在 2019 年，俄罗斯製的「Elbrus」处理器执行游戏《上古卷轴 III》的画面在网路上曝光，提醒世人，俄罗斯并未放弃将处理器视为核心技术、企图掌握自主研发能量的努力。
这 30 年来，坊间也一直不缺「很少有人知道，Intel 的 Pentium 和 Itanium 处理器，在世界上最着名的技术源头，其实来自于苏联的超级电脑与优秀工程师」之类的乡野谣传。
从 1947 年到 1991 年的冷战，世界分成两大阵营，在这将长达近半世纪的时间内，前苏联也建立起和西方世界分庭抗礼的计算机工业技术体系。回顾历史，不可否认，苏联在计算机技术的发展中，取得相当重要的成就。
各位想想看，苏联早在 1957 年就发射人类第一颗太空卫星，震撼了整个西方世界，1965 年更创下人类史上第一次的太空漫步，看在庞大的国家核心重工业份上，加上航太和核能等琳瑯满目的先进科技研究，难道苏联的科学家都非得自己用纸笔，去算那些有字天书般的数学方程式吗？无论如何，苏联非得自行打造高效能电脑，以满足尖端科技的计算需求不可。
早从 1948 年，苏联就建造了用于研发弹道飞弹与火箭的 MESM（Malaya Elektronno-Schetnaya Mashina，虽然以今天的观点来看可是一点都不小的「小型电子计算机」），在 1950 到 1960 年代，再由 5,000 根真空管组成的 BESM（Bolshaya Elektronno-Schetnaya Mashina）系列所接替。
BESM 系列相当长寿，做为末代机种的 BESM-6，从 1968 年到 1987 年，总计生产了多达 355 台，在 1992 年才陆续被技术领先好几个世代的 Elbrus-1K2 取代。
至于一般民生应用的计算机产品，毕竟苏联在这段时期，在怎幺说也是仅次于美国的世界第二大经济体，就算计算机技术着重在军工产业，也不代表苏联人民就没电脑和网路可用。但冷战结束后，直至今日，却仍然有不少人依然对此偏见深信不疑。
在 1980 年代，苏联陆续仿照西方世界的产品，研製民用电脑与电子游戏机，像普及的 DEC PDP-11 和 Apple II 都成为苏联「借鑒」的对象。1984 年，苏联大学与高等学术机构的数学和物理相关科系，普遍设置电脑教室。共产世界的网际网路服务和广域无线通讯，也在 1991 年苏联解体前陆续实用化。
但整体看来，前苏联在电子工业和半导体产业，远远落后于西方阵营和日本，一直是不争的事实，因为俄国人认为积体电路在核子战争的可靠度与抗干扰都不佳，走向了偏好小型化真空管的路线（但这不代表没在研发积体电路，只是投入优先权较低），从此被西方阵营按着头在地上摩擦好几十年。
1976 年 9 月 6 日，一架苏联空军的 Mig-25 突破日本防空网，迫降在日本北海道的函馆，向美国和日本投诚，当然马上被拆个一乾二净，好好的研究一番。让西方世界大吃一惊的，除了苏联的最先进战斗机「竟然是钢做的（被戏称「飞得比飞弹还快的不鏽钢」）」，就是航电系统「还在用真空管」。
论军用电子科技，过去约定俗成的「苏联落后西方十年」都还是太过客气的说法，直到 Su-27 战斗机，都还发生雷达严重过重，导致重新设计机体的状况。不过今日的音响爱好者，可能得多多感谢当年俄国人的错误决定，让他们还买得到便宜耐用的苏联军规真空管，听说还包括 Mig-25 专用的高档货色。
苏联解体后，俄罗斯继承了其计算机工业的主体，但也失去了国家的全力支持，人才大量外流，既有的技术研发团队也急着寻求资金挹注，这也埋下了在 1999 年 2 月，做为苏联计算机工业象徵的 Elbrus，在微处理器报导（Microprocessor Report）的争议性亮相。
做为苏联计算机工业象徵的 Elbrus 电脑系列
Elbrus 山位于俄罗斯西南部大高加索山脉，其海拔 5,642 公尺的最高峰，不仅是俄罗斯的最高点，更是欧洲第一高峰。俄国人以 Elbrus 命名苏联用来开发飞弹系统、核子武器和太空计画的超级电脑，可见地位之崇高与期待之殷切。
时下关于计算机组织结构的主流历史与课堂上使用的教科书，清一色都是出自于西方世界（尤其是美国）的产物，鲜少对冷战时期共产铁幕内的介绍。目前存在的俄罗斯半导体相关企业，几乎成立于 1950 到 1960 年代，做为苏联计算机工业象徵的 Elbrus 电脑系列（现属于 MCST，Moscow Center for SPARC Technologies，莫斯科 SPARC 技术中心），其产品历程堪称其缩影。
论「世界上第一个非循序指令执行的 RISC 处理器」，一般的制式答案是 1990 年的 IBM Power1（限于浮点运算指令），或者 1993 年的 IBM PowerPC 601。但在 1978 年完成的苏联 Elbrus-1，就已经使用结合超纯量、非循序执行与预测执行的 RISC 处理器了，领先美国人整整 13 年，这应该会颠覆很多人对前苏联计算机技术水準的刻板想像。
讽刺的是，因俄国人「太早体验」超越时代的先进处理器架构，觉得这类硬体设计太过複杂，反而转向超长指令集架构（VLIW），企图将複杂度转嫁到软体，才催生了在 1999 年让众人瞠目结舌的 Elbrus 2000。
如果对 VLIW 尚无认识，请参照笔者前文「VLIW 身为大量非主流处理器技术基础的超长指令集，有哪些神奇魅力？」
在 Elbrus 崛起之路上的两位重量级大人物
在这里必须介绍被誉为「俄罗斯的 Seymour Cray」、苏联超级电脑之父 Boris Babayan，出生于 1933 年，现已高龄 86 岁，从 1950 年代就历经苏联早期计算机与超级电脑的研发，担任 Elbrus-1 与 Elbrus-2 的副首席设计师，并负责超长指令集架构的 Elbrus-3，和后继的 Elbrus 2000（Elbrus-3 的单晶片实作）与 Elbrus90micro（Elbrus 的 SPARC v9 指令集相容处理器）。
苏联解体后，理所当然的，美国人一定对老对手的计算机技术深感兴趣。Boris Babayan 从 1992 年开始，在当年成立的 MCST（Moscow Center of SPARC Technologies）与昇阳（Sun）一同研发 UltraSPARC 处理器架构、作业系统（包含Solaris）、编译器与多媒体函式库，间接或直接的帮助了 Sun 的崛起。
据说，原本先找上门洽谈合作的是惠普（HP），那时 HP 和 Intel 正展开 IA-64 指令集与 Itanium 处理器的研发，但 Boris Babayan 早在 1989 年，就跟 Sun 创办人 Scott McNealy 碰头了。
Boris Babayan 在 2004 年 8 月加入 Intel，担任 Intel 莫斯科研发中心的微处理器研发主管，也成为第二位获得 Intel 院士（Fellow）头衔的欧洲人。此外，他也得到两项前苏联的最高荣誉，1974 年在电脑辅助设计（CAD）的成就拿到「十月革命勋章」，1987 年因 Elbrus-2 超级电脑取得「列宁勋章」，看起来很威。
此外，也值得一提 Elbrus 另一位重要人物 Vladimir Pentkovski，1946 年生，2012 年逝世于美国，享年 66 岁。他也参与过 Elbrus-1 与 Elbrus-2 超级电脑的研发，并领导高阶程式语言 El-76 的开发。在 1986 年，他带领 32 位元 El-90 微处理器的研製，1987 年设计完成，1990 年样品问世，基于 El-90 的 El-91C 则随着苏联解体而无疾而终。坊间对 El-90 的普遍评价是「很像稍晚出现的 Intel Pentium」，江湖也流传着 Pentium 此名，其实源自于 Vladimir Pentkovski 的传说。
Vladimir Pentkovski 在 1990 年代初期移民到美国，1993 年进入 Intel 并晋升为首席工程师，主导 Pentium III 的架构（重点在于新增 128 位元 SIMD 的 SSE 指令集，以及为此改善微架构），后来他也长眠于 Pentium III 研发工作主要所在地的加州 Folsom。无独有偶，Intel 下一个「升级现有处理器的製程，并趁机增加大量新指令」的 45nm 製程 Core 2「Penryn」（SSE4 指令集），也是在此地诞生。也许 Intel 在这里的团队，对这件事颇具心得，或本来就专精于此。
各位或多或少应能察觉到：冷战结束后，在某些科技领域，美国逐步拉开与俄国的差距，前苏联人才大量外流，很可能是举足轻重的因素。
总之，Elbrus 以超级电脑起家，其深远影响也就原封不动的呈现在 Elbrus 2000 的特色上，让世人见识到俄国人独特的思考逻辑与行事风格。
1999 年初那篇倍受争议的「俄罗斯人来了」
在 1999 年 2 月，微处理器报导发表了《The Russians Are Coming》一文，深入介绍当时尚无实品，仍处于 Verilog 硬体行为描述语言阶段的 Elbrus 2000 处理器。
这篇看似平凡的报导，之所以引起争议和质疑，有 3 个主因：
俄国人摆明藉此来找肯掏钱的金主：Boris Babayan 在英属开曼群岛，成立了号称拥有 366 名成员研发团队的 Elbrus International，宣称他们没有足够的资金购置电脑辅助设计（CAD）工具，需要 6,000 万美元和 3 年时间，才能完成设计。然后将 Verilog 语言落实成真正的处理器产品，光要做出嵌入式应用的缩水版 E2K 处理器，就开价 500 万到 1,000 万美元的经费。换言之，要做好做满完整的产品规格，开销只会更高。
极度不可思议的超高效能、超小晶片面积与超低功耗：假设 Elbrus 团队宣称的效能为真，那将是当时的王者 Alpha 21264（EV68）的 2.5 到 3 倍，而且耗电量竟然只有一半，电晶体数量也才 28M。天知道前苏联到底藏了哪些不为人知的「黑科技」，但这也太夸张了，怎幺看都不像是真的。
看完这张比较表后，各位大概也不难理解，为何 Intel 和 HP 携手合作的 Itanium 会出师不利了，并且被前苏联的 VLIW 专家，视为很好殴打的沙包，在宣传文件与技术白皮书，紧紧的抓着 Itanium 穷追猛打。
透过二进位码动态编译的软体手段相容 x86 指令集：这让人不得不第一时间联想到 Transmeta。事实上，Transmeta 执行长兼共同创办人 Dave Ditzel，在 Sun 任职期间，于 1992 年到 1995 年，还真的跟 Elbrus 团队共事过。但在 1999 年，经由软体途径相容 x86 的效率，并未获得充分的实证，更让 Elbrus 团队宣示的惊异效能，充满了满满的问号。
在 1999 年，笔者还只是躲在学生宿舍熬夜上网混日子的文组大学生，没事闲晃 Micro Design Resources（主办微处理器论坛与出版微处理器报导的公司）的网站，寻找计算机结构课程作业要用到的资料。一翻到这篇《The Russians Are Coming》 ，看完之后，除了满脸黑直线，就无法有其他的生理反应了，更没料到事隔多年，他们还真的做出如假包换的实际产品。
充满俄国式暴力美学的 Elbrus 2000
研发超级电脑长达数十年，「追求极致的平行化」是 Elbrus 的基因，所以这些俄国人对于 VLIW 的看法也极度的独树一帜，让起源于 Elbrus-3 超级电脑的 Elbrus 2000（E2K）看起来就不太像西方人会想出来的玩意。
从 VLIW 变成「VLI-CIS」：标準的 VLIW 处理器，假如编译器能力不足，将会导致指令包内塞 NOP（什幺都不做的 No-Operation），浪费执行单元、记忆体空间与频宽，并降低执行效能。俄国人索性就让 E2K 变成像 CISC 一样可变指令长度的 VLIW，想跑什幺就放什幺，一丝一毫都不会浪费。
有趣的是，同样在 1999 年面世的 Sun MAJC（Microprocessor Architecture for Java Computing，发音是 Magic）处理器，也是可变指令长度的 VLIW「指令封包」，有鉴于 Elbrus 团队与 Sun 的合作经历，说这只是单纯的巧合，大概也没人会信吧。但 MAJC 被 Sun 用来打造 XVR-1000 和 XVR-4000 工作站专业绘图卡，却让人感到有些意外。
E2K 单一指令包长度，从 1 到 15 个 32 位元指令，加上标示后面整排指令的排序与行为的 32 位元标头（Header），介于 64 位元到 512 位元。相较于 E2K，仅仅 3 个 41 位元指令加上 5 位元指令排序码的 Intel IA-64（Itanium 处理器）简直小巫见大巫。而 IA-64 也曾是 E2K 预定「相容」的指令集之一，不限 x86。
然后标头长达 32 位元，可存放更多的资讯，不只标定指令长度，更可定义複杂的运算行为，协助编译器进行更积极的最佳化，实现更有效率的静态指令排程。
一个 VLIW 指令包只有 3 个指令的 IA-64，容易因多路指令排程浪费指令包空间，造成管线气泡（Pipeline Bubble）。
相较之下，E2K 单一 VLIW 指令包可吃 1 到 15 个指令，弹性就大多了，也具备减少呼叫副程式资料传输量的暂存器框格（Register Window），更额外配置了阵列资料预先撷取缓冲区（Array Prefetch Buffer，APB），以便于执行超级电脑常见的迴圈重叠（Loop Overlapping）。
Elbrus 团队号称 E2K 理论上可个别做到单一时脉週期 14 个整数运算、或 16 个浮点运算、或当迴圈重叠时 24 个浮点运算，光靠帐面上的数字就活活吓死人。
双核心化的资料快取记忆体和暂存器：VLIW 处理器内部也需相匹配的宽敞执行单元，因应超长的指令包。E2K 的 6 个整数逻辑运算单元（不含除法）、4 个浮点运算单元（加法和乘法）、4 个载入回存单元、3 个引述（Predicate）单元、2 个 MMX 加法 / 减法单元、2 个 MMX 乘法 / 搬移单元、1 个整数浮点除法单元（位于 ALC5）、1 个分支处理单元，分散在 6 个执行单元（ALC 0 到 ALC 5）区块。
但 E2K 的暂存器档案由 256 个 64 位元所组成，整数和浮点共用（意谓 80 位元延伸双倍精确度浮点数或 128 位元 SIMD 需动用两个暂存器），如果这幺多的运算，要同时存取同一块暂存器档案与资料快取记忆体，势必拉长关键电路路径与存取延迟，更别提资源冲突了。
面对这个问题，俄国人的想法就如同某位台湾前总统的「便当一个吃不够，你可以吃第二个」，索性放了两块内容同步的暂存器档案（Register File，RF）和资料快取记忆体（L1 Data Cache，L1D），分而治之，乍看之下还以为看到了 AMD 推土机家族的丛集多执行绪双核。此外，暂存器档案的存取介面埠，更是骇人听闻的「20 读取，10 写入」。
採用如此暴力的高成本手段，解除潜在的效能瓶颈，的确非常的「俄式风格」，极度的「超级电脑」，也难怪当时根本没人相信，在相近的半导体製程，E2K 晶片能够做的跟 Alpha 21264 一样小。更何况，这票俄国人对当代的先进半导体製程，也是欠缺经验，预估的 28M 电晶体数量，实在是彻头彻尾的乐观过头。
E2K 倒是有个符合「军事等级安全性」而承袭自 Elbrus列祖列宗的特殊技能：每一笔 32 位元资料都附上 2 位元标籤，近似于 x86 指令集分页表中的禁止执行位元（NX Bits），但更加坚壁清野，据称能让 E2K 可硬体进行动态型别检查（Dynamic Type Checking），有助于保护软体运行环境不受不必要的更改和篡改，提昇系统安全性。这让人看起来一头雾水的功能，其真实效果和真正作用，恐怕只有前苏联红军和俄罗斯国防军才会知道了。
预先準备分支目标指令：为了缩短分支代价，减少撷取分支目标指令的时脉週期，E2K 提供了同时最多可执行 3 个的「分支目标準备」（Branch Preparation）指令，编译器可将其放在分支之前，从指令快取记忆体预先撷取分支指令的目标。E2K 的指令快取的「暴力度」亦不遑多让，可同时送出多达 4 个 512 位元最长指令包（总长度 2048 位元），也充满了超级电脑的色彩。
另外，E2K 亦具有 VLIW 指令集常见的引述执行（Predicated Execution）机制，当可在分支发生之前，确认分支条件的结果，编译器即可使用引述码取代分支，来控制指令执行流程。
但假若碰到引述执行无法应付的场合，像分支发生时，来不及确定分支条件结果的话，可选择性的启动「双向预测执行」，彻底挥霍执行单元，两边指令流一起跑。当分支条件尘埃落定，不论是否执行完毕，仅保留正确的那一边。不愧是俄国人，有够土豪。
动态二进位码编译实现 x86 指令集相容性：E2K 并非原生 x86 处理器，类似系出同源的 Transmeta，需藉由动态二进位码编译技术相容 x86 程式码，必然带来转译过程的效能折损，但也蕴含了对应未来新增 x86 指令的弹性。按照 Elbrus 团队的原始计画，E2K 将同时支援 x86 与 IA-64，但后者已被 Intel 宣告死亡，被 x86-64 取而代之，也就没进展下去的必要。
理想与现实的差距究竟有多大
E2K 迟至 2005 年才以 0.13um 製程晶片粉墨登场，即使耗电量仅 6W，第一阶资料快取容量从 8kB 激增到 64kB，但时脉却从 1.2GHz 大幅缩水到 300MHz（那时 Intel Pentium 4 已进逼 4GHz 大关），电晶体数量从 1999 年的 28M 爆增到 75.8M，证明当年外界的诸多质疑并非空穴来风，昔日「0.18um 製程时 126 mm² 晶片面积」会超标多少，就死无对证了。
虽然 MCST 持续增加 E2K 核心数量，也不间断的微幅改进核心架构，一路将 Elbrus 处理器推进到 16 核心（硬体动态指令排程、时脉 2GHz、整合南桥晶片组、60 亿电晶体、台积电 16nm 製程、晶片面积 400 mm²、功耗 100W、2021 年量产），但光从历代产品的製程和晶片面积，就足以断定 Elbrus 对上同期 Intel 与 AMD 的产品，俄国人的「x86 相容处理器」毫无竞争优势，丝毫占不了便宜。
高效能处理器的研製能力仍为国家安全的重中之重
既然产品缺乏竞争力，那俄国人干嘛死撑活撑，乖乖的掏钱购买美国人（或许得加上「台湾生产」）的产品不就得了？但从国家安全的角度去考量，完全不是这幺一回事，特别对俄罗斯这种长期跟西方国家对抗的帝国主义大国来说，更是如此。从民生到军事，没有不需要高效能处理器的地方，天底下没有任何对前途抱有企图心的国家，会想眼睁睁的看着像处理器这样的核心技术，完全受制于人。
以俄罗斯来说，儘管计算机技术明显不如众多战略竞争者，近年来制定并实施「2013-2025 年电子工业发展规划」和「国防工业综合体发展规划」等产业战略，仍尽其所能的对内採购国产电子产品，维持本国的软硬体研发能量（笔者必须再次强调：Elbrus 二进位码动态转译技术的重要性，绝不低于处理器硬体）。否则哪天出现大规模国际冲突，甚至爆发战争，美国人一发动禁运，一切就都完了。
相对于俄罗斯，连续十年身为全球最大半导体材料市场与晶圆代工封测重镇的台湾，在这方面所展现的态度，似乎就给人有点身在福中不知福的感觉，但也许这并不是什幺坏事就是了。乐见俄国人继续下单给台积电与相关供应链，增强台湾的「硅盾」，进一步确保台湾的国家安全。
看完苏联血统 Elbrus 处理器的演进源流与历史概要后，接着就要进入唤起读者过往回忆的重要主题：同为 VLIW 架构与软体相容 x86 指令集、时代眼泪之一的 Transmeta，一个在 1996 年 8 月 20 日归档的某份专利权，做为起点的精彩故事。
