Ячейка (процессор) – Arc.Ask3.Ru

От / / Оставьте комментарий

Оглавление1 Cell (processor)1.1 История и разработка1.2 Архитектура и компоненты1.3 Коммерциализация и применение1.4 Особенности и производительность1.5 Проблемы и вызовы1.6 Архитектура Cell1.7 […]

'64-битные микропроцессоры', 'SIMD-вычисления', 'Архитектура ячейки BE', 'Микропроцессоры IBM', 'Микропроцессоры PowerPC', 'Полупроводники Sony', 'Силовые микропроцессоры', 64-bit microprocessors, Cell BE architecture, IBM microprocessors, Power microprocessors, PowerPC microprocessors, SIMD computing, Sony semiconductors

Cell (processor)

  • История и разработка

    • Cell разработан Sony, Toshiba и IBM в 2001 году.  
    • Первый коммерческий продукт — PlayStation 3, выпущен в 2006 году.  
    • В 2008 году IBM Roadrunner стал первым TOP500 LINPACK с производительностью 1.0 петафлопс.  

  • Архитектура и компоненты

    • Cell — 64-битный многоядерный микропроцессор с кодовыми элементами.  
    • Включает PowerPC ядро и кодовые элементы для ускорения мультимедийных и векторных приложений.  
    • Архитектура подчеркивает энергоэффективность и пропускную способность.  

  • Коммерциализация и применение

    • В PlayStation 3 используется один PPE с восемью SPE.  
    • IBM и Mercury Computer Systems разрабатывают системы на основе Cell для различных приложений.  
    • В 2008 году IBM представила PowerXCell 8i для суперкомпьютеров.  

  • Особенности и производительность

    • Cell использует DMA для передачи данных между элементами.  
    • PPE управляет SPE и может запускать и останавливать процессы.  
    • SPE требуют инициализации от PPE перед началом работы.  

  • Проблемы и вызовы

    • Использование DMA и ограниченный локальный объем памяти SPE создают сложности для разработчиков.  
    • PPE и SPE имеют фиксированную ширину 32-битных инструкций.  

  • Архитектура Cell

    • Cell состоит из Power Processor Element (PPE) и Synergistic Processing Element (SPE).  
    • PPE — это двухъядерный процессор с 23-ступенчатым конвейером и 32-битным регистровым файлом.  
    • SPE — это двухъядерный процессор с 128-битными регистрами и 256-килобайтной локальной памятью.  

  • PowerXCell 8i

    • PowerXCell 8i — это улучшенная версия Cell с поддержкой до 32 ГБ памяти DDR2 и улучшенным производительностью.  
    • PowerXCell 8i достигает 102.4 GFLOPS в двойных операциях.  
    • PowerXCell 8i используется в суперкомпьютерах и ускорителях.  

  • Element Interconnect Bus (EIB)

    • EIB — это внутренняя шина, соединяющая PPE, SPE и другие элементы.  
    • EIB состоит из четырех 16-байтных каналов, работающих на частоте вдвое ниже системной.  
    • EIB обеспечивает пиковую пропускную способность 96 байт в секунду.  

  • Архитектура EIB

    • Каждый участник EIB имеет 16-байтовый порт для чтения и записи.  
    • Предел скорости чтения и записи составляет 16 байт за такт EIB.  
    • Каждый процессор SPU содержит выделенную очередь управления DMA.  
    • Данные передаются по каналу EIB поэтапно, общее количество шагов равно двенадцати.  

  • Ограничения и производительность

    • Канал EIB не может передавать данные, требующие более шести шагов.  
    • Большие расстояния связи снижают производительность EIB.  
    • Кольцевая конфигурация EIB редко ограничивает производительность чипа Cell.  

  • Оценка пропускной способности

    • На частоте 3,2 ГГц скорость передачи по каждому каналу составляет 25,6 Гбит/с.  
    • Теоретическая максимальная пропускная способность EIB составляет 204,8 Гбит/с.  
    • Эффективная пропускная способность может быть ограничена участниками кольца.  

  • Контроллеры памяти и ввода-вывода

    • Ячейка содержит двухканальный макрос Rambus XIO и контроллер интерфейса памяти (MIC).  
    • Интерфейс ввода-вывода FlexIO обеспечивает теоретическую максимальную пропускную способность 62,4 Гбит/с.  

  • Приложения

    • Платы для обработки видео, блейд-серверы, платы PCI Express, консольные видеоигры, домашний кинотеатр, портативные компьютеры, суперкомпьютерные вычисления, кластерные вычисления.  

  • Кластерные вычисления

    • Кластеры консолей PlayStation 3 используются для астрофизического моделирования.  
    • Кластер из 16 машин на базе Cell превосходит по производительности традиционные суперкомпьютеры.  

  • Гравитационная сетка PS3

    • Привлекла значительное внимание СМИ в 2007-2010 годах  
    • Лаборатория вычислительной биохимии и биофизики внедрила систему BOINC PS3GRID  
    • ВВС США развернули кластер PlayStation 3 для анализа спутниковых снимков  

  • Распределенные вычисления

    • Проект Folding@home признан Книгой рекордов Гиннесса как самая мощная распределенная сеть  
    • Достигнута скорость в один петаФЛОПС  
    • Производительность Folding@home составляет около 9,3 петафлопс х86  

  • Мэйнфреймы

    • IBM интегрировала микропроцессоры Cell Broadband Engine в линейку мэйнфреймов System z  

  • Взлом пароля

    • Архитектура процессора Cell подходит для аппаратных криптографических атак  

  • Разработка программного обеспечения

    • Cell поддерживает различные вычислительные парадигмы  
    • PPE и SPE программируются на C/C++  
    • IBM поддерживает ядро Linux и порты GDB  
    • Sony поддерживает GNU toolchain  

  • Галерея

    • Иллюстрации различных поколений процессоров Cell  
    • Примеры процессоров с длиной волны 90, 65 и 45 нм  
    • Высокопроизводительный 65-нм процессор PowerXCell 8i  

Полный текст статьи:

Ячейка (процессор) – Arc.Ask3.Ru

Нет связанных сообщений

Оставьте комментарий