IBM的多核心Cell處理器可提供優異視訊處理效能

Cell處理器是IBM、Sony和Toshiba等公司，針對新一代遊戲機所共同合作開發的多核心處理器，目前已經應用於Sony的PS3遊戲機中。日前在新竹舉行的大型積體電路技術、系統暨應用研討會(VLSI-TSA)上，來自IBM日本公司全球工程解決方案部門的資深工程師Hiroki Nakano博士，針對Cell處理器的架構設計及未來應用方向做了詳盡的說明。

Hiroki Nakano表示，Cell處理器是以Cell Broadband Engine(細胞寬頻引擎，Cell BE)為基礎的多核心處理器，可為多種應用提供高效能的處理效能。它在3.2GHz執行的最高效能可超過200 Gigaflop。透過大量數據的平行處理能力，使得Cell BE對於即時影像處理應用能夠顯示出極佳的效果。

從架構上來看，Cell BE包含兩個不同類型的處理器單元，一個是PowerPC處理器單元(PPE)、另一個是協同處理器單元(Synergistic Processor Element，SPE)；而一個Cell BE中具備一個PPE以及八個SPE。Hiroki Nakano解釋說，PPE是一具備傳統虛擬記憶體子系統的通用型處理器，它可用來執行作業系統、處理Cell BE的一般工作負載以及管理SPE的特殊工作負載。而每一個SPE則包含一個SPU(Synergistic Processing Unit)以及256KB的本地儲存(LS)。

Hiroki Nakano表示，SPE利用一特殊的SIMD指令集並透過非同步的直接記憶體存取(DMA)，以便於在主記憶體和LS之間移動資料。PPE和SPE之間則透過主記憶體以及EIB(單元互連匯流排)相互溝通。他強調，由於採取多核心架構，因此其軟體編程方式與傳統單核心架構不同，設計人員必須考慮如何將應用程式在PPE與SPE之間劃分，才能進行適當的設計。

Hiroki Nakano指出，此架構對於視訊、影像處理等領域的應用可呈現出極佳的效能，也因此除了目前在遊戲機的應用之外，對於汽車電子設計、H.264視訊transcoding、醫療影像處理等應用，都正在積極的開發。

而對於Cell BE的未來發展藍圖，他表示，目前規劃朝兩個方向發展。一個是再持續透過製程微縮，開發出效能更高的處理器。自去年採90nm SOI技術的Cell BE問世後，今年將推出65nm版本的產品，預計到2010年完成45nm產品的開發。而另一個發展方向則是，維持在65nm的製程技術，但透過設計規則的改善，以開發出成本更低的方案，以擴大其應用範圍。

Cell BE包含一個PPE及八個SPE