Cell (архитектура)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая PRAS2023 (обсуждение | вклад) в 07:27, 1 марта 2024. Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Процессор Cell/B.E., используемый в игровой приставке Playstation 3

Cell (полное название архитектуры: Cell Broadband Engine Architecture, также сокращаемое как CBEA, или, в некоторых случаях, Cell BE) — микропроцессорная архитектура, совместно разработанная Sony, Toshiba и IBM, которые организовали альянс, известный как «STI». Разработка архитектуры и первые прототипы были созданы в STI Design Center за четырёхлетний период с начала марта 2001 года с бюджетом, который, по заявлению IBM, составляет приблизительно 400 млн долл.[1]. Cell совмещает 1 ядро PPE общего назначения архитектуры POWER с 8 SPE сопроцессорами[2], которые значительно ускоряют обработку мультимедиа и векторных вычислений.

Первое коммерческое применение процессора Cell — в игровой системе Sony PlayStation 3. Toshiba использует Cell в своих домашних HDTV-кинотеатрах. Экзотические возможности (память XDR и шина EIB[3]) позиционируют Cell для будущих приложений в супервычислительном пространстве, которые могут использовать всю мощь процессора в вычислениях с плавающей запятой. IBM объявила о планах использования процессоров Cell как дополнительных карт в мейнфреймах IBM System z9, для возможности использования этих машин в качестве серверов для MMORPG.

Архитектура Cell использует новую технологию когерентности памяти, на которую IBM зарегистрировала большое количество патентов. Эта технология ставит акцент на высокую производительность в пересчёте на один ватт потребляемой мощности. Пропускная способность памяти приоритетна по сравнению с латентностью, а пиковая пропускная способность ядра важнее простоты кода. Из-за этого Cell считается сложной платформой для разработки приложений. IBM предоставляет комплексную платформу разработчика, основанную на Linux, для помощи разработчикам в преодолении этих проблем[4]. Основной проблемой остаётся адаптация существующего программного обеспечения под архитектуру Cell. Несмотря на все сложности, исследования показали, что Cell даёт преимущество в некоторых типах научных вычислений[5].

В ноябре 2006 года Дейвид Бейдер[англ.] из Технологического университета Джорджии был избран директором экспертного центра процессоров Cell STI. Этот центр предназначен для создания сообщества Cell-программистов и расширения поддержки Cell со стороны индустрии.

История

В 2000 году Sony Computer Entertainment, Toshiba Corporation и IBM объединились для разработки и производства процессора Cell. Это объединение стало известно как STI. Центр разработки STI открылся в марте 2001 года[6]. Разработка длилась четыре года, в ней принимали участие более 400 инженеров из трёх компаний при поддержке 11 центров разработки IBM.

За время разработки IBM зарегистрировала большое количество различных патентов, относящихся к архитектуре, процессу изготовления и программирования Cell. Ранняя версия патента включала в себя описание разрабатываемого процессора, состоящего из четырёх «вычислительных элементов», состоящих, в свою очередь, из восьми блоков арифметической обработки каждый.

В окончательной версии процессор называется Cell Broadband Engine (Cell BE), содержит 1 блок «POWERtm Processing Element» (PPE) и 8 блоков «Synergistic Processing Element» (SPE). PPE имеет RISC-архитектуру POWER и предназначен для работы операционной системы, а также координации работы SPE. Последние являются векторными процессорами архитектуры SIMD. На частоте 3,2 ГГц каждый SPE имеет теоретическую производительность 25,6 GFlops, а 8 SPE позволяют достигать 200 GFlops [7]. Несмотря на то что номинальная частота процессора 4 ГГц, корректная его работа возможна на частотах вплоть до 5,6 ГГц.

Изначально для производства процессора использовалась 90-нм технология КНИ(SOI), но в марте 2007 года IBM объявила о запуске производства Cell по 65-нм технологии на своём заводе в Восточном Фишкилле, штат Нью-Йорк (США). И в феврале 2008 IBM заявила, что будет производить Cell по технологии 45 нанометров.

Следующее развитие процессора — поколение PowerXCell 32iv, выпуск которого был запланирован на 2010 год. Количество PPE-элементов в нём увеличено в 2 раза, а SPE — в 4, производиться он будет по техпроцессу 45 нм SOI (кремний на изоляторе). Однако в ноябре 2009 года официальные представители IBM заявили, что разработка нового поколения процессоров Cell с 32 SPE-элементами прекращена. Но это не означает, что развитие других, будущих продуктов семейства Cell остановлено.

Коммерческое использование

В мае 2005 года было заявлено об использовании Cell в игровых приставках Sony PlayStation 3. Рабочая частота была снижена до 3,2 ГГц, а количество доступных SPE ядер — до 6 (одно ядро зарезервировано для нужд ОС, и ещё одно заблокировано для повышения выхода рабочих процессоров, и таким образом удалось существенно снизить цену). Эти процессоры производились по 90 нм технологии[8].

Осенью 2006 года компания IBM выпустила блейд-сервер QS20, оборудованный двумя процессорами Cell BE. Модули QS22, оборудованные двумя процессорами PowerXCell 8i (модифицированная версия Cell BE с аппаратной поддержкой вычислений двойной точности), используются в суперкомпьютере IBM Roadrunner.

На базе процессора Cell был разработан упрощённый процессор SpursEngine фирмы Toshiba для выполнения мультимедийных задач, таких, как кодирование видеопотока AVCHD.

Характеристики

См. также

Примечания

  1. ↑ Cell Designer talks about PS3 and IBM Cell Processors. Дата обращения: 22 марта 2007. Архивировано 21 августа 2006 года.
  2. ↑ Synergistic Processing in Cell's Multicore Architecture. IEEE. Дата обращения: 22 марта 2007. Архивировано из оригинала 25 июня 2012 года.
  3. ↑ Cell Broadband Engine Interconnect and Memory Interface. IBM. Дата обращения: 22 марта 2007. Архивировано 9 июля 2008 года.
  4. ↑ "Cell Broadband Engine Software Development Kit Version 1.0". LWN. 2005-11-10. Архивировано 30 сентября 2007. Дата обращения: 22 марта 2007. {{cite news}}: Проверьте значение даты: |date= (справка)
  5. ↑ The Potential of the Cell Processor for Scientific Computing. Computational Research Division, Lawrence Berkeley National Laboratory. Дата обращения: 18 марта 2007. Архивировано 17 июня 2009 года.
  6. ↑ "Introduction to the Cell multiprocessor". IBM Journal of Research and Development. 2005-08-07. Архивировано из оригинала 28 февраля 2007. Дата обращения: 22 марта 2007. {{cite news}}: Проверьте значение даты: |date= (справка)
  7. ↑ "Cell Broadband Engine Architecture and its first implementation". Архивировано 24 января 2009. Дата обращения: 5 декабря 2008.
  8. ↑ IBM shrinks Cell to 45nm. Cheaper PS3s will follow. Дата обращения: 4 октября 2017. Архивировано 20 октября 2008 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Cell_(архитектура)&oldid=136439146