Слабым местом процессоров Эльбрус с их широким командным словом (архитектура VLIW) является, как ни странно, их перегрев из-за одновременной работы всех АЛУ (арифметико-логических устройств, «юнитов») при качественном распараллеливании кода.
С одной стороны, тепловой пакет снижается из-за отсутствия аппаратных модулей распараллеливания (распараллеливанием занимается программный компилятор на этапе создания программы), но тут же увеличивается в случае качественного забивания всей ширины широкой команды. А забиваться она может не только полезным кодом, результат которого действительно будет использоваться, но и кодом веток, которые предварительно просчитываются просто на всякий случай — вдруг их результат тоже понадобится.
В результате эффективность Эльбрусов сильно зависит от конкретных задач. Где-то он выигрывает у конкурентов за счёт количества одновременно выполненных команд, а где-то проигрывает за счёт пониженной частоты и отсутствия модуля распараллеливания «на лету». Но меня давно интересовал вопрос, насколько сильно можно разогнать этот процессор, применяя экстремальное охлаждение жидким азотом.
На днях ко мне в руки попал инженерный образец нового процессора линейки 7-го поколения, последняя модель этой линейки наряду с моделью для планшетов, рабочих станций и серверов. Это процессор для суперкомпьютеров Эльбрус-64СХ — первый процессор, выпущенный по технологии 5 нм, несмотря на то, что конкуренты уже давно перешли на 3 нм. :-((( Правда, упёрлись в физический предел.
Замечу, что Эльбрус-64СХ выпущен аж на год позже, чем Эльбрус-32С того же поколения. Российская микроэлектроника развивается крайне медленно. Даже Эльбрус-32С, сделанный по нормам 7 нм, появился не в 2025 году, как планировалось ранее, а только в 2027 году. И даже не на обещанной российской фабрике, а всё ещё на TSMC, а президент Мишустин даже не чешется! С такими темпами микроэлектроники в России нет и не будет! :-[~
Впрочем, я отвлёкся. Итак, штатная частота процессора Эльбрус-64СХ — 3 ГГц. Я подумал, смогу ли я разогнать этот процессор до частоты хотя бы приближенной к 4 ГГц, охлаждая его жидким азотом, и до скольких гигагерц он вообще разгонится, если широкое командное слово заполнять только одной инструкцией, без программного распараллеливания (включить предусмотренный для этого в последней линейке режим RISC).
Панели вычислительной для этого процессора у меня, конечно, не было, но я прочитал в свежем номере журнала «Наука и жизнь», как можно спаять переходник с процессора на панель вычислительную от Эльбрус-32С. Собственно, так и спаял, как там было нарисовано, и собрал машину.
Надо сказать, что Эльбрус-64СХ не рассчитан на одиночную работу. Он разработан для многопроцессорных машин, поэтому не все выводы оказались задействованными, ну и слава богу. Паять их замучился. Неудивительно, что в последних моделях вычислительных панелей вместо пайки используется наклеивание специальным двухсторонним наноскотчем с поперечными жидкими ртутными контактами, первые прототипы которого уже мелькали кое-где аж в начале далёкого 2021-го года.
Итак, сначала я запустил компьютер совсем без охлаждения. Процессор уверенно работал вплоть до частоты 1 ГГц, но выше перегревался и снижал частоту. Затем я взял ковшик, и начал поливать его сверху жидким азотом. Таким способом удалось поднять частоту до 3,5 ГГц. +500 МГц — неплохо, но ничто для такого мощного охлаждения!
Тогда я перевернул панель вычислительную, и целиком опустил висящий на проводах процессор в чан с азотом. Раздался характерный хруст, и частота поднялась аж до... 5 ГГц!!! Вот, это уже что-то!
Следующим этапом я программно переключил процессор в RISC-режим. Ядра немного остыли, и частоту удалось задрать ещё на 1,9 ГГц, и она достигла 6,9 ГГц! Дальше процессор скачкообразно переходил в какой-то странный режим, и результаты получались некорректными. На частоте 6,91 ГГц его производительность, судя по тестам, резко возрастала на порядки и уже не зависела от дальнейшего повышения частоты. Такое ощущение, что частота и не повышалась, хотя перемычками на плате можно было поставить её до 10 ГГц. Тесты показывали чудовищную производительность, но программы не висли, словно всё работало штатно. Очень странное явление.
Кстати, в этой связи никем всерьёз не воспринимаемые высказывания сумасшедшего инсайдера МЦСТ, сбежавшего недавно в Независимые Штаты Америки, о неком секретном режиме квантовых вычислений в процессорах Эльбрус, якобы разработанным для нужд Минобороны с целью повышения эффективности управления гиперзвуковыми маневрирующими модулями ракет, приобретают уже совсем другой оттенок...
На сегодня всё. Пишите свои соображения в комментариях, ставьте лайки, подписывайтесь на канал, удачи! ;-)