Cell es una arquitectura de microprocesador desarrollada conjuntamente por Sony Computer Entertainment, Toshiba, e IBM,
en una alianza conocida con el nombre de “STI”. El diseño de
arquitectura y su primera implementación se llevaron a cabo en el STI
Design Center de Austin, Tejas, durante un periodo total de cuatro años
que comenzó en marzo de 2001, empleando un presupuesto de 400 millones
de dólares según IBM.
Cell es la
abreviatura de Cell Broadband Engine Architecture (“arquitectura de
motor Cell de banda ancha”), conocida también como CBEA por sus siglas
al completo o Cell BE. Cell emplea una combinación de la arquitectura de
núcleo Power, de propósito general y medianas prestaciones, con
elementos coprocesadores en cascada, los cuales aceleran notablemente
aplicaciones de procesado de vectores y multimedia, así como otras
formas de computación dedicada.
La primera gran aplicación comercial del Cell fue la videoconsola PlayStation 3
de Sony. Mercury Computer Systems ofrece servidores duales Cell, un
blade (tipo de servidor autocontenido) Cell en configuración dual, un
ordenador con especificaciones de resistencia superior y una tarjeta
aceleradora PCI Express, todos ellos disponibles en diferentes estadios de producción. Toshiba
ha hecho públicos sus planes para incorporar procesadores Cell en
adaptadores de televisión de alta definición. Características únicas
como el subsistema de memoria XDR
y el bus de interconexión de elementos (Element Interconnect Bus, EIB)
parece que posicionan el Cell de manera ventajosa en el empleo de
aplicaciones futuras en el campo de la supercomputación, donde se
sacaría provecho de la habilidad del procesador para manejar núcleos de
coma flotante. IBM
ha anunciado planes para incorporar procesadores Cell como tarjetas de
expansión en sus mainframes IBM System z9, para que de este modo puedan
ser empleados como servidores en juegos online masivos multimedia (MMORPGs).
La
arquitectura Cell implanta novedades como son la estructura de
coherencia de memoria, por la que IBM ha recibido varias patentes. Esta
arquitectura enfatiza la relación rendimiento por vatio, da prioridad al
ancho de banda sobre la latencia y favorece la máxima salida de cálculo
sobre la simplicidad del código de programación. Debido a ello, Cell es
considerado normalmente como un entorno de desarrollo de software
desafiante. IBM proporciona una plataforma de desarrollo completa basada
en Linux
para ayudar a los programadores a afrontar esta tarea . El factor
principal para comprobar si Cell llega a desarrollar su potencial de
rendimiento es la adaptación del software. A pesar de estas
dificultades, los estudios indican que Cell sobresale en diversos tipos
de computación científica.
En noviembre de 2006, David A. Bader, del
Instituto Tecnológico de Georgia fue escogido por Sony, Toshiba e IBM de
entre más de una docena de universidades para dirigir el primer Centro
STI de Expertos para el procesador Cell (STI Center of Competence for
the Cell Processor).Esta alianza tiene por objetivo crear una comunidad
de programadores y ampliar el apoyo de la industria al procesador Cell,
Existe un vídeo tutorial sobre cómo programar el Cell a disposición del
público.
HISTORIA
En
el año 2000, Sony Computer Entertainment, Toshiba Corporation, e IBM
formaron una alianza (STI) para diseñar y manufacturar el procesador. El
centro de diseño STI (STI Design Center) abrió sus puertas en marzo de
2001. El Cell estuvo en fase de diseño por un periodo de cuatro años,
empleando versiones mejoradas de las herramientas de diseño usadas con
el procesador POWER4. Alrededor de 400 ingenieros de las tres compañías
trabajaron en Austin, con el estrecho apoyo de once de los centros de
diseño de IBM.
Durante este periodo, IBM registró diversas patentes
relacionadas con la arquitectura Cell, el proceso de fabricación y el
entorno software. La primera versión de la patente del Broadband Engine
mostraba un encapsulado de chip conteniendo cuatro “elementos de
procesamiento” (Processing Elements), lo cual era la descripción en la
patente de lo que ahora se conoce como “elementos power de proceso”
(Power Processing Element). Cada elemento de proceso contenía 8
procesadores aritméticos, designados como SPE’s en el actual chip
Broadband Engine. Dicho encapsulamiento se especula que habitualmente
poseía una velocidad de reloj de 4 GHz, con 32 unidades de procesamiento
aritmético que proporcionaban un total de 32 GFLOPS cada una. De este
modo, el Broadband Engine mostraba un Teraflop de potencia de
computación bruta.
En marzo de 2007 IBM hizo público que la versión
en 65 nm del Cell BE se encontraba en producción en su planta de East
Fishkill, Nueva York. Nuevamente, durante el mes de febrero de 2008, IBM
anunció su intención de comenzar la fabricación de procesadores Cell
con tecnología de 45nm. Comercialización
El 17 de mayo de 2005, Sony
Computer Entertainment confirmó algunas de las especificaciones del
procesador Cell que sería incluido dentro de la futura videoconsola
PlayStation 3. En esta configuración del Cell, se incluiría un elemento
power de proceso (PPE) en el núcleo, junto con 8 unidades sinergísticas
de proceso (SPE’s) en la oblea de silicio. En la PlayStation3, una de
las SPE’s se bloquea durante el proceso de testeo, práctica que ayuda a
mejorar el rendimiento de fabricación, y otra se reserva para el sistema
operativo, dejando con ello 6 SPE’s libres para ejecutar el código de
los juegos. La velocidad de reloj objetivo durante su lanzamiento son
3,2 GHz El primer diseño se fabricó usando tecnología de fabricación SOI
de 90 nm, de cuya producción inicial se encargó la factoría de IBM en
East Fishkill, Nueva York.
