Cell (nombre completo de la arquitectura: Cell Broadband Engine Architecture , también abreviado como CBEA o, en algunos casos, Cell BE ) es una arquitectura de microprocesador desarrollada conjuntamente por Sony , Toshiba e IBM , quienes formaron una alianza conocida como "STI". El desarrollo de la arquitectura y los primeros prototipos se crearon en el STI Design Center durante un período de cuatro años desde principios de marzo de 2001 con un presupuesto que, según IBM, es de aproximadamente 400 millones de dólares . [1]. Cell combina un núcleo de propósito general de arquitectura POWER con coprocesadores [2] que aceleran significativamente el procesamiento vectorial y multimedia .
El primer uso comercial del procesador Cell es en el sistema de juegos Sony PlayStation 3 . Toshiba utiliza Cell en sus sistemas de cine en casa HDTV . Las características exóticas ( memoria XDR y bus EIB [3] ) posicionan a Cell para futuras aplicaciones en el espacio de la supercomputación que pueden usar toda la potencia del procesador en cálculos de coma flotante . IBM ha anunciado planes para utilizar procesadores Cell como tarjetas complementarias en los mainframes IBM System z9 , para permitir que estas máquinas se utilicen como servidores para MMORPG .
La arquitectura Cell utiliza una nueva tecnología de coherencia de memoria , para la cual IBM ha presentado una gran cantidad de patentes. Esta tecnología pone énfasis en el alto rendimiento por vatio . El ancho de banda de la memoria se prioriza sobre la latencia y el rendimiento máximo del núcleo se prioriza sobre la simplicidad del código . Debido a esto, Cell se considera una plataforma compleja para el desarrollo de aplicaciones. IBM proporciona una plataforma de desarrollo integral basada en Linux para ayudar a los desarrolladores a superar estos desafíos [4] . El principal problema sigue siendo la adaptación del software existente para la arquitectura Cell. A pesar de todas las dificultades, los estudios han demostrado que Cell proporciona una ventaja en algunos tipos de computación científica [5] .
En noviembre de 2006, David Bader , de la Tech University , fue elegido director del Centro de excelencia de procesadores Cell STI. Este centro está dedicado a construir una comunidad de programadores de Cell y expandir el apoyo de la industria para Cell.
En 2000, Sony Computer Entertainment , Toshiba Corporation e IBM se unieron para desarrollar y fabricar el procesador Cell. Esta asociación se conoció como STI. El Centro de Desarrollo de STI se inauguró en marzo de 2001 [6] . El desarrollo duró cuatro años, en él participaron más de 400 ingenieros de tres empresas, con el apoyo de 11 centros de desarrollo de IBM.
Durante el desarrollo, IBM presentó una gran cantidad de patentes diferentes relacionadas con la arquitectura, el proceso de fabricación y la programación de Cell. Una versión anterior de la patente incluía una descripción del procesador que se estaba desarrollando , que constaba de cuatro "elementos informáticos", que constaban, a su vez, de ocho unidades de procesamiento aritmético cada uno.
En la versión final, el procesador se llama Cell Broadband Engine (Cell BE), contiene 1 bloque " POWERtm Processing Element " (PPE) y 8 bloques " Synergistic Processing Element " (SPE). El PPE tiene una arquitectura RISC POWER y está diseñado para ejecutar el sistema operativo, así como coordinar el trabajo del SPE. Estos últimos son procesadores vectoriales de arquitectura SIMD . A 3,2 GHz, cada SPE tiene un rendimiento teórico de 25,6 GFlops y 8 SPE pueden alcanzar 200 GFlops [7] . A pesar de que la frecuencia nominal del procesador es de 4 GHz, su correcto funcionamiento es posible a frecuencias de hasta 5,6 GHz.
Inicialmente , se utilizó tecnología SOI (SOI) de 90nm para la producción del procesador , pero en marzo de 2007, IBM anunció el lanzamiento de la producción de Cell utilizando tecnología de 65nm en su planta de East Fishkill, Nueva York (EE. UU.). Y en febrero de 2008 , IBM anunció que fabricaría el Cell a 45 nanómetros.
El siguiente desarrollo del procesador es la generación PowerXCell 32iv, cuyo lanzamiento estaba programado para 2010. El número de elementos de PPE en él se ha incrementado en 2 veces, y SPE - en 4, se producirá utilizando la tecnología de proceso SOI (silicon on insulator) de 45 nm . Sin embargo, en noviembre de 2009, funcionarios de IBM anunciaron que se había interrumpido el desarrollo de una nueva generación de procesadores Cell con 32 SPE. Pero esto no significa que el desarrollo de otros productos futuros de la familia Cell se haya detenido.
En mayo de 2005, se anunció el uso de Cell en las consolas de videojuegos PlayStation 3 de Sony . La frecuencia operativa se redujo a 3,2 GHz y la cantidad de núcleos SPE disponibles se redujo a 6 (un núcleo está reservado para las necesidades del sistema operativo y uno más está bloqueado para aumentar la salida de los procesadores en funcionamiento, y así fue posible para reducir significativamente el precio). Estos procesadores se fabricaron con tecnología de 90 nm [8] .
En el otoño de 2006, IBM lanzó el servidor blade QS20 , equipado con dos procesadores Cell BE. Los módulos QS22 equipados con dos procesadores PowerXCell 8i (una versión modificada de Cell BE con soporte de hardware de doble precisión) se utilizan en la supercomputadora IBM Roadrunner .
Basado en el procesador Cell, se desarrolló un procesador Toshiba SpursEngine simplificado para realizar tareas multimedia, como codificar un flujo de video AVCHD .