, dass die Mannschaft um B. Babajan mit ihm an der Spitze nach vielen vergeblichen Versuchen, einen  Weg  zu leistungsfähiger Chipfertigung mitzugestalten, aufgab und ihre Lebenszeit und ihr Potential für nützlichere Dinge nutzen wollte und wohl auch nutzt (!) ]

Anmerkung: Es wäre für eine russische Chip- Design- Firma heute theoretisch denkbar, auch im Technologie- Level 45nm auf 300 mm Wafern Chips im Ausland fertigen zu lassen.

( siehe TSMC-Technology :  "... TSMC provides the foundry industry's leading advanced process technologies and design collaterals. These processes include 45nm, 55nm, 65nm, 90nm and 0.13-micron. TSMC provides substantial advanced technology capacity by ramping the same node at multiple 300mm GigaFabs. The company delivers a new advanced technology generation every two years. Each node surpasses the previous one by close to half the area and usually features 30 to 50 percent more performance.. "  ).

Allerdings wäre der Abstand zu führenden Produzenten, wie Intel oder AMD im Gesamtprozess wohl immer noch ca. 2-3 Jahre, sodass dieser Abstand selbst bei idealen Kooperationsbedingungen stets den Faktor 2-4 bei Performance des Prozessors ergeben würde, für Rechnerentwicklungen am oberen Ende der Leistung aber eher einen Abstand von ca. 5 Jahren und  den Faktor ca.10.

ABER wie wir wissen , sind  SPECint95/fp95- Zahlen oder GFLOPS nicht alles, was man braucht, um bei Hydrodynamik- Aufgaben, komplizierten Modellen für Kernfusionen oder Aufgaben mit supergroßen verteilten Adressräumen usw. in der Weltliga mitzuspielen...