Cell (processore): differenze tra le versioni

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{{NN|informatica|ottobre 2010}}

[[ImmagineFile:Cell-Processor.jpg|thumb|right|Immagine del processore]]

'''Cell''' è il nome di una tipologia di [[CPU|processori]] sviluppati da [[Sony]] in cooperazione con [[IBM]] e [[Toshiba]].

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== Caratteristiche tecniche ==

[[ImmagineFile:Schema Cell.png|thumb|400px|right|Architettura del processore]]

[[ImmagineFile:PPE (Cell).png|thumb|right|400px|Schema unita PPE]]

Sebbene Cell possa avere molte configurazioni, la versione base prevede un'unità chiamata ''Power Processing Element'' (''PPE'') e 8 unità "Synergistic Processing Element" ("SPE"). L'unità PPE non è il processore primario infatti il suo compito è controllare e sincronizzare le unità SPE che dovranno eseguire la maggior parte delle computazioni.

Il PPE è un insieme di chip che comprende un PXU cioè un'unità logica di elaborazione per Fixed e [[Numero in virgola mobile|Floating point]] e in aggiunta i registri SIMD (in totale ha 32 registri a 128 bit), 2 [[CPU cache|cache]] L1 ambedue di 32Kb ma una per dati e l'altra per il codice, e inoltre anche una cache unificata per dati e codice L2 da 512Kb. Può accedere direttamente alla memoria principale tramite chiamata [[Direct Memory Access|DMA]]. Questa unità inoltre può elaborare 2 [[Thread (informatica)|thread]] simultaneamente (l'insieme tra PXU e cache L1 è il PPU).

La SPE è un insieme di chip che comprende un SXU cioè un'unità logica formata da due [[Pipeline dati|pipeline]] concorrenti una per il carico in prefetching dei dati e l'altra per l'elaborazione in Fixed e Floating point tuttavia hanno registri solo SIMD unificati (128 a 128bit). Possiede inoltre una LS o local storage 256Kb ad alta velocità ed è l'unica memoria a cui la SXU può accedere, infatti se essa ha bisogno di un'informazione dalla memoria principale interviene un altro chip contenuto nella SPE che si chiama MCF (Memory Flow Controller) e che ha il compito di portare dalla memoria principale (tramite chiamate DMA) o eventualmente anche dalle altre LS, l'informazione alla sua LS.

(L'insieme tra SXU e LS è la SPU) inoltre le SPE elaborano un solo thread ma molto più velocemente dei normali PPE.

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[[Toshiba]] ha sviluppato un co-processore con 4 SPE, ma senza PPE, chiamato [[SpursEngine]] e progettato per accelerare il 3D e gli effetti speciali dei film nei prodotti elettronici di massa (es. [[Playstation 3]]).

=== Considerazioni sull'architettura ===

Sotto molti punti di vista Cell assomiglia all'architettura sviluppata da [[Seymour Cray]], quando era ancora progettista alla [[Control Data Corporation|CDC]], ma al contrario. Mentre nel [[CDC 6600]] vi era un'unità di calcolo molto veloce e un gruppo di unità più lente dedicate alla gestione e memorizzazione dei dati, nell'architettura del Cell l'approccio è opposto. Nel Cell vi è un'unità di gestione e un gruppo di unità veloci dedicate all'elaborazione dei dati. Questa architettura ritiene problematica l'elaborazione dei dati e non il loro recupero dalla memoria centrale.

Guardando l'architettura da un altro punto di vista Cell assomiglia a un moderno Computer da tavolo con un solo processore.

Le moderne [[Scheda video|schede grafiche]] sono dotate di un'unità di elaborazione e di molte unità dedicate alle gestione della [[Computer grafica|grafica]] poligonale. Queste unità dispongono di un accesso alla memoria molto rapido e spesso sono in grado di condividere delle zone di memoria.

Il Cell estende questa architettura, le unità SPE infatti sono più flessibili delle unità dedicate delle schede grafiche.

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Le prime versioni di Cell per [[server blade]] sono state rilasciate ad inizio [[2006]] con un [[Clock]] di 2,4 GHz sebbene inizialmente la IBM avesse ipotizzato una vendita iniziale di versioni con un clock molto maggiore, sui 4 o 5 GHz, questo poiché nei laboratori i ricercatori sono riusciti a spingere questa architettura fino a 5.2 GHz, anche se pare che le rese produttive di questo chip non permettano allo stato attuale una commercializzazione a queste frequenze per via della inefficiente dissipazione del calore del chip stesso a tale frequenze.

Secondo Sony i primi processori Cell verranno prodotti con il processo di IBM a [[90 nm]] sebbene la piena operatività si avrà con futuro processo di Sony a [[65 nm]] e con la possibilità di utilizzare il processo a [[45 nm]] che verrà sviluppato nella fabbrica di Nagasaki per la PlayStation 3 se sarà necessario. Attualmente Sony utilizza un processo a 90 nanometri per produrre il chip GS/EE utilizzato dall'unità PlayStation2/DVR disponibile solo in [[Giappone]].

Cell dovrebbe consumare intorno ai 30 watt, all'incirca quanto il processore [[Emotion Engine]] che equipaggia la [[PlayStation 2]], e fornire una potenza di calcolo paragonabile a quella di un piccolo cluster di server. IBM afferma che il proprio superchip sarà, in molti casi, fino a 10 volte più veloce rispetto ad un tipico processore per PC; inoltre potrà svolgere buona parte dei calcoli oggi demandati alla scheda grafica se usato in ambito console.

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== Cell nei supercomputer ==

{{vedi anche|IBM Roadrunner}}

IBM, nel [[settembre]] [[2006]] comunicò la realizzazione di un nuovo supercomputer, destinato al Laboratorio Nazionale di [[Los Alamos]] nel [[Nuovo Messico]], per il Dipartimento dell'Energia statunitense.

Roadrunner (questo il suo nome), è entrato in funzione nel 2008, ed è subito diventato il più veloce calcolatore mai realizzato. Attualmente è secondo nella classifica dei 500 supercomputer più veloci al mondo, superato nel 2009 dal [[Cray Jaguar]]. Appena entrato in funzione, Roadrunner era ben 4 volte più potente dell'allora leader in classifica, vale a dire il sistema [[Blue Gene|BlueGene/L]], raggiungendo per la prima volta la storica velocità di un petaflop. Si parla quindi della capacità di eseguire ben 1,6 000 [[Bilione|bilioni]] di operazioni al secondo.