Высокопроизводительный процессор Cell с многоядерной архитектурой
В рамках Международной конференции по твердотельным микросхемам (International Solid State Circuits Conference, ISSCC) представителями корпораций Sony, IBM и Toshiba были раскрыты некоторые подробности процессора нового поколения с кодовым именем Cell, обладающего мультиядерной архитектурой, способной обеспечить высочайший уровень производительности, так называемого, суперкомпьютерного чипа, тактовая частота которого будет превышать уровень 4 ГГц. При это мтакже был продемоснтрирван опытный образец чипа, плащадь которого составляет 221 мм2, число встроенных транзисторов - 234 млн, а производство было осуществлено с применением норм 90-нм SOI-техпроцесса.
Новый процессор Cell, одной из первых сфер применения которого станет игровая консоль PlayStation 3, основан на базе мультиядерной архитектуры, подразумевающей функионирование одного 64-разрядного процессорного ядра PowerPC, а также восьми отдельных ядер, именуемых "synergistic processing elements" (SPE), и способных решать отдельные вычислительные задачи. В такой структуре PowerPCстанет мозгом чипа и будет распределять задачи между остальными ядрами. При этом новый чип обладает поддержкой одновременного использовнаия нескольких типов операционных систем, включая традиционные ОС (в том числе и Linux), встроенные ОС реального времени, и ОС для выделенных приложений.
По мнению разработчиков, применение восьми SPE является значительным шагом вперед по сравнению с существующими вычислительными архитектурами. Они поддерживают специфические медиаинструкции, но достаточно гибки и разумны, чтобы решать более общие задачи. Таким образом, SPE являются промежуточным классом между графическими и центральными процессорами, и разработаны для выполнения вычислений с плавающей точкой, которые играют очень важную роль при обработке графических данных и вычислениях, характерных суперкомпьютерам. Что же касается технических подробностей структуры продемонстрированного процессора Cell, то можно отметить следующее. При его разработке создателями за основу были положены принципы достижения макимальной тактовой частоты и параллелизма, вследствие чего его максимальная тактовая частота может значительно превышать показатель в 4 ГГц. При этом охлаждение чипа осуществляется воздушным путем, как и в случае с чипом Emotion Engine для PlayStation 2. Энергопотреьление новинки составит около 30 Вт, что также соответсвует вышеуказанному предшественнику, а также процессорам Intel Pentium M. Каждый элемент SPE чипа обладает 256 Кб встроенной кэш-памяти, а PowerPC - 32 Кб кэша первого уровня, и 512 Кб кэша второго уровня. При этом, благодаря использовании лицензированной у Rambus технологии интерфейса XDR и FlexIO, процессор, оснащенный в общей сложности около 2,5 Мб памяти способен обмениваться данными со внешней памятью на скорости до 100 Гб/с.
Проведенные исследования производительности новых чипов Cell, показали, что они способны на данный момент выполнять 256 млрд операций в секунду (256 гигафлопс), что и подтолкнуло к применению названия суперкомпьютерного чипа - ведь производительность представаителей мирового списка суперкомпьютеров Top 500 составляет от 851 гигафлопс и более.
По информации разработчиков процессора Cell, корпораций Sony, IBM и Toshiba, массовое производство новинки планируется начать уже в текущем году. Однако назвать более точные ориентиры ни один из них не решился, потому как сроки запуска процессора "на конвейер" зависят лишь от того, как скоро все три производителя смогут перейти на 65-нм техпроцесс, который предусматривается как основной, а не 90-нм, примененный для выпуска прототипа, и сможет сократить производственные затраты, и уменьшить габариты чипов.
Новый процессор Cell, одной из первых сфер применения которого станет игровая консоль PlayStation 3, основан на базе мультиядерной архитектуры, подразумевающей функионирование одного 64-разрядного процессорного ядра PowerPC, а также восьми отдельных ядер, именуемых "synergistic processing elements" (SPE), и способных решать отдельные вычислительные задачи. В такой структуре PowerPCстанет мозгом чипа и будет распределять задачи между остальными ядрами. При этом новый чип обладает поддержкой одновременного использовнаия нескольких типов операционных систем, включая традиционные ОС (в том числе и Linux), встроенные ОС реального времени, и ОС для выделенных приложений.
По мнению разработчиков, применение восьми SPE является значительным шагом вперед по сравнению с существующими вычислительными архитектурами. Они поддерживают специфические медиаинструкции, но достаточно гибки и разумны, чтобы решать более общие задачи. Таким образом, SPE являются промежуточным классом между графическими и центральными процессорами, и разработаны для выполнения вычислений с плавающей точкой, которые играют очень важную роль при обработке графических данных и вычислениях, характерных суперкомпьютерам. Что же касается технических подробностей структуры продемонстрированного процессора Cell, то можно отметить следующее. При его разработке создателями за основу были положены принципы достижения макимальной тактовой частоты и параллелизма, вследствие чего его максимальная тактовая частота может значительно превышать показатель в 4 ГГц. При этом охлаждение чипа осуществляется воздушным путем, как и в случае с чипом Emotion Engine для PlayStation 2. Энергопотреьление новинки составит около 30 Вт, что также соответсвует вышеуказанному предшественнику, а также процессорам Intel Pentium M. Каждый элемент SPE чипа обладает 256 Кб встроенной кэш-памяти, а PowerPC - 32 Кб кэша первого уровня, и 512 Кб кэша второго уровня. При этом, благодаря использовании лицензированной у Rambus технологии интерфейса XDR и FlexIO, процессор, оснащенный в общей сложности около 2,5 Мб памяти способен обмениваться данными со внешней памятью на скорости до 100 Гб/с.
Проведенные исследования производительности новых чипов Cell, показали, что они способны на данный момент выполнять 256 млрд операций в секунду (256 гигафлопс), что и подтолкнуло к применению названия суперкомпьютерного чипа - ведь производительность представаителей мирового списка суперкомпьютеров Top 500 составляет от 851 гигафлопс и более.
По информации разработчиков процессора Cell, корпораций Sony, IBM и Toshiba, массовое производство новинки планируется начать уже в текущем году. Однако назвать более точные ориентиры ни один из них не решился, потому как сроки запуска процессора "на конвейер" зависят лишь от того, как скоро все три производителя смогут перейти на 65-нм техпроцесс, который предусматривается как основной, а не 90-нм, примененный для выпуска прототипа, и сможет сократить производственные затраты, и уменьшить габариты чипов.
