Российская электроника: проблемы, успехи и перспективы.

ЦитатаРоссийская ОС «Фантом» готова к использованию в пилотных проектах
21.01.2022



Россияне создали уникальную ОС — конкурента Linux
Российский программный «долгострой» – уникальная микроядерная операционная система «Фантом» Дмитрия Завалишина – готова к использованию в пилотах. Ожидается, что проект, работа над которым ведется с 2010 г., заинтересует, в частности, энергетиков, военную промышленность, банки и сможет побороться за место под солнцем с Linux.

Воплощение «Фантома»
Как стало известно CNews, работа над операционной системой «Фантом», за которой стоят компания DZ Systems российского предпринимателя и программиста Дмитрия Завалишина, а также университет «Иннополис», близка к завершению. В 2022 г. разработчики рассчитывают подготовить рабочий прототип системы, портированный на фреймворк для создания ОС на базе микроядер Genode.

«Основная версия операционной системы готова к пилотным проектам. Версия для Genode пока не завершена, именно над ней и идет работа. По плану в конце года она будет готова к применению», – заявил Завалишин в разговоре с CNews.

Портированием на Genode занимается специальная рабочая группа, созданная в 2019 г. на базе «Иннополиса».
Процедура предусматривает сращивание среды исполнения программ этой операционной системы с программным ядром фреймворка, имеющим возможность поддержки многочисленных аппаратных платформ (x86, ARM, RISC-V и др.) и гипервизоров, включая формально верифицированную систему seL4. Как подчеркнул глава DZ Systems, это позволит упростить и ускорить реализацию и доработку «Фантома». Также это поможет сделать ОС более надежной и безопасной, адаптировать ее к реальному использованию в промышленной сфере.

«На сегодня существует базовая версия ОС "Фантом", которая включает в себя два слоя – традиционный слой кода, который управляет "железом" компьютера, и, собственно, слой реализации сущности ОС, – объясняет Завалишин. – Первый слой – это работа с процессором, контроллером памяти, драйверы устройств и т. п. Все это есть в любой ОС. Работа по портированию заключается в замене первого слоя на аналог из Genode. В процедуру входит написание прослойки, которая реализует низкоуровневые примитивы ядра ОС "Фантом", которые, в свою очередь, реализованы через аналогичные примитивы ядра Genode».

DZ Systems занимается развитием ОС «Фантом» на основе микроядра начиная с 2010 г. Разработка ведется с нуля. Согласно информации, опубликованной на официальном сайте проекта, эта российская ОС опирается на управляемый код и концепцию персистентной виртуальной памяти, ориентирована на применении в носимых и встраиваемых устройствах. Код проекта свободно доступен на условиях лицензии LGPL.

Особенности ОС
В отличие от принципа «все есть файл», применяемого в Unix-подобных системах, к которым относится и популярная в России GNU/Linux – именно на ее основе построено большинство отечественных ОС («Альт», Astra Linux, «Ред ОС» и т.п.), «Фантом» базируется на принципе «все есть объект».

«Операционная система устроена таким образом, что с точки зрения прикладного процесса она никогда не перестает работать, – объясняет особенности своего детища Дмитрий Завалишин. – То есть физическое выключение компьютера для нее – то же самое, что пауза, не более. И прикладные программы при новом старте продолжают работать, как будто отключения не было».

Упрощенно говоря, «Фантом» представляет собой виртуальную машину, которая с заданной периодичностью «сбрасывает» снимки своего состояния (виртуальной памяти) в постоянную память (в некотором роде напоминает гибернацию в Microsoft Windows). Это позволяет в случае отключения питания компьютера или сбоя «откатить» систему к последней успешной транзакции и как ни в чем не бывало продолжить работу.

«В ситуации, когда ОС гарантирует программе вечную работу, каждая переменная такой программы семантически превращается в файл. Это означает, что программа перестает нуждаться в, собственно, файлах для хранения данных, которые требуются для работы. Это включает в себя как данные, которые поставляются вместе с программой, так и данные, порожденные в процессе работы. Нет файлов – нет точки входа для сторонней программы (вируса), нет способа вторгнуться в "личное пространство" программы для модификации ее поведения», – отметил Завалишин в разговоре с CNews, отвечая на вопрос о том, как помогает защититься от вредоносных программ применяемый в ОС «Фантом» подход.

Помимо повышения отказоустойчивости и безопасности, данная особенность «Фантома» упрощает разработку прикладного ПО под эту ОС: программисту, в частности, не нужно заботиться о сохранении данных, а ориентированность системы на управляемый код позволяет отказаться от управления памятью вручную.

Другая важная черта «Фантома», которую отмечают разработчики, – высокая производительность. Она достигается, в частности, за счет использования глобального адресного пространства и отсутствия характерного для современных мейнстримных ОС переключения контекста между ядром и запущенными программами, которое может быть весьма ресурсозатратным, но необходимым по соображениям безопасности.

По данным Github-wiki проекта, байт-код виртуальной машины «Фантома» во многом напоминает байт-код Java (выполняемый JVM), однако не предусматривает различий между встроенными типами данных и пользовательскими (классами), то есть любой объект (даже, к примеру, представляющий целое число) является экземпляром класса. Подобная схожесть позволяет достаточно легко построить конвертер байт-кода Java в понятный «Фантому», который позволит портировать на данную ОС уже существующие приложения, написанные на Java.



Кроме того, разработчики планировали предусмотреть возможность выполнения нативного кода (имеющего низкоуровневый, без посредников, доступ к «железу») в отдельном потоке (треде), привязанном к специальному объекту, что может быть полезно при решении задач, требующих высокой производительности, например, обработки видео, звука, сложных вычислений.

Наконец, «Фантом» обеспечивает начальную поддержку стандарта POSIX, что, в частности, может несколько облегчить перенос на данную ОС ПО с других, совместимых с этим стандартом, систем, например, Linux.

Уникальность идей, заложенных в ОС «Фантом»
Стоит отметить, что идеи, воплощенные в ОС «Фантом», нельзя назвать совершенно новыми. К примеру, принцип персистентности реализован в ОС EROS (Extremely Reliable Operating System), которую с 1991 по 2005 гг. разрабатывал Университет Джона Хопкинса (США). Система, полностью написанная на управляемом коде, тоже существует – это Singularity за авторством исследовательского подразделения Microsoft.

Тем не менее, на уникальность претендует «Фантом» в целом как совокупность довольно органично увязанных друг с другом и реализованных на практике давно существующих идей.

Дальнейшие планы разработчиков
В дальнейшие планы разработчиков, как рассказали CNews в DZ Systems, входит получение версии ОС «Фантом», интегрированной с чистым микроядром sel4, создание формально верифицированной ОС на базе верифицированного микроядра.

«Sel4 – единственное сегодня микроядро, в отношении которого математически доказана безошибочность его кода, – говорит Дмитрий Завалишин. – Код "Фантома" достаточно прост и невелик по объему. Если мы внедрим в него доказанно правильное ядро, можно будет рассчитывать на то, что в результате удастся доказать и правильность кода всей операционной системы в целом. Это – одна из целей, которые мы преследуем в работе с университетом "Иннополис"».

Со слов Завалишина, сейчас «Фантом» функционирует на базе собственного ядра, которое прямо работает с аппаратурой компьютера.
По словам ректора университета «Иннополис» Александра Тормасова, в ближайшее время разработчики, помимо портирования ОС на Genode, рассчитывают подготовить ее к использованию в реальных проектах, а также добавить поддержку популярных языков программирования.

Главный конкурент – Linux
Говоря о коммерческих перспективах продукта, руководитель DZ Systems заявил, что тот, вероятно, заинтересует организации, уделяющие особое внимание безопасности – предприятия ТЭК, военной промышленности, объекты критической информационной инфраструктуры (КИИ), например банки.

«Основная цель на сегодня – встроенные применения, которые требуют высокой надежности, IoT-тематика (устройства интернета вещей; – прим. CNews) и роботы», – говорит Завалишин. По его мнению, у ОС «Фантом» в данном сегменте рынка существует лишь один конкурент – Linux.

Цитата: _taras_ от 22.01.2022 11:23:19На Хабре представлены результаты тестирования опытного образка офисного компа на базе "Байкала".

Краткий вывод - офисная машинка чуть ниже средней производительности. Производители слабые места знают и обещают в следующих ревизиях их устранить.

Цитата: basilevs от 23.01.2022 16:48:06Ну, тестирование - это громко сказано. Скорее - обзор открытия из коробки. Но интересно.

Собственно, чудес производительности никто и не ожидал.... мыши

Цитата: _taras_ от 23.01.2022 17:14:36Очень хочу увидеть высокопроизводительную рабочую станцию на российском проце. С запуском научных пакетов - R, QGIS, SAGAGIS, Mathrmatica и тому подобных вещей.... Такие машинки уже смогут покрыть процентов 70 потребностей хоз. субъектов...

Цитата: rommel.lst от 24.01.2022 08:31:36Эта хреновина сделана, чтоб максимально отгородиться от всяких торговых ограничений запада. Даже пресловутые "зокладке" тут вторичны, думаю. И за это придется заплатить тут разницу в цене, что получается у этого "Байкальского монстра" с мейнстримными моноблоками.

Цитата: _taras_ от 22.01.2022 11:23:19На Хабре представлены результаты тестирования опытного образка офисного компа на базе "Байкала".

Краткий вывод - офисная машинка чуть ниже средней производительности. Производители слабые места знают и обещают в следующих ревизиях их устранить.

Цитата: AndreyK-AV от 29.01.2022 21:26:17Ну и.... ставить по госпрограмме "Образование" в школы, вот вам и гарантированный защищённый рынок большой емкости, а 36 месяцев гарантии самое то для школ...
А заодно и вообще в минпрос, тогда и наши ОС взлетят "по взрослому"....

ЦитатаВ России начали разработку отечественных литографических сканеров — их производство начнут в 2025–2026 годах
10.02.2022 [16:28],  Геннадий Детинич

В конце прошлого года Минпромторг выделил 5,7 млрд рублей на разработку отечественных литографических сканеров. На днях стало известно, что Зеленоградский нанотехнологический центр (ЗНТЦ) приступил к проектным работам по этому заказу. Подробно о планах центра по проекту ресурсу zelenograd.ru рассказал генеральный директор ЗНТЦ Анатолий Ковалёв.

Центр заключил с Минпромторгом два контракта: один на разработку сканеров с уровнем топологии до 350 нм, второй — до 130 нм (в интервью говорится о степперах, хотя это старое название сканеров, когда фотомаски механически сдвигались для проекции на новый участок кремниевой подложки). В итоге, как планируется, полностью отечественные фотолитографы придут на замену импортным, в частности, используемым сейчас на зеленоградских фабриках.

Освоение серийного производства фотолитографов на 350 нм ожидается в 2025 году. Для установки будет взят готовый полупроводниковый лазер отечественного производства. Не исключено, что в будущем для этого могут быть также использованы лазеры зеленоградских компаний. Согласно контракту, проект сканера и его опытный образец должны быть готовы к концу 2024 года, включая всю документацию для запуска серийного производства установки.

Из конкурсной документации следует, что 350-нм сканер будет представлять собой 3,5-тонную установку размерами 2 × 2,6 × 2,5 м с управляющим комплексом габаритами 2 × 0,8 × 1,6 м. Установка ориентирована на обработку 150- и 200-мм кремниевых подложек.

Разработка 130-нм сканера завершится примерно на год позже. Для этого сканера будет с нуля создаваться отечественный 193-нм лазер, чтобы уйти от импортных комплектующих, в частности, от лазеров американской компании Cyber, которые сегодня широко используются на российских полупроводниковых заводах. По этой причине завершение проекта 130-нм сканера затянется на чуть большее время.

В серийное производство проект 130-нм сканера с возможностью обработку до сотни 200-мм пластин в час передадут в конце 2026 года. В дальнейшем установка будет модернизирована для выпуска чипов с меньшими технологическими нормами вплоть до 65 нм. Снижение размеров топологии, в том числе, будет достигаться двойным экспонированием. Основным типоразмером пластин для этого сканера станет 200-мм подложка с опциональным использованием 150-мм подложек.

По словам разработчиков, подавляющее большинство заказов на выпуск чипов в мире лежит в диапазоне от 250 до 65 нм, поэтому нет смысла гнаться за десятками и единицами нанометров. Для России в этом проекте главное — это уйти от возможных санкций на поставки промышленного полупроводникового оборудования. Собственное производство сканеров может обезопасить электронную промышленность страны.

Серийный производитель сканеров ещё не выбран. Это может быть ЗНТЦ, зеленоградские компании или белорусские партнёры в лице компании «Планар». В СССР литографические сканеры, которые, кстати, до сих пор продолжают работать на российских фабриках, выпускал минский завод «Планар». Эта практика может распространиться на выпуск сканеров нового поколения.

Цитата: basilevs от 11.02.2022 18:52:13https://3dnews.ru/1059924/v-rossii-seriynoe-proizvodstvo-otechestvennih-litograficheskih-skanerov-nachnyotsya-v-20252026-godah

ЦитатаВ России начали разработку отечественных литографических сканеров — их производство начнут в 2025–2026 годах
10.02.2022 [16:28],  Геннадий Детинич

с уровнем топологии до 350 нм, второй — до 130 нм

Цитата: Ленивый от 11.02.2022 19:26:56Хорошо, конечно, что хотя бы начали, но нормы конечно удручают. Это база для очень слабеньких чипов.

Цитата: Ленивый от 11.02.2022 19:26:56Так что путь впереди до вменяемых величин ещё долгий.

Цитата: Ленивый от 11.02.2022 19:26:56Хорошо, конечно, что хотя бы начали, но нормы конечно удручают. Это база для очень слабеньких чипов. Так что путь впереди до вменяемых величин ещё долгий.

Цитата: mse от 12.02.2022 01:06:41Это ~80% потребностей в кремне. Надеяться, что прям щас, с понедельника, мы изваяем 5 или 3нМ, верьх наивности. Если будет своё оборудование 65-50нМ, это закроет 90-95%.

Цитата: Senya от 11.02.2022 20:19:43Для Киберпанка или даже третьего Ведьмака конечно слабенькие. Для истребителей нового поколения и космических аппаратов более чем.

Но это первый за много лет намёк, что он хотя бы начат. Моя собственная информация о наших производствах остановилась на 5 микрона-

Цитата: mse от 13.02.2022 23:10:03Не совсем. Размер канала транзистора остановился на 26-20нМ.

Цитата: mse от 14.02.2022 17:03:12Ну, каг-бы да, но и само плотное расположение нескольких миллиардов транзисторов позволило кратно уменьшить длину и реактивность связей.

Цитата: mse от 14.02.2022 17:03:12Щас 5ГГц уже не ужос-ужос, а обыденность.

Цитата: mse от 14.02.2022 17:03:12А освоение многоуровневых технологий позволило, используя старые техпроцессы, кратно увеличить плотность ячеек флэши, например. Т.е. оптимизаццыя идет по всем направлениям.