Cell (numele complet al arhitecturii: Cell Broadband Engine Architecture , abreviat și ca CBEA sau, în unele cazuri, Cell BE ) este o arhitectură de microprocesor dezvoltată în comun de Sony , Toshiba și IBM , care au format o alianță cunoscută sub numele de „STI”. Dezvoltarea arhitecturii și primele prototipuri au fost create la Centrul de Design STI pe o perioadă de patru ani de la începutul lunii martie 2001 , cu un buget despre care IBM susține că este de aproximativ 400 de milioane de dolari [ 1] . Cell combină un nucleu de uz general cu arhitectură POWER cu coprocesoare [2] care accelerează semnificativ procesarea multimedia și vectorială.
Prima utilizare comercială a procesorului Cell este în sistemul de jocuri Sony PlayStation 3 . Toshiba folosește Cell în sistemele sale de home theater HDTV . Caracteristici exotice ( memorie XDR și magistrală EIB [3] ) poziționează Celula pentru aplicații viitoare în spațiul de supercalculare care poate folosi întreaga putere a procesorului în calcule în virgulă mobilă . IBM a anuntat planuri de a utiliza procesoare Cell ca carduri suplimentare in mainframes- urile IBM System z9 , pentru a permite ca aceste masini sa fie folosite ca servere pentru MMORPG-uri .
Arhitectura Cell folosește o nouă tehnologie de coerență a memoriei , pentru care un număr mare de brevete au fost depuse de IBM. Această tehnologie pune accent pe performanța ridicată per watt . Lățimea de bandă a memoriei este prioritizată față de latența , iar debitul maxim de nucleu este prioritizat față de simplitatea codului . Din acest motiv, Cell este considerată o platformă complexă pentru dezvoltarea aplicațiilor. IBM oferă o platformă cuprinzătoare pentru dezvoltatori bazată pe Linux pentru a ajuta dezvoltatorii să depășească aceste provocări [4] . Problema principală rămâne adaptarea software -ului existent pentru arhitectura Cell. În ciuda tuturor dificultăților, studiile au arătat că Cell oferă un avantaj în unele tipuri de calcul științific [5] .
În noiembrie 2006, David Bader de la Tech University a fost ales director al Centrului de Excelență al Procesorului Cell STI. Acest centru este dedicat construirii unei comunități de programatori Cell și extinderii suportului industriei pentru Cell.
În 2000, Sony Computer Entertainment , Toshiba Corporation și IBM au făcut echipă pentru a dezvolta și produce procesorul Cell. Această asociație a devenit cunoscută sub numele de ITS. Centrul de Dezvoltare STI a fost deschis în martie 2001 [6] . Dezvoltarea a durat patru ani, la ea au participat peste 400 de ingineri din trei companii, cu sprijinul a 11 centre de dezvoltare IBM.
În timpul dezvoltării, IBM a depus un număr mare de brevete diferite legate de arhitectura, procesul de fabricație și programarea celulei. O versiune timpurie a brevetului includea o descriere a procesorului în curs de dezvoltare , constând din patru „elemente de calcul”, constând, la rândul lor, din opt unități de procesare aritmetică fiecare.
În versiunea finală, procesorul se numește Cell Broadband Engine (Cell BE), conține 1 bloc „ POWERtm Processing Element ” (PPE) și 8 blocuri „ Synergistic Processing Element ” (SPE). PPE are o arhitectură RISC POWER și este conceput pentru a rula sistemul de operare, precum și pentru a coordona activitatea SPE. Acestea din urmă sunt procesoare vectoriale cu arhitectură SIMD . La 3,2 GHz, fiecare SPE are o performanță teoretică de 25,6 GFlops , iar 8 SPE-uri pot atinge 200 GFlops [7] . În ciuda faptului că frecvența nominală a procesorului este de 4 GHz, funcționarea corectă a acestuia este posibilă la frecvențe de până la 5,6 GHz.
Inițial , tehnologia 90nm SOI (SOI) a fost folosită pentru producția procesorului , dar în martie 2007, IBM a anunțat lansarea producției de celule folosind tehnologia 65nm la fabrica sa din East Fishkill, New York (SUA). Și în februarie 2008 , IBM a anunțat că va produce Cell la 45 de nanometri.
Următoarea dezvoltare a procesorului este generația PowerXCell 32iv, care a fost programată pentru lansare în 2010. Numărul de elemente PPE din acesta a fost crescut de 2 ori, iar SPE - de 4, va fi produs folosind tehnologia de proces SOI (siliciu pe izolator) de 45 nm . Cu toate acestea, în noiembrie 2009, oficialii IBM au anunțat că dezvoltarea unei noi generații de procesoare Cell cu 32 de SPE-uri a fost întreruptă. Dar asta nu înseamnă că dezvoltarea altor produse viitoare ale familiei Cell a fost oprită.
În mai 2005, a fost anunțată utilizarea Cell în consolele de jocuri video Sony PlayStation 3 . Frecvența de operare a fost redusă la 3,2 GHz , iar numărul de nuclee SPE disponibile a fost redus la 6 (un nucleu este rezervat nevoilor sistemului de operare și încă unul este blocat pentru a crește randamentul procesoarelor care funcționează și astfel a fost posibil pentru a reduce semnificativ prețul). Aceste procesoare au fost fabricate folosind tehnologia 90 nm [8] .
În toamna anului 2006, IBM a lansat serverul blade QS20 , echipat cu două procesoare Cell BE. Modulele QS22 echipate cu două procesoare PowerXCell 8i (o versiune modificată a Cell BE cu suport hardware de dublă precizie) sunt utilizate în supercomputerul IBM Roadrunner .
Pe baza procesorului Cell, a fost dezvoltat un procesor simplificat Toshiba SpursEngine pentru a efectua sarcini multimedia, cum ar fi codificarea unui flux video AVCHD .