Хочу показать обзор процессора CELL. Полная статья находится здесь:
http://www.3dnews.ru/cpu/cell/
Архитектура Cell состоит из следующих компонентов:
* Процессорного Элемента на основе POWER-архитектуры (PPE - POWER Processor Element);
* Восьми Синергических Процессорных Элементов (SPE - Synergistic Processor Element), ранее называвшихся Присоединяемыми Процессорными Устройствами (APU - Attached Processing Unit);
* Шины Взаимосвязываемых Элементов (EIB - Element Interconnect Bus);
* Контроллера Интерфейса Памяти (MIC - Memory Interface Controller);
* Контроллера Интерфейса Шины ввода/вывода (BIC - Bus Interface Controller).
PPE представляет собой два 64-разрядных процессорных ядра (на основе POWER-архитектуры) с поочерёдным выполнением команд (in-order execution), в отличие от внеочередного выполнения (out-of-order execution), присущего всем современным процессорам. PPE поддерживает технологию одновременной обработки двух потоков (SMT - Simultaneous Multi-Threading), примерным аналогом которой является Hyper-Threading в Pentium 4. В PPE присутствует блок VMX (VMX - Vector Multimedia eXtensions, более известный как AltiVec). Объём кэша L1 составляет 64 Kb (по 32 Kb на кэш инструкций и данных), L2-кэша - 512 Kb. Несмотря на сравнительно небольшой 11-стадийный конвейер PPE, представители STI заверяют, что запас по наращиванию частоты у Cell очень большой.
Синергический процессорный элемент представляет собой специализированный векторный процессор, обрабатывающий SIMD-инструкции (аналог SSE в Pentium и 3Dnow! в Athlon). Архитектура SPE довольно проста и напоминает процессоры эры PowerPC 601 и первых Pentium: четыре блока для работы с целочисленными векторными операциями и четыре блока для работы с числами с плавающей запятой. Правда, при этом большинство арифметических инструкций представляют собой 128-разрядные векторы, разделённые на четыре 32-битных элемента. Каждый SPE оснащён 128 регистрами, разрядность которых - 128-бит. Вместо кэша L1 процессор содержит 256 Kb собственной "локальной памяти" (local memory, также называемой local store) разделённой на четыре отдельных сегмента по 64 Кбайт каждый, а также DMA-контроллер. Последний предназначен для обмена данными между основной памятью (RAM) и локальной (LM/LS), минуя PPE.
Продемонстрированный на ISSCC 2005 прототип процессора был изготовлен по 0,09 мкм тех. процессу (8-слоёв медных соединений) с использованием "кремния-на-изоляторе" (SOI, Silicon-on-Insulator). Количество транзисторов в чипе составляет 234 миллиона, площадь кристалла - 221 мм2 (приблизительно таким же был прототип Emotion Engine). Каждый SPE в Cell состоит из 21 млн. транзисторов, из которых 14 млн. отводится на локальную память, а 7 млн. - на логику. При этом его размеры составляют 5,81 мм * 2,8 мм (0,09 мкм тех. процесс с применением SOI).
На ISSCC 2005 был продемонстрирован прототип, работающий на частоте 4 ГГц. При этом пиковая производительность восьми SPE, по заявлениям инженеров STI, составляет 250 Гигафлоп/с, или 250 миллиардов операций с числами с плавающей запятой (сравните это число с 851 Гигафлоп/с наименее быстрого суперкомпьютера из списка Top500). В лабораториях же STI "трудятся" Cell'ы с частотами от 3,2 до 5,3 ГГц (напряжение питания от 0,09В до 1,3В). Энергопотребление 5,3 ГГц чипа составляет около 180 Вт, 4 ГГц чипа - 80 Вт. При этом стоит учитывать, что эти процессоры - тестовые экземпляры, и изготовлены по "старой" технологии, которая при массовом производстве использоваться не будет.
Так, SCEI заявила, что процессор Cell, изготовленный по тех. процессу 0,065 мкм с использованием технологий SOI и "напряжённого кремния" (strained silicon) будет потреблять 30-40 Вт при частоте 4,6 ГГц. К тому же в Cell встроены один линейный и десять цифровых датчиков тепла, а также интеллектуальная система динамического понижения частоты процессора с пятью ступенями, позволяющая ещё более уменьшить тепловыделение и потребляемую мощность.
Благодаря большим объёмам производства (десятки и сотни миллионов чипов в год) цена на процессоры Cell должна быть на приемлемом уровне. Желание STI конкурировать с Intel/AMD означает, прежде всего, ценовую войну. Даже после запуска в производство первых чипов Cell разработка архитектуры будет продолжаться. К 2010 году частоту процессоров, благодаря использованию всё более совершенного тех. процесса, а также оптических соединений между транзисторами, планируется поднять до 10 ГГц.
PlayStation 3 будет оснащена четырьмя чипами Cell с частотой 4,6 ГГц (пиковая производительность 32 SPE - 1 Терафлоп! И это не считая четырёх PPE и их блоков VMX!). Благодаря использованию четырёх процессоров пропускная способность подсистемы памяти составит 100 Гбайт/с. Правда, по имеющимся данным, объём XDR RAM составит "всего" 256 Мбайт, но будем надеяться, что компании, создающие игры, будут использовать эту память "с умом" (вспомним о 32 Мбайтах RAM, установленных в PlayStation 2, и о качестве игр для неё). Каждая консоль будет обладать портом интерфейса Flex I/O, благодаря чему подключать к ней аналогичные PlayStation 3 и другие устройства, оснащённые Cell, не составит особого труда.
Для того чтобы статья не казалась чересчур радужной, позаимствуем для неё пару "чёрных пятен" с Солнца. Некоторые обозреватели опасаются того, что Cell, как и Emotion Engine, будет очень тяжело программировать. Обеспечение одновременной работы, по сути, девяти процессоров сведёт на "нет" все технические достоинства нового чипа. Однако IBM довольно долгое время работает над средствами разработки программ для Cell. На данный момент SDK представляет собой широко распространенный компилятор GCC, обогащённый макросами для копирования информации между SPE и памятью (как локальной самого SPE, так и оперативной). Кроме того, в состав пакета будут входить специальные алгоритмы, распределяющие задачи между SPE, и облегчающие тем самым перенос приложений из других архитектур/операционных систем. Разработка SDK продолжается, и к моменту выхода Cell должна быть полностью завершена.
Слышатся крики по поводу поддержки Cell рынком программного обеспечения и, в первую очередь, операционными системами. Скажем следующее: недавно IBM продала свой бизнес по производству ПК китайской компании Lenovo, сосредоточив все усилия на разработке Linux, и именно IBM занимается переносом этой ОС на Cell. Мягко говоря, довольно распространённая система, особенно среди программистов, да и новые программы к ней появляются, "как грибы после дождя". Перенос их на Cell не составит особых проблем (оптимизация под SPE потребует некоторых усилий, но это уже другой вопрос).
Есть только одно НО,- статья давняя. Некоторая информация уже устарела. Например Стив Джобс отказался использовать Cell в компьютерах Apple.
Steroid » 28 окт 2005, 06:16 | 
