Микропроцессор Cell и будущее платформы IBM POWER

В интервью редактору отдела аппаратных средств «BYTE/Россия» Александру Николову директор по продажам аппаратного обеспечения IBM EE/A Сергей Бугрин осветил основные моменты, связанные с перспективами развития платформы IBM POWER в разрезе выхода на рынок микропроцессора Cell.

«BYTE/Россия»: Сергей, можно ли рассматривать процессор Cell в качестве
магистрального направления развития процессорной архитектуры POWER?

Сергей Бугрин: Cell Broadband Engine (CBE) — новая архитектура, ставшая
расширением 64-разрядной архитектуры POWER. Процессор с архитектурой CBE представляет
собой однокристальное микропроцессорное устройство размером не больше ногтя,
объединяющее девять процессоров, которые совместно используют единую оперативную
память. Процессорная архитектура CBE включает следующие компоненты: управляющий
процессор на базе архитектуры POWER (PPU), совместно с которым работают восемь
(или более) процессорных элементов Synergistic Processor Unit (SPU) с архитектурой
SIMD, и расширенный набор команд DMA для эффективного обмена информацией между
процессорными элементами. Применение этой многоядерной архитектуры вместе со
сверхскоростными коммуникационными средствами обеспечивает работу в реальном
времени благодаря радикальному сокращению времени отклика — во многих случаях
в десять раз по сравнению с новейшими процессорами для ПК.

«BYTE/Россия»: Будет ли IBM и в дальнейшем ориентироваться на архитектуру
POWER?

С. Б.: Безусловно. Корпорация IBM добилась значительных достижений в
области архитектуры IBM POWER и в рамках инициативы POWER Everywhere. На основе
архитектуры POWER IBM создала инновационные решения в следующих областях: во-первых,
материаловедение — проектирование и создание более быстрых систем с пониженным
тепловыделением и уменьшенными размерами; во-вторых, первый двухъядерный процессорный
кристалл, более чем в три раза обгоняющий по производительности конкурирующие
продукты, — первый и единственный на рынке в течение почти трех лет; в-третьих,
виртуализация — первая реализация мэйнфреймоподобной технологии «микроразделов»,
позволяющей исполнять несколько систем на одном процессорном кристалле.

Кроме того, на базе архитектуры POWER корпорация IBM создала суперкомпьютер Blue Gene, реализовала технологические инновации в игровой отрасли (помимо процессора Cell), формирует экосистему Power.org, которая объединяет более 8 тыс. разработчиков, создающих самые разнообразные продукты — от устройств караоке до принтеров, — и ведет другие революционные компьютерные проекты. Помимо прочего, архитектура POWER стала ведущей платформой на рынке Unix-систем.

Процессоры Power PC, POWER4 и POWER5 используются во многих современных линейках серверов IBM eServer, включая семейства IBM eServer iSeries, pSeries, OpenPower и BladeCenter, в системах хранения IBM и во многих других системах. IBM продолжает развивать это направление — в настоящее время ведутся работы над созданием процессора POWER6.

«BYTE/Россия»: В настоящее время процессор Cell используется в игровых
устройствах. Существуют ли другие области его применения?

С. Б.: Архитектура Cell Broadband Engine идеально подходит для игровых
систем и для выполнения ресурсоемких вычислительных нагрузок, в общем случае
характерных для мультимедийных приложений, а также для физических и биологических
задач.

В целом процессоры семейства IBM POWER, как известно, используются во многих областях. Суперкомпьютер BlueGene, сетевое и коммуникационное оборудование, в том числе маршрутизаторы и коммутаторы для Интернета, марсоход Mars Rover, устройства потребительской электроники (например, телевизионные компьютерные приставки и упоминавшиеся игровые консоли), сотовые телефоны и даже системы управления дорожным движением — все вышеперечисленные системы имеют одну общую черту: они используют или могут использовать микропроцессоры с системой команд IBM POWER.

«BYTE/Россия»: Какие выгоды даст пользователям применение процессоров
Cell, ожидаются ли новые решения?

С. Б.: IBM, Sony Group и Toshiba 9 ноября 2005 г. впервые предоставили
доступ к всеобъемлющему набору средств разработки ПО (SDK) для архитектуры Cell,
в числе которых расширения для ОС Linux, оптимизированные для максимальной реализации
мощных графических возможностей процессоров Cell. Этот набор средств разработки,
включающий более 156 тыс. строк программного кода и более 1000 страниц подробной
документации, — важнейший компонент инфраструктуры Cell, который предоставит
разработчикам доступ к полному набору инструментов для создания ПО, к документам
и ресурсам, а также позволит максимально использовать потенциал архитектуры
Cell Broadband Engine.

На сегодняшний день компании Sony и Toshiba обсудили свои планы интеграции процессоров Cell в широкий ассортимент устройств, включая бытовые карманные компьютеры, мобильные телефоны, кластерные серверы, телевизионные системы высокой четкости (HDTV) и, естественно, ожидаемые с нетерпением игровые консоли PlayStation 3. Кроме того, корпорация IBM совместно со своими заказчиками реализует на базе архитектуры Cell концепцию «суперкомпьютер на чипе» для систем с высокими требованиями к графической производительности, включая медицинские системы визуализации и системы проектирования автомобилей.

«BYTE/Россия»: Что можно сказать о совместимости архитектуры Cell с
программным обеспечением (ОС и приложениями)?

С. Б.: Архитектура Cell Broadband Engine не связана с определенными
операционными системами, более того, она способна одновременно поддерживать
несколько ОС. На базе этой архитектуры могут функционировать игровые системы
нового поколения с радикально повышенным уровнем реалистичности, домашние центры
управления потоковым медиа-контентом, системы для создания и распространения
цифрового контента, усовершенствованные системы визуализации и суперкомпьютеры.

Как уже упоминалось, в ноябре 2005 г. компании IBM и Sony Group выпустили новые
программные компоненты и документацию, включая расширения ОС Linux, для архитектуры
Cell Broadband Engine (CBE). Эти ресурсы можно получить на Web-сайте developerWorks
(http://www.ibm.com/developerworks/power/cell)
— форуме IBM для разработчиков — и через суперкомпьютерный центр Барселонского
университета.

Открывая обширный массив технических спецификаций по архитектуре CBE разработчикам ПО, бизнес-партнерам, учебным заведениям, исследовательским организациям и потенциальным заказчикам, компании IBM, Sony Group и Toshiba продолжают тем самым активно стимулировать создание приложений на базе этой архитектуры.

Цель этой деятельности — создать развивающееся сообщество энтузиастов и новаторов в области архитектуры Cell Broadband Engine, которое поможет всем заинтересованным сторонам быстро оценить возможности этой архитектуры и применить их на практике.