همه چیز در مورد CELL

[IMAN4K]

پردازنده سل (CELL proccessor)
پردازنده ای که سیستمی همانند بدن انسان دارد و همانگونه عمل می کند. سل پروسسور بر خلاف پردازنده های چند هسته ای رایج ساختاری نامتقارن دارد و از این جهت نامتقارن نامیده می شود که فاقد هسته های هم تراز و همسان است و از یک هسته اصلی و چند هسته فرعی تشکیل شده است.به گفته IBMسل قدرتی بیش از پردازنده های هم دوره خود دارد(که شامل پردازندهX360 هم می شود
که از نوعی Power pcساخت خودIBMاستفاده کرده وحتی قابلیت های بیشتری هم دارد).کنار هم گذاشتن معماری یک پردازنده تک یا دو هسته ای کار و ایده بزرگی نیست و درمقابل چنین طرح بزرگ و جاه طلبانه و مغایر با نیاز امروزی برای رسیدن به اهدافی بزرگ شاید کاری درست نباشد.





چگونگی پیدایش وتوسعه سل :
اساسا ایده ساخت این پردازنده از بخش سرگرمی سونی (SCEI) است که برای PS3 برنامه ریزی شد . آغاز این ایده دقیقا از سال1999شروع شدموقعی که پدرPlayStationآقای Ken Kutaragiدر فکر به کامپیوتری می اندیشید که سیستمی داشته باشذ که همانند سیستم های بیولوژیکی(زیست شاختی)عمل کند . بعد از این ،ایده حق امتیاز این اختراع و اجرایی کردن آن توسط Takeshi yamazaki و Masakazu suzuokiدر سال2002ثبت شد.حال این طرح به این صورت است که سه شرکت بزرگ SONYو TOSHIBAو IBMروی آن کار میکردند.سونی وتوشیبا قبلا در ساخت PS2با هم همکاری کرده بودند ولی حال سونی می خواهد در این طرح جاه طلبانه با همکاری سه ابر قدرت و به کارگیری تمامی قدرت نیمه هادی ها بردنیای کنسول ها تسلط کامل پیدا کند.هدف این است که یک پردازنده جدید وهمه کاره بسازند.برای همینIBMمتخصص ترین شرکت در زمینه سخت افزار و دنیای نیمه هادی وارد این پروژه شد . با این حال که این طرح به عنوان یک کنسول بازی راهی خانه ها میشودولی در حقیقت یک کامپیوتر به تمام معنا بر پایه CELLاست.IBMهم برای تحقق دادن به این امر تیمی از بهترین طراحانش را جمع کرد تابتواند بهترین پردازنده تاریخ را برای هدفی که سونی دارد تهیه کندIBMهم صنعت فرایتد سیلیکونی را دارد و خیلی دیگر از شرکت های سخت افزاری بزرگ نظیرNvidia و (ati(AMD و Intel از معماری هایIBMاستفاده می کنند سونی و توشیبا هم در این میان با علم و دانش الکترونیک خود معماری نو و بهترین تکنولوژی را می آفرینند، هر یک از این سه شرکت محصولات و تفکراتی متفاوت دارند و با همکاری این شرکت ها همه ی احتیاجات یک پردازنده متفاوت برای کنسولی متفاوت ایجاد میشود.

حال نوبت به ایده ای جدید می رسد، این سه شرکت رسما در سال2000با هم شریک شدندوبالاخره در مرکزAustin(شهری در تگزاس)با حضور مهندسانی از هر سه شرکت در مارچ2001معماری را تقریبا طراحی و زمان بندی کردند.سرمایه گذاری عظیمی روی این طرح شد وقرارشد برای دو طرح 65نانو متری خط تولیدهایی در شرق fishkill و new york احداث کنند.این کار به IBM سپرده شد تا بهترین فرایند ساخت را طی کند ودر طرف دیگر سونی و توشیبا مامور طراحی وخرید وجمع آوری بهترین معماری های الکترونیکی شدند.یکی دیگر از تکنولوژی های برتر سونی HDTVبود ،فناوری Blurayآنها را مجبور ساخت تا بهترین و قدرتمند ترین تراسه ها را برای PS3بسازندتاه همه احتیاجات معماری بزرگ CELLرا برطرف کند و حال سه شرکت ،قدرتمندترین نیمه هادی ها وتکنولوژی هارا بکار برده اند تا یک ابر رایانه چند منظوره را وارد خانه شما کنند.آینده نگری و سل :
پیشرفت علم الکترونیک واحتیاجات ومصارف آن نیاز به معماری های قدرتمند وبهره ور دارد که باید بتوان از ان اطمینان حاصل کردوآینده خوبی برای آن پیش بینی کرد وخوشبختانه طرح نهایی سل این احتیاجات را برطرف کرد و این قابلیت ها را داراست، اما ضعف هایی هم دارد مثلا اینکه در کل یک پردازنده تک هسته ای است و دیگر ضعفی که دارد برنامه نویسی تحت سیستم بسیار پیچیده سل است که شاید کمتر برنامه نویسی با ان آشنایی داشته باشد و برای راحت شدن کار زمان زیادی لازم است. این چند مورد از ضعف های سل نسبت به پردازندهX360 است.
ساختار سل چگونه است؟
معماری سل به هیچ وجه شبیه ریز پردازنده هایی که امروزه دیده اید نیست ولی بیشتر به طرح های چندین پردازنده ای ابر کامپیوتر ها شبیه است.کمی شباهت به معماری پردازنده های گرافیکی امروزی دارد و همین با عث می شود بهترین بازدهی گرافیکی انجام گیرد و تحولی عظیم در صنعت گرافیک باشد و یکی دیگر از تفاوت های بزرگ این تکنولوژی همه کاره بودن این طرح است که قادر به انجام خیلی از کارها است،مثلا به تنهایی می تواندفیلم و صوت پخش کند وهم دکودینگ کند(decoding=دستوری را پیش از اینکه اجرای دستور قبلی تمام شود،شروع کند)می تواند کیفیت رنگ را کنترل کند، می تواند خطاها رابرطرف کند، می تواند نمایش را مقیاس دهی کند وحتی می تواند به جای پردازشگر گرافیکی با بازدهی فوق العاده عمل کند.همچنین قادر به انجام محاسبات فوق العاده سنگین در کمترین زمان است.سل همانند جهنمی از یک پردازنده متفاوت می ماند که به مقدار تئوری256 بیلیون نقطه شناور(giga flops)در یک ثانیه در فرکانس کاری 4گیگا هرتزاست.


IBMمعماری سطح های کش سل را همانند پردازنده ای power pcو powerخود طراحی کرده است.این سری پردازنده ها درسیستم های مکینتاش به کار میرود.از دیگر خصوصیات سل پشتیبانی از وکتورVMXاست این مشخصه سرعت محاسبات را افزایش می دهد می توان گفتVMXهمانند همان تکنولوژی های SSEوMMXاست که در پردازنده های امروزی دیده می شوندولی VMXخیلی کاربردی تر وپیشرفته تر است.
اجزای تشکیل دهنده سل وتوانایی های آن:

• یکPPE
  
• هشت SPE
  
• باس به هم متصل شده ی EIB
  
• واحد هدایت کنترولر حافظه ی در دسترس DMAC
  
• دو کنترولر حافظه ی XDR
  
• قادر به پردازش در فرکانس کاری 4 گیگا هرتزی
  
• پهنا باند حافظه ی 25.6GB/s
  
• پهنای باند ورودی و خروجی 76.8GB/s
  
• پردازش 256 گیگا فلوپس بر ثانیه
  
• دارای 235 میلیون ترنزیستور

مشخصات اخرین طرح سل را میبینید اما چرا از همین طرح برای PS3استغفاده نشد، شاید برای کاهش هزینه و یا کم کردن حرارت تولیدی باشد اماهمین هم برای نیاز روز خیلی زیاد است و حال چه می شد برای هوس بازی صنعت،علم و اقتصاد از طرح قدرتمند تر سل استفاده می شد.اما از سلی که در PS3به کار رفت ودارای 7 SPE و فرکانس کاری 3.2GHzاست بگذریم.با این حال ذکر شده که که سل با 6 SPE در مصارف الکترونیکی دیگربه کار خواهد رفت.همچنین IBMدر مصارف سرور از سل استفاده می کند وحتی در طرح های خود می خواهد از چندین سل استفاده کند که گیگا فلوپس را به واحد ترا فلوپس ببرد.
PPE :
عنصر تکمیل کننده نیرو است که موسوم به هسته های ریزپردازنده است که تکلیف SPEها را معین می کند که چه چیزی انجام دهند.دریک سیستم مبتنی بر سلPPE سیستم عامل و برنامه ها را اجرا می کند و درنتیجه درخواست ها به SPEها تحمیل خواهد شد . سل64 بیتی می باشدو از کش512 کیلو بایتی استفاده می کند.
SPE :
هر SPEپردازنده حامل خود را داراست بدین صورت که می تواند همانند یک پردازنده مستقل پرداز کند.هر SPEمی تواند32 گیگا فلوپس پردازش کند.SPEها هم دارای 256 کیلوبایت کش مستقل می باشند.طبق گفته ی IBMهر یک از SPEها 15 میلی متر مربع هستند که هرکدام 5 وات انرژی مصرف میکنند.هریک از SPEها می تواند128بیت در هر سیکل پردازش کند.حال اگر قدرت کل سل را بخواهیم به طور تئوری بدست آوریم باید تعداد SPEها را در128 ضرب کنیم. بدین منظور سل می تواند 1024بیت را در هر سیکل پردازش کند.
XDR :
سونی وتوشیبا در صنعتت نیمه هدی ها جستجو می کنند تا بهترین حافظه اصلی را برای PS3انتخاب کنند، قوی ترین تکنولوژی حافظه اصلی رم هم در این زمان Yellowstoneاست که به XDRتغییر نام پیدا کرد.این تکنولوژِی سری ترین تکنولوژی صنعت رم در زمان ساخت PS3بوده است.پس سونی هم قصد دارد تا بهترین باشدو لیسانس این تکنولوژی و همچنین لیسانس معماری flexioرا از طرف مخترع آن (شرکت RAMBUS) خریداری می کند.هر دوتکنولوژیXDR و flexio از معماری خاصی با نام Flex Phase استفاده می کنند که تراشه را قادر می سازد در مدت زمان کمتر وبا مصرف انرزی کمتر اقدام به سیگنال دهی کند.بیشترمعماری واحتیاجات سل توسط همین دو تکنولوژی برطرف گردید ومیتوان گفت که قدرت سل مدیونRAMBUSاست.
واما قدرت سل:
GeForce GTX78100قادر به پردازش حدودا45 گیگا فلوپس در هر ثانیه است و پردازنده اینتل پرسکات(3GHz) قادر به پردازش6 گیگا فلوپس در هر ثانیه است اما سل قدرتمند پلی استیشن دارای قدرت256گیگافلوپس در ثانیه است.

*امیدوارم مورد استفاده دوستان گرامی قرار گرفته باشد*

************************************************** ***************

[Castiel]

دوست عزیز منبع مطلب شما چه سایتی است؟

[IMAN4K]

سلام استاد شالیکاریان عزیز
مطالب فوق بخشی از کتاب پردازتده (نوشته محمد امین خلیلی است) است که از این لینک قابل مشاهده است.
البته بخشی کوچکی نیز از منیع ویکیپدیااست.از عدم درج منابع عذرخواهی می کنم