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Cell 宽带引擎

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2000年,在享受 PlayStation 2 计算机娱乐系统成功发布的喜悦时,索尼电脑娱乐公司(SCEI) 总裁兼首席执行官 Ken Kutaragi 已经开始思考改善设计的方式。经过审查 IBM 的每个微处理器之后,Kutaragi 责令公司为未来的 PLAYSTATION 3 开发新处理器—即具有革命意义的微处理器,其性能和效率必须超过传统多核架构能够实现的水平、东芝公司加入到了这项挑战中,而且三家公司于 2001年春天在德克萨斯州奥斯汀成立了 STI (Sony Group-Toshiba-IBM) 设计中心。来自三家公司 11个业务点的 400多位工程师聚集到一起,共同设计一种“芯片上的超级计算机”。

Cell 宽带引擎架构

Cell 宽带引起架构将 IBM PowerPC 处理器元素 (PPE) 和八个协处理器元素 (SPE) 集成到统一的系统架构中。PPE 提供了通用的系统功能,而 SPE 执行数据密集型处理。元素互连总线 (EIB) 将处理器元素与高性能通信系统连接。

PlayStation 3

Cell 宽带引擎多核技术最早引入到了 2006年推出的 PLAYSTATION 3 电脑娱乐系统中。该技术还用在 2009年推出的更薄、更轻的 PlayStation 3 中。

东芝 REGZA-Cell TVs

2009年 12月,东芝公司在日本市场推出了基于 Cell 处理器的 “REGZA-Cell” 高端电视机。这一系列的电视机提供了超越高清的画质和手势控制。随后推出的型号都支持 3D 观看和 2D 到 3D 的自动转换,而且最新的型号支持裸眼 3D 观看。

IBM Roadrunner 超级计算机

IBM Roadrunner 超级计算机是为能源部 (DOE) 国家核安全管理局研制的。这台超级计算机共有 12,960个 PowerXCell 8i 处理器,在 2008年 6月 18日,成为世界上最快的计算机,持续性能高达 1.026千万亿次浮点运行(每秒 1.02万亿次计算)。

尽管最初的挑战是开发一款用于特地功能游戏控制台的处理器,但 STI 数据中心的工程师集中精力开发了能够支持多个应用和系统的处理器。《福布斯》杂志 2005年的一篇文章中提到:“如果其研制者的高调宣传是正确的,Cell 将进入一个新的纪元:可处理丰富图形的电脑,以及能够处理和移动大量高清内容的电视机和家庭影院。”

经过两家公司在位于奥斯汀的 STI 设计中心以及全球多个 IBM 研究中心为期四年的协作,Cell 宽带引擎架构 (CBEA) 诞生了。其第一个原型是在IBM位于纽约东菲什基尔的半导体制造厂制造出来的。Cell 宽带引擎™ (Cell/B.E.) 处理器上安装了 Linux® 操作系统,并经过了测试。第二年,工程师们将该设备集成到了 PLAYSTATION 3 控制台中,并于 2005年在加利福尼亚州洛杉矶电子娱乐展会上展出。

Cell/B.E. 处理器配置了九个独立内核:一个 IBM® PowerPC® 处理元素 (PPE) 和八个协处理元素 (SPE)。PPE 是一个新的内核,与IBM过去所制造的其它任何 PowerPC 内核都不同。它作为一个通用的微处理器而运行操作系统。八个 SPE 在 Cell/B.E. 晶片上占据了绝大部分空间,是专为执行高速计算而设计的。传统服务器依赖硬件自动将数据和指令传送到具有硬件缓存分层结构的处理器附近,而与此不同的是,Cell 宽带引擎要求编程人员创建程序所需数据的“购物清单”。在当前的处理器中,硬件缓存占据处理器的绝大部分空间,因此,尽管 Cell 宽带引擎对编程人员提出了更高的引擎—必须在执行之前指定所需要的数据—但硬件缓存占用空间的缩小使 Cell 宽带引擎能够在仅支持两个传统高性能内核的技术中实现八个 SPE 和一个传统内核。

IBM 高级副总裁兼科技部主管 J ohn Kelly 说:“PC 不再是半导体创新的推动力。网络和消费电子应用正推动着全新半导体行业的演进—这个行业基于与消费者更密切的合作。”

2007年,IBM 向大学生发出挑战,要求他们在 Cell 宽带引擎处理器校园竞赛中开发基于 Cell 的应用。来自 25个国家的近 80,000名学生参加了比赛。第一名—加利福尼亚大学欧文分校的学生 Jayram Moorkanikara Nageswaran 和J eff Furlong 以及新罕布什尔州达特茅斯学院 Neukom 计算科学学院的 Ashok Chandrashekar 和 Andrew Felch —使用一组 PLAYSTATION 3 控制台执行了人脑的大规模建模。

一年后的 2008年,IBM 宣布推出 Cell 的修改版本,名为 IBM® PowerXCell 8i,用在 IBM BladeCenter® QS22 中。IBM 还研制了第一台基于 Cell 的超级计算机—— IBM Roadrunner,它由 12,960个 PowerXCell 8i 处理器组成,并配备了 6562个 AMD Opteron 处理器。2008年,Roadrunner 超级计算机最先突破每秒千万亿次计算的限制,达到了 1026万亿次的处理速度。2010年,东芝公司宣布推出基于 Cell 处理器的全新电视产品系列。

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