Cell (fullständigt arkitekturnamn: Cell Broadband Engine Architecture , även förkortat CBEA , eller, i vissa fall, Cell BE ) är en mikroprocessorarkitektur som utvecklats gemensamt av Sony , Toshiba och IBM , som bildade en allians känd som "STI". Arkitekturutveckling och de första prototyperna skapades vid STI Design Center under en fyraårsperiod från början av mars 2001 med en budget som IBM hävdar är cirka 400 miljoner dollar [ 1]. Cell kombinerar en POWER -arkitektur för generell kärna med samprocessorer [2] som avsevärt påskyndar multimedia- och vektorbehandling.
Den första kommersiella användningen av Cell-processorn är i Sony PlayStation 3 -spelsystemet . Toshiba använder cellen i sina HDTV - hembiografer. Exotiska funktioner ( XDR- minne och EIB -buss [3] ) positionerar Cell för framtida tillämpningar i superdatorutrymmet som kan använda processorns fulla kraft i flyttalsberäkningar . IBM har tillkännagett planer på att använda cellprocessorer som tilläggskort i IBM System z9 stordatorer för att dessa maskiner ska kunna användas som servrar för MMORPGs .
Cell-arkitekturen använder en ny teknologi för minneskoherens , för vilken ett stort antal patent har lämnats in av IBM. Denna teknik lägger tonvikten på hög prestanda per watt . Minnesbandbredd prioriteras framför latens , och maximal kärngenomströmning prioriteras framför kodenkelhet . På grund av detta anses Cell vara en komplex plattform för applikationsutveckling. IBM tillhandahåller en omfattande Linux- baserad utvecklarplattform för att hjälpa utvecklare att övervinna dessa utmaningar [4] . Huvudproblemet är fortfarande anpassningen av befintlig programvara för cellarkitekturen. Trots alla svårigheter har studier visat att Cell ger en fördel i vissa typer av vetenskaplig beräkning [5] .
I november 2006 valdes David Bader från Tech University till chef för Cell STI Processor Center of Excellence. Detta center är dedikerat till att bygga en gemenskap av Cell-programmerare och utöka industristödet för Cell.
År 2000 gick Sony Computer Entertainment , Toshiba Corporation och IBM ihop för att utveckla och tillverka Cell-processorn. Denna förening blev känd som STI. STI Development Center öppnade i mars 2001 [6] . Utvecklingen varade i fyra år, mer än 400 ingenjörer från tre företag deltog i den, med stöd av 11 IBM utvecklingscenter.
Under utvecklingen lämnade IBM in ett stort antal olika patent relaterade till arkitekturen, tillverkningsprocessen och programmeringen av cellen. En tidig version av patentet inkluderade en beskrivning av processorn som utvecklades , bestående av fyra "beräkningselement", som i sin tur består av åtta aritmetiska bearbetningsenheter vardera.
I den slutliga versionen kallas processorn Cell Broadband Engine (Cell BE), innehåller 1 " POWERtm Processing Element " (PPE) block och 8 " Synergistic Processing Element " (SPE) block. PPE har en RISC POWER-arkitektur och är designad för att köra operativsystemet, samt koordinera SPE:s arbete. De senare är SIMD- arkitekturvektorprocessorer . Vid 3,2 GHz har varje SPE en teoretisk prestanda på 25,6 GFlops och 8 SPE kan uppnå 200 GFlops [7] . Trots det faktum att processorns nominella frekvens är 4 GHz, är dess korrekta funktion möjlig vid frekvenser upp till 5,6 GHz.
Till en början användes 90nm SOI (SOI) -teknik för produktionen av processorn , men i mars 2007 tillkännagav IBM lanseringen av cellproduktion med 65nm- teknik vid sin fabrik i East Fishkill, New York (USA). Och i februari 2008 meddelade IBM att de skulle tillverka cellen vid 45 nanometer.
Nästa utveckling av processorn är PowerXCell 32iv-generationen, som var planerad att släppas 2010. Antalet PPE-element i den har ökats med 2 gånger, och SPE - med 4, den kommer att produceras med 45 nm SOI (kisel på isolator) processteknik. I november 2009 meddelade dock IBM-tjänstemän att utvecklingen av en ny generation av cellprocessorer med 32 SPE:er hade avbrutits. Men detta betyder inte att utvecklingen av andra framtida produkter från Cell-familjen har stoppats.
I maj 2005 tillkännagavs användningen av Cell i Sonys PlayStation 3 -spelkonsoler . Driftsfrekvensen reducerades till 3,2 GHz , och antalet tillgängliga SPE-kärnor reducerades till 6 (en kärna är reserverad för OS:s behov , och en till är blockerad för att öka uteffekten av fungerande processorer, och det var därför möjligt för att avsevärt sänka priset). Dessa processorer tillverkades med 90 nm -teknik [8] .
Hösten 2006 släppte IBM QS20- bladservern , utrustad med två Cell BE-processorer. QS22- moduler utrustade med två PowerXCell 8i-processorer (en modifierad version av Cell BE med dubbel precision hårdvarustöd) används i IBM Roadrunner superdator .
Baserat på Cell-processorn utvecklades en förenklad Toshiba SpursEngine- processor för att utföra multimediauppgifter, som att koda en AVCHD -videoström .