硬科技:簡報王與他們的產地:IBM Cell篇

2020.05.01 05:00PM
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照片中提到了PLAY STATION 3、簡報王與他們的產地、IBM Cell,包含了PS3、的PlayStation 2、索尼PlayStation 3、的PlayStation、索尼PlayStation 3 Slim

簡報時代背景:仗著PS3的氣勢,IBM亟欲讓其王牌RISC架構Power,推廣到無所不在的應用領域,PS3的心臟Cell處理器則是其開路先鋒。

源起於1975年「RISC之始祖精靈」IBM 801計畫的Power(Performance Optimization With Enhanced RISC)架構,與從1964年的IBM S/360一直發展至今日System Z的大型主機,並列為高階伺服器最具代表性的2大象徵,沒有之一。講的更精準一點,IBM那一狗票老對手幾乎都死光了,這世道真的是在比氣長。

隨著高效能處理器與先進製程的研發成本,持續水漲船高,IBM也希望可推廣手上長期這個鼎鼎大名的RISC,進入各位不同的應用領域,並建立可匹敵80x86的生態系統。在1991年與Apple和Motorola組成AIM聯盟,企圖將Power架構引入個人電腦市場,銷售量數以千萬計的家用遊戲主機,也成為藍色巨人覬覦的肥羊。

在2000年中,Sony電腦娛樂(SCEI)、東芝(Toshiba)和IBM成立STI聯盟,產品設計中心於2001年3月開張營業,集結了來自這3家公司的400位工程師,著手打造IBM的Cell處理器,並將作為PS3主機的心臟。IBM擺明要藉由日本人的資金和遊戲主機的銷售量,作為革命性產品的發展基礎。

在2001年5月歸檔的某份專利權,就徹底的掀開Cell處理器的設計理念與應用展望。請各位務必記得,在21世紀初期,正好是網格運算(Grid Computing)震天價響的高峰,IBM寄望透過Cell處理器,將程式與資料都打包成獨立的「細胞(Cell)」,在網路上分散到其他的電腦處理,實現「世界大同」的理想—當然最後沒有成功。

照片中提到了101、Cell Cell Cell Cell、Cell Object (Program+Data),包含了畫畫、畫畫、線、角度、/ m / 02csf

根據此專利權,Cell處理器的結構如下:

  • 4個PE(Processing Element)。
  • 每個PE有一個作為系統管理者的PU(Processing Unit),8個用來作SIMD運算的APU(Attached Processing Unit,不是AMD的Fusion),與進行遠端記憶體存取的DMAC(Direct Memory Access Controller),PE Bus連接所有功能單元。

PU是後來Cell的PPE(Power Processing Element,1個64位元單核雙執行緒的PowerPC核心),APU則是SPE(Synergistic Processing Unit),PE Bus就是EIB(Element Interconnect Bus)。熟悉PS3的科科們應該都會有一股親切感。

照片中提到了-315、DRAM、301,包含了內嵌硬件、技術圖紙、產品設計、家具類、字形

APU內建了獨立的128個128位元暫存器檔案與256kB區域記憶體。

照片中提到了402、420、410,包含了圖、技術圖紙、紙、設計、產品設計

每個PE都透過DMAC存取主記憶體,也提供了讓其他Cell處理器遠端存取的交換器。

照片中提到了1210、-1210、1210,包含了圖、畫畫、線、角度、/ m / 02csf

SPE將存放在256kB區域記憶體的資料,標上其ID號碼與載入回存位址,再遠端寫回主記憶體。

照片中提到了-1722、-1712、1714,包含了畫畫、畫畫、電腦、數據、輸入輸出

這就是「Cell」運算工作包的細節結構,包含程式與資料等相關資訊,可獨立交由任何1顆Cell處理器的SPE處理。

照片中提到了-2308、Header、-2320,包含了角度、線、角度、點、汽車

如果按照專利權的原始描述,時脈4GHz擁有32個SPE的Cell處理器,其32位元單精確度浮點運算的理論效能將高達「1T」,而這件里程碑實際上遲至2008年AMD Radeon HD 4800 系列(R700)才達成。

2005年初正式發表的初代Cell處理器,卻只有四分之一的規模,讓不少人大失所望。更糟的是,PS3採用的Cell,基於良率因素,可用的SPE還少了1個,剩下7個,一整個遜掉。

照片中提到了Cell – Cluster on a Chip、SPEO、SPE1,包含了圖、產品設計、產品、角度、線

SPE的內部結構,毫無意外,早就被2001年的專利權爆破的一乾二淨。

照片中提到了UNCLAS SIFIED、Slide 9、SPE Highlights,跟洛斯阿拉莫斯國家實驗室有關,包含了網頁、網頁、儀表、區域、屏幕截圖

IBM理所當然的設法讓Cell普及化,不限於PS3。

照片中提到了UNCLASSIFIED、Slide 14、Cell/B.E. based Systems: SCEI, IBM, Mercury, ..,跟洛斯阿拉莫斯國家實驗室有關,包含了輸出設備、彼得·霍夫斯提、印度理工學院馬德拉斯、班加羅爾國際信息技術研究所、代爾夫特工業大學

在2004年,IBM開始高喊「Power Everywhere」,2005年的微軟Xbox 360,也成為IBM的囊中物,其三核心PowerPC處理器「Xenon」衍生自Cell的PPE。

照片中提到了XBOX 360、XBOX 360,包含了Xbox 360、微軟Xbox 360、GameStop Inc.復古Xbox 360 S戰爭機器320GB、微軟Xbox 360 S、Xbox One

在2008年,IBM發布Cell處理器的64位元雙倍精確度強化版PowerXCell 8i,並應用在IBM的刀鋒伺服器QS22,世界第一台Linpack達成1 Peta flops 的超級電腦Roadrunner(6563顆雙核AMD Opteron,12240顆IBM PowerXCell 8i)。那年「賽豬公效能功耗比」的綠色超級電腦500大(Green500)名單,IBM的PowerXCell 8i獨占前3名及5至7名,相當風光。

照片中提到了UNCLAS SIFIED、Slide 12、Enhanced BE ( DDR2 & an SPE with enhanced DP-FLoat ),跟洛斯阿拉莫斯國家實驗室有關,包含了洛斯阿拉莫斯國家實驗室、屏幕截圖、儀表

IBM也在當年宣示要繼續投入Cell處理器的研發,2010年將出現32 SPE、單晶片1T Flops效能的完整版。

照片中提到了Cell Broadband Engine Architecture TM Technology、Next Gen、(2PPE'+32SPE'),包含了圖、產品設計、產品、角度、線

照片中提到了Cell Broadband Engine Architecture Blades、IBM BladeCenter QS20 and beyond、Target availability: 1H10,包含了圖、網頁、儀表、組織、線

但是... 後來呢?就通通不見了。兇手是誰?就是IBM口中「越來越像Cell」的GPU。

尤其是自從2006年NVIDIA推出G80(Tesla 1.0)和CUDA,GPGPU靠著顯示晶片的巨大市場規模急速成長,讓Cell這種為了網格運算而生的特殊處理器架構,就變得毫無競爭優勢了。

照片中提到了UNCLAS SIFIED、Slide 25、Evolution of nVidia GPUS toward Generalized Purpose,包含了組織、角度、晶體管數、網頁、線

同時期一同與Cell殉情者,還有AMD對Fusion的雄大野心,與Intel瘋狂的「x86架構顯示卡」Larrabee。

照片中提到了UNCLAS SIFIED、Slide 20、AMD Fusion,跟洛斯阿拉莫斯國家實驗室有關,包含了網頁、網頁、儀表、區域、字形

照片中提到了UNCLAS SIFIED、Slide 24、

Cell之所以會在21世紀初期引起如此熱烈的期待與吸引了眾人的目光,特別是關注遊戲產業的媒體與相關工作者,簡直是集體高潮了好幾年(筆者打死不會承認自己也曾經是其中的一份子),背後的心理因素不外乎「以前你們都說遊戲機的技術難登大雅之堂(2001年Xbox直接沿用個人電腦架構,增強了這種刻板印象),現在總算有機會揚眉吐氣了哈哈哈哈哈」。

結果PS4和Xbox One之後,通通都「AMD Inside」了,有夠諷刺,實在很讓人感到科科。

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