Служба новостей IDG, Сан-Франциско

На конференции ISSCC был представлен микропроцессор Cell

Исследовательский проект компаний IBM, Sony и Toshiba закончился презентацией долгожданного микропроцессора Cell. В новой разработке, который представлялся как «суперкомпьютер-на-кристалле» реализована многоядерная многопоточная архитектура.

Некоторые основные технические детали четырехлетнего проекта трех компаний были раскрыты на недавней конференции International Solid State Circuits Conference (ISSCC) в Сан-Франциско. Как заявили представители разработчиков, предполагается, что Cell станет тем самым процессором, который будет использоваться в игровой платформе Sony PlayStation 3, а его производительность на порядок превысит показатели современных процессоров для ПК.

Представленный прототип состоит из одного 64-разрядного ядра процессора Power PC и восьми дополнительных вычислительных ядер, названных «синергетическими вычислительными элементами» (Synergistic Processing Element, SPE).

«За счет использования технологий виртуализации эти ядра могут поддерживать несколько операционных систем и моделей программирования», — подчеркнул Джим Кале, технический директор Центра проектирования технологий Cell, являющийся представителем корпорации IBM.

Из-за снижения темпов роста производительности одноядерных процессоров в последние годы их создатели все чаще обращаются к архитектуре нескольких ядер. Процессор с одним ядром может быть спроектирован для одновременной обработки нескольких потоков инструкций одновременно, однако для улучшения производительности он должен работать на большей тактовой частоте. Это приводит к повышению выделения тепла. С другой стороны, процессоры с несколькими ядрами могут выполнять инструкции параллельно, что означает одновременную обработку нескольких потоков операций. Выбирая многоядерные архитектурные решения, производители процессоров могут добиться повышения производительности одновременно с понижением энергопотребления и тепловыделения.

«Создателям Cell удалось увеличить одновременно и частоту, и параллелизм», — подчеркнул Кале. Процессор может работать на тактовой частоте, превышающей 4,5 ГГц, однако компании еще не определились окончательно, насколько быстрым будет окончательный продукт. Как заметил Кале, процессор будет выполнен в дизайне, подобном использованному в PlayStation 2, то есть с воздушным охлаждением.

«Потребляемая Cell мощность составит примерно 30 Ватт, что близко к характеристикам процессора Emotion Engine консоли PlayStation 2», — отметил Питер Гласковски, технический аналитик The Envisioneering Group. Это сравнимо с энергопотреблением процессора Intel Pentium M.

«Двухпоточное ядро PowerPC выполняет функции управляющего процессора для остальных восьми однопоточных устройств SPE, на которые ложится основная вычислительная нагрузка», — пояснил Кале.

«Все ядра SPE оснащены 256 Кбайт кэш-памяти, в ядре PowerPC используется 23 Кбайт кэш-памяти первого уровня и 512 Кбайт второго уровня», — отметил Масаказу Сузуоки, вице-президент по разработке микропроцессоров Sony. Кэш-память используется для хранения часто используемых данных как можно ближе к процессору, чтобы избежать обращений к сравнительно медленной основной памяти.

Как пояснил Сузуоки, ядра объединены вместе при помощи единой шины, по которой данные передаются и принимаются из SPE. Передача данных происходит при помощи контроллеров памяти и ввода/вывода, которые интегрированы непосредственно в процессоре, а не реализованы в отдельном чипсете.

«Оба интерфейса, используемые в Cell, были спроектированы нами, — подчеркнул Рич Вармке, директор по маркетингу компании Rambus, в интервью, предшествующем объявлению о выходе Cell. — В интерфейсе с памятью используется наш стандарт XDR, а в интерфейсе ввода/вывода — технология FlexIO. Следует обратить внимание на тот факт, что в каждый момент времени Cell может обрабатывать одновременно десять потоков инструкций. Поэтому шина XDR работает на частоте 3,2 ГГц, а FlexIO — на частоте 6,4 ГГц».

«В первую очередь Cell ориентирован на приложения для цифрового дома, однако он может быть использован в широком спектре программных моделей, а в будущем — на любом количестве систем, — отметил Кале. — Компании работают с разработчиками компиляторов открытых систем над созданием инструментов разработки для программистов».