Cell: новый суперпроцессор или сердце игровых приставок?

Разработчики сообщили некоторые подробности о чипе, который, по их утверждению, работает в 10 раз быстрее самого мощного современного процессора для персональных компьютеров.

В начале февраля два крупнейших производителя электроники, компании Sony и Toshiba, совместно с одним из основоположников компьютерной индустрии, фирмой IBM, официально представили новый процессор Cell, который был сразу назван разработчиками "суперпроцессором".

Предварительная информация о Cell начала появляться в прессе довольно давно. О планах по разработке этого чипа известно еще с марта 2001 года. В 2003 году Sony объявила о строительстве в японском городе Нагасаки нового завода специально для производства Cell. Заинтересованность Sony объясняется тем, что именно этот чип планируется использовать в игровых приставках PlayStation 3. Впрочем, представители IBM и Toshiba объявили о намерении использовать Cell в самом широком спектре компьютерной техники и бытовой электроники.

В чем же новизна этого чипа, и почему три фирмы-партнера не отказались от амбициозного проекта по созданию универсального процессора? Сегодня можно узнать некоторые подробности о чипе, который, по утверждению разработчиков, работает в 10 раз быстрее самого мощного современного процессора для персональных компьютеров. Новинка построена на базе знакомой по чипам PowerPC G4 и G5 архитектуре RISC. Продемонстрированный на конференции Института инженеров электроники и электротехники (IEEE) по твердотельным микросхемам (International Solid-State Circuits Conference, ISSCC) прототип имеет целых восемь вычислительных ядер (Synergistic Processing Units, SPU) и одно центральное 64-разрядное (Power Architecture Unit), которое занимается распределением задач. Благодаря особенностям архитектуры можно выпускать процессоры с таким количеством вычислительных ядер, которое необходимо для конкретных устройств. В этом и заключается универсальность новинки, позволяющая применять его в самых различных устройствах - от игровых приставок до суперкомпьютеров. Среди прочих преимуществ чипа - возможность обработки больших массивов информации с плавающей точкой, а также поддержка любых операционных системам.

В процессоре, который изготовлен по 0,09-микронной технологии "SOI" ("Кремний на диэлектрике"), 234 миллиона транзисторов, его площадь - 221 мм². Тактовая частота представленного образца - 4 ГГц, что даже больше тактовой частоты топовой модели Intel Pentium 4, которая на сегодняшний день достигает 3,8 ГГц. При этом разработчики утверждают, что в будущем тактовая частота Cell будет еще выше. Центральное ядро имеет кэш-память первого уровня объемом 32 кбайта и второго уровня объемом 512 Кбайт, а каждое вычислительное ядро снабжено кэшем объемом 256 кбайт. Иными словами, общий объем кэш-памяти второго уровня в чипе составляет 2,5 Мбайта!

Пока завод Sony в Нагасаки еще не построен, чипы Cell планируется выпускать на фабрике IBM в американском городе Ист-Фишкилл, а затем производство будет развернуто и в Японии. Предполагается, что японское предприятие будет открыто уже в текущем году, причем, по первоначальным данным, там должен быть организован не 0,09-микронный, а более перспективный 0,065-микронный технологический процесс.

Неожиданно для многих презентация процессора Cell вытащила на белый свет представителей уже ставшей забываться компании Rambus. Эта фирма прославилась в свое время разработкой оригинальной оперативной памяти для первых Pentium 4, но она не желала самостоятельно заниматься производством и выдававшая лицензии за непомерные суммы. С тех пор неспециалисты про Rambus почти наверняка ничего не слышали. И вот, оказалось, что в этой компании решили сделать ставку на новый суперпроцессор Cell.

Как объявили представители Rambus, в новом чипе будут использоваться разработанная специалистами этой компании системная шина FlexIO Processor Bus и оперативная память XDR RAM. Системная шина FlexIO (кодовое название Redwood) способна работать на частоте до 6,4 ГГц. В Rambus утверждают, что XDR RAM обеспечивает пропускную способность до 100 гигабайт в секунду при обмене данными между процессором и памятью с использованием FlexIO. Впечатляющие цифры, если учитывать, что ближайшие конкуренты, по словам Рича Уормки, директора по маркетингу подразделения интерефейсов памяти Rambus, способны обеспечить лишь 20-35 Гбайт/с.

Лицензии на технологию XDR RAM приобрели компании Elpida, Samsung, Toshiba, и Matsushita (Panasonic), причем в Samsung уже объявили о начале серийного производства этих чипов памяти, а в Toshiba планируют приступить к выпуску таких микросхем в течение этого года.

Что же, сотрудничество с Rambus - вполне логичный шаг трех основных разработчиков Cell: давно известно "узкое место" между процессором и оперативной памятью. Из-за низкой скорости обмена данными процессор просто частенько простаивает, поскольку необходимая информация из ОЗУ до него просто не дошла. Частота системной шины, превышающая тактовую частоту самого процессора? Такого еще не было в настольных ПК.

Когда же появятся в продаже устройства на основе процессоров Cell и смогут ли они реально конкурировать с более привычными решениями? Скорее всего, процесс не будет быстрым, это очевидно. Начинать с видеоприставок и бытовой техники - проще всего, ведь не существует даже минимального пакета программного обеспечении и средств программирования для Cell, позволяющих собирать на его основе персональные компьютеры или КПК. Поэтому здесь позиции платформы Wintel поколебать очень непросто. И вряд ли это удастся сделать в ближайшее время. Более того, и Intel, и AMD уже объявили о намерении выпускать многоядерные процессоры для настольных ПК.

С другой стороны, нельзя не принимать во внимание амбициозные планы IBM, которая уже в текущем году планирует выпустить персональные компьютеры на базе Cell. Допускаю, что мы не все знаем, и за четыре года, прошедшие с момента официального объявления о запуске проекта Cell можно было написать массу самых разнообразных программных продуктов. К тому же, не будем забывать о продекларированной независимости чипа от операционных систем. Что же, грубо говоря, все упирается только в BIOS?

Есть еще и опасения, что Cell будет трудно избавиться от имиджа "приставочного", "несерьезного" чипа, несмотря на то, что в игровых приставках будут использоваться одни его модификации, в телевизорах - другие, а в ПК - третьи. Универсальная архитектура подразумевает легкость создания любых чипов для любых устройств. Но имиджевая составляющая тоже значит немало, так что Cell нужен еще и грамотный маркетинг, способный красиво обойти подобные проблемы.

Подведем итог. Нельзя недооценивать появление, хотя бы и формальное, такого продукта, как Cell, разработанного грандами бытовой техники и одним из лидеров компьютерного рынка. Чрезвычайно интересный технологически и, на первый взгляд, перспективный процессор. Правда, говорить о том, что с его внедрением мир сразу откажется от привычной платформы Wintel, слишком преждевременно. Даже если реально работающие системы продемонстрируют существенное преимущество перед традиционными ПК, путь к успеху у Cell будет тернистым.