IBM, Sony en Toshiba onthullen Cell-processor

IBM, Sony en Toshiba hebben vandaag op ISSCC 2005 in San Francisco meer technische details onthuld en zelfs een demonstratie gegeven van de Cell-processor, het kloppend hart van de PlayStation 3 en andere toekomstige multimediaproducten. Er gaan een hoop wilde verhalen rond over Cell. Voornamelijk gevoed door de marketingafdeling van Sony meldden veel sites vandaag dat de chip krachtiger is dan de gemiddelde supercomputer, vanwege het grote aantal gigaflops dat het ding in theorie kan leveren. Het grootste deel van deze kracht put de Cell uit acht "Synergistic Processor Elements": gespecialiseerde vectoreenheden die globaal het idee van bijvoorbeeld SSE of AltiVec volgen, maar nog eenvoudiger zijn opgebouwd. Deze elementen hebben ieder twee pipelines, waar getallen in groepen van vier doorheen worden gestuurd. In totaal kan de 234 miljoen transistors tellende chip in iedere klokcyclus dus 64 getallen verwerken. Met een verwachte frequentie van meer dan 4GHz met 65nm-productie is het niet moeilijk om te zien waar de verhalen over de enorme rekenkracht van 256 gigaflops vandaan komen. De vandaag gepresenteerde chip was overigens nog met 90nm-transistors gemaakt, waarvan geen kloksnelheid werd genoemd.

Close-up van een Synergistic Processor Element

Een ander innovatief punt van de architectuur is de strakke koppeling tussen de eenheden onderling; de zogenaamde Element Interconnect Bus. Deze bestaat uit vier 128-bits brede ringen tussen de cores, ondersteund door een 64-bits tagbus op halve kloksnelheid. Iedere core heeft daarnaast 256KB aan cache tot zijn beschikking, dat is getest tot snelheden van 5,4GHz. Naast de slimme interne bus heeft de chip ook een bloedsnelle externe interface om verbindingen met andere Cell-chips te kunnen leggen. Met behulp van Rambus' XDR en FlexIO-technologie is een bus met een bandbreedte van maar liefst 100GB/s gerealiseerd. Om het stroomverbruik binnen de perken te houden heeft Cell tien digitale thermometers aan boord en is de 221mm² grote plak zand verdeeld in vijftien afgescheiden gebieden die apart geregeld kunnen worden qua stroomverbruik. Of dit al de techniek van Transmeta is werd niet bekendgemaakt.

De volledige Cell

De SPE's kunnen echter lang niet alles. Om er optimaal gebruik van te kunnen maken moet een algoritme goed parallelliseerbaar zijn, beschreven kunnen worden in termen van floating point vectoren en weinig tot geen vertakkingen hebben. De grootste uitdaging voor Sony en ontwikkelaars van software voor Cell is dus het vinden van manieren om de gespecialiseerde eenheden op een nuttige manier in te zetten, zonder dat het programmeer- en testwerk te veel tijd in beslag gaat nemen. Als het een programma niet lukt om de SPE's te benutten dan zal er van de 'supercomputerkracht' van de chip namelijk ook ineens een heel stuk minder overblijven. Hoewel er met name op het gebied van multimedia een hoop geschikte toepassingen liggen voor een chip als Cell, beseft ook Sony zelf dat de krachtige SPE's verre van alleskunners zijn. Daarom zit er naast de acht vectoreenheden ook een normale IBM PowerPC-core aan boord, en zal er in de PlayStation 3 een GPU van nVidia zitten.

Reacties (85)

[Verwijderd]

Daarom zit er naast de acht vectoreenheden ook een normale IBM PowerPC-core aan boord

het lijkt erop dat er een POWER 5 lite + Altivec/VMX/"Velocity Engine" als core gebruikt wordt, de core heeft 2 threads. misschien kunnen we binnenkort ook de G6 voor apple verwachten?

""" Contains 64-bit Power ArchitectureTM with VMX that is a dual thread SMT design """

bron: ms word document van scee (sony):
http://www.scee.presscentre.com/imagelibrary/downloadMedia.asp?MediaDe tailsID=25555

, en zal er in de PlayStation 3 een GPU van nVidia zitten.

ik weet niet of er een _GPU_ van nvidia in de PS3 zit, wie weet wordt er nvidia Intellectual property op de SPE's gedraaid? of er wordt een gedeelte van de 3D gfx rekensommen op de SPE's gedraaid en een low level gedeelte op een wat simpele, stripped down GPU...

edit:
@Wouter
nooit ergens expliciet gezien dat het om een fysieke GPU ging altijd ging het over IP samenwerking/overeenkomst etc. vergelijk het met de huidige PS 2 daar zit ook geen discrete GPU in maar wordt alles uitgerekend op eigen Sony/MIPS (?) cores. misschien gaan ze nu dezelfde route volgen alleen dan met "software"/IP 3d algorithmen van nvidia die op de SPE's draaien..

[edit2]@Wouter
van het sony persbericht :

“In the future, the experience of computer entertainment systems and broadband-ready PCs will be fused together to generate and transfer multi-streams of rich content simultaneously. In this sense, we have found the best way to integrate the state-of-the-art technologies from NVIDIA and SCEI,” said Ken Kutaragi, executive deputy president and COO, Sony Corporation, and president and Group CEO, Sony Computer Entertainment Inc. “Our collaboration includes not only the chip development but also a variety of graphics development tools and middleware, essential for efficient content creation.”

"integrate state-of-the-art technologies from NVIDIA".. absorberen van GPU in de CELL?

nvidia heeft het over custom GPU maar dit hoeft niet een discrete GPU te zijn. ik verwacht echt dat een significant gedeelte van de PS 3 3d gfx pipeline op de PSE's draait maar we zullen zien :-)
[/edit2]

[edit3]

nog een leuke vergelijking om het CELL vs GPU verhaal wat in perspectief te zetten... :

nvidia ultra 6800 GPU:
die size : 287 mm^2
GFLOPS : 41,6 GFLOPS

IBM CELL :
die size : 221 mm^2
GLFOPS : 256 GFLOPS

qua GFLOPS past het makkelijk een GPU van nvidia te absorberen. waar zou je die gigantische hoeveelheid CELL GFLOPS anders voor inzetten dan voor visueel geweld? en dan ook nog het verhaal dat er 4 CELLS in een playstation 3 gaan.. totaal 1000 GIGAFLOPS!!! (1 TERAFLOP)... ik voorzie dat er nvidia 3d algorithmen op de SPE's gaan draaien met een custom sony framebuffer/PAL/NTSC/HD TV chip als backend...

overigens :

AMD opteron 90nm/SSE2/3
die size : 115mm^2
GLFOPS : 10 GFLOPS


[/edit3]

[Wouter Tinus]

Het wordt een losse GPU voor zover ik heb begrepen, maar wel een speciaal ontworpen versie die direct aangesloten kan worden op die Cell-interconnects.

edit:
Dan heb je blijkbaar nooit veel over die overeenkomst gelezen. Alle bronnen die ik kan vinden (inclusief het originele persbericht) hebben het over een custom GPU. Dat Sony er ook aan meewerkt en hem zelf gaat produceren kun je opvatten als een overdracht van IP (hoewel het onduidelijk is hoeveel inzicht ze krijgen in nVidia's techniek, om een chip te bouwen hoef de architectuur niet te kennen), maar het is in ieder geval niet zo dat Cell zelf grafische dingen gaat doen.

[miw]

Die Cell interconnect waar de GPU op wordt aangeslotem is een van de meer interessante aspecten van dit ontwerp. De tag-bus impliceert dat delen van de 256KByte lokaal geheugen van een Cell processor ook als shared geheugen geconfigureerd kunnen worden.
Overigens bevat die 256 KByte ook de programma instructies voor de cell processor. De bandbreedte van die bus is behoorlijk wat lager dan de throughput van alle Cell processoren samen (1TByte/sec processing throughput tegen 64GByte/sec interconnect bus transport rate).

[aval0ne]

ik weet niet of er een _GPU_ van nvidia in de PS3 zit

Er zit wel een nvdia gpu in de PS3. Misschien was het persbericht niet echt duidelijk voor jou, maar het interview op xbitlabs (http://www.xbitlabs.com/a...rial/display/ces2005.html) maakt veel duidelijk:

As you know we don’t talk about next generation products but it’s our next generation of GPU. And we’ve been working with them to produce a customized version that is customized specifically to connect that to the cell processor, so that they could work together...

...there is not much we can say about the actual technology itself. First, because we don’t talk about our new technologies. We will be rolling a new graphics solution out as a GPU in addition to what we are doing with Sony...

...with Sony, it’s a licensing deal. Sony will actually be manufacturing the chip themselves...

Niks nieuw hier, nv maakt zelf geen chips, of het nu tmsc, ibm of sony is maakt niet uit

And because we’ve been working on this next generation GPU, we have already been developing a lot of that material. So, I think in that sense compared to how Sony did it before, they did that in-house: they had to normally develop the technology, but then also develop all the tools for the platform to actually give to the developers to create content. There is an advantage to them in not having to do that. They can work with us because we are developing prototype anyway.

De laatste zin zegt alles. Het gaat dus over een volledige GPU.

[Verwijderd]

Dit kan wel eens een nieuw era in de computerwereld inluiden. Als de effectieve performantie goed zit en er is makkelijk voor te ontwikkelen dan moeten Intel en AMD opletten.

Geheel toevallig heb ik morgen een examen geavanceerde processorarchitectuur en het valt me nog steeds op hoe weinig echte vooruitgang er is geboekt de laatste jaren. De kloksnelheid schaalt zowiezo mee met de miniaturizatie, en voor een verdubbeling aan transistors krijg je amper 20% snelheidswinst en een overgecompliceerd ontwerp.

Cell slaat een nieuwe richting in door juist zo simpel mogelijke cores te gebruiken en veel van de complexiteit naar de programmeur en compiler te verschuiven. Dat laatste heeft in het verleden al vaak gefaald dus hopelijk stelt IBM/Sony de allerbeste tools ter beschikking...

[defiant]

Cell slaat een nieuwe richting in door juist zo simpel mogelijke cores te gebruiken en veel van de complexiteit naar de programmeur en compiler te verschuiven

Als het alleen naar de compiler verschuift, geen probleem.

Maar ik denk dat geen enkele game programmeur voor de console zit te wachten op meer complexiteit. De kracht van de console zit hem in de development tools waardoor game bedrijven zich kunnen richten op de gameplay, met high level api's.

Ik ben het met je eens dat er te weinig aan software optimalisatie wordt gedaan, maar voor de console is het denk ik niet haalbaar, het is meer iets voor de PC.

Het probleem is dat ieder game bedrijf voor de ps3 een specialist moet hebben opleiden voor de Cell processor, en aangezien Sony (mischien xbox 3 ook?) de enige zijn die dit tot nu gebruiken zal het de begin aanloop veel tijd vergen.

Al met al ben ik wel positief over meer complexiteit richting compiler/programmeur, maar de console lijkt me het verkeerde uitgangspunt.

[Gé Brander]

Als de PS3 uit is zal het echt nog wel een jaar of twee drie duren voordat de echte mogelijkheden gebruikt kunnen worden van deze nieuwe architectuur. Je zag ook aan de PS2 en XBOX dat het even duurde voor de games kwalitiatief beter werden qua beeld en performance.

[Verwijderd]

Je moet wel weten dat men "as we speak" al bezig is met games voor de PS3.
O.a. Polyphony is volop bezig met GT5, Rockstar met de nieuwe GTA en EA met een hele catalogus aan sportgames.

[boesOne]

Dit kan wel eens een nieuw era in de computerwereld inluiden. Als de effectieve performantie goed zit en er is makkelijk voor te ontwikkelen dan moeten Intel en AMD opletten.

Inderdaad. Sony, IBM en Toshiba gaan hem ook voor digitale televisies en andere apparatuur inzetten.
Enige visie kan je ze niet ontzeggen. Volgens mij is dit voor t eerst dat er een soort van CPU unit gemaakt is die zo in elkaar zit dat je er erg makkelijk meer aan elkaar kan knopen naar gelang je meer power nodig hebt.

Nu zijn de verhaaltjes over t aantal Gflops kul. Een beetje DSP haalt dat ook, maar wel voor een erg specifieke taak. Desktop comuting is juist 'van alles een beetje' dus dan haalt ie nooit zijn max.

[Verwijderd]

Wat ik hier zie is veel marketing kul... veel te veel speculaties over 'wat zou kunnen'.

Jongens (en meisjes), pas als we het ding in werking zien weten we of al die flauwekul ook inderdaad zo presteerd als wat ze nu beloven.

Bedenk wel Microsoft is écht niet gek! Zij laten de XBOX heus niet onder sneeuwen door de PS3 en kwa performance en grafische capaciteiten zul je straks zien dat ze elkaar niet veel zullen ontlopen.

Maar goed.... eerst zien dan geloven, geldt hier meer dan ooit!

Het moet immers wel betaalbaar blijven!
Er is ooit uitgerekend dat een gemiddeld persoon met een spelcomputer ongeveer in de periode dat hij een bepaalde console heeft 10 spellen in totaal koopt.

Daarnaast is bekend dat de console met verlies wordt verkocht, maar dat de omzet hem voornamelijk in de software (lees licentierechten) zit.

Een console moet voor de massa bereikbaar blijven dus betaalbaar zijn. Oftewel als de ontwikkelingskosten uit de hand lopen wordt de prijs van de console te hoog. De performance is wordt daarmee dus afhankelijk gemaakt van wat die console uiteindelijk mag gaan kosten.

[Verwijderd]

houd er ook rekening mee dat hij niet alleen voor de PS3 gebouwd is. de bedoeling is dat hij breeder ingezet gaat worden. als de PS3 dan met verlies verkocht word, maar de andere Celletjes met een behoorlijke winst zijn ze toch weer klaar. de mensen moeten de games dan nog kopen en hoe meer celletjes er gemaakt worden, hoe goedkoper per celletje die celletjes worden


/einde celletjes mode

[Buck Naked]

Nou de vertex berekeningen en dus polygoon performance worden door de Cell berekend.
Aangezien die zowat een bodemloze put aan rekenkracht heeft zal de polygooncount een vertex shader complexiteit onwerkelijk hoog zijn en moet je niet straks raar op je neus kijken als Finding Nemo en the Incredibles graphics realtime kunnen en de PS3 5 tot 10x of misschien zelfs meer kracht heeft als de Xbox 360 (naam van de Xbox 2).

De PS3 krijgt toch 4 Cell's met ieder 256Gflop/s?
Vandaar ook dat Sony zei dat de PS3 1Tflop/s kan.

[Verwijderd]

'... raar opkijken als Finding Nemo etc...'

Toy Story is al 10 jaar oud. No way dat je met wat voor videokaart dan ook die Graphics van toen nu real-time kan berekenen.

Tussen TS en Finding Nemo/Incredibles zit zo'n 10 jaar. Ik vrees dus dat we zelfs over 10 jaar die graphics niet eens realtime kunnen berekenen, tenzij de ontwikkelingen flink gaan versnellen....

[stewie]

Toy Story zou je nu in real-time kunnen doen.
Nvidia liet in 2001 een demo zien van de Pixar Lamp demo in real-time op een Nvidia 3Ti en deze gebruikte dezelfde shaders en models als Toy Story.

[Verwijderd]

Hoeveel Gflop/s kan dan bijvoorbeeld een AMD 3000+ 64bit aan?

[Verwijderd]

Geen idee, maar een 6800 zou 50 Gflop/s moeten kunnen doen. Da's dus 2.5 keer langzamer. Het is echter ook appels met peren vergelijken. Zo is de hoeveelheid informatie op een grammofoonplaat miljoenen keer groter dan op een CD. Iedereen weet echter dat deze stelling nergens op slaat en dat je niet zo kunt zien.

Tussen haakjes, Zitten die Cel dingen ook niet in de Xbox 3? Xbox gebruikt immers ook een custom chip van IBM.

[beantherio]

Tussen haakjes, Zitten die Cel dingen ook niet in de Xbox 3? Xbox gebruikt immers ook een custom chip van IBM.

Nee, Microsoft krijgt een heel andere processor tot zijn beschikking. Ik meen dat dit een PPC-variant is die compleet apart ontwikkeld is.

Het zou natuurlijk ook een beetje vreemd zijn als Sony zijn grote concurrent op console-gebied zomaar zijn meest geavanceerde technologie in handen zou geven

[Countess]

ongeveer 4gigaflops ofzo. maar hangt ook van de taak af, maar minimaal 4gigaflops. deze 256gigaflops die hier geven worden kan hij alleen halen met de taken waarvoor hij gespecializeerd is, net als een vid kaart er tot 40 of meer gigaflops kan halen maar dan alleen in 3d berekening.

[punica]

Voor meer info, zie:

http://www.blachford.info/computer/Cells/Cell0.html

Dit is een stukje dat gaat over de diepenliggende achtergrond, op basis van de orginele patenten.

Zijn er al elementaire verschillen te vinden, tussen het orgineel en deze versie??

[Verwijderd]

Informatief doch een hoog "Amiga rulez", "Linux will crush Windows" gehalte.

Je ziet de schrijver als het ware genieten terwijl hij een scenario beschrijft waarin Cell technologie het magische wapen is waarmee de jarenlange heerschappij van de PC ten einde komt. misschien heeft ie wel gelijk, lijkt me wel een beetje sterk.

Valt me sowiso op dat iedereen klakkeloos achter de marketingafdeling aanloopt van Sony. ("emotion chip" - anyone?)

Kort samengevat hebben we het hier over een schaalbare vector processor. Ik denk dat het zeker zijn nut zal hebben, maar verwacht er nou ook niet te veel van jongens

Gewoon meer van hetzelfde maar dan beter dus. En nee - je hoeft je super computer nog niet op ebay te zetten. Je kunt de chips voor geen meter vergelijken. Een 6800 GPU is ook niet sneller dan 40 Athlon 64 processoren. Ja wel als je 3D graphics laat tekenen, maar echt niet in alle situaties.

[n4m3l355]

natuurlijk de amiga ruled, maar daarnaast deze chip is een inovatief stukje techniek wat je niet moet onderschatten, er zijn geen vergelijkbare chips. natuurlijk je stelling van gpu/processor klopt wel maar denk wel dat ding gemaakt is voor hoge grafische eisen, dit zou ook interessant zijn voor nog een tal van andere toepassingen bv. extreem renderwerk of andere extreme primaire berekeningen. voor gewone software is deze chip inderdaad niet zo krachtig maar nog steeds iets wat je nie tmoet onderschatten. sony & ibm hebben hier veel tijd en geld in gestoken en het is dan ook absoluut niet de bedoeling dat dit een ps3 only processortje wordt, daar is het te duur voor

[Verwijderd]

De reden dat er geen vergelijkbare chips zijn (in dit segment) is dat er nauwelijks toepassingsmogelijkheden zijn voor dit type chip. Zo expliciet parallel (8 threads) programmeren zonder pad-logica (herhalingen en condities), dat kan bijna voor geen enkele applicatie.
Ik kan me voorstellen dat het nut heeft bij standaard taken bij het opbouwen van een scherm, voor FSAA heeft het wellicht ook zin, maar als je ziet dat de trend bij videokaarten juist is om herhalingen en condities mogelijk te maken en uit te breiden, vraag ik me af wat de zin is van dit soort processoren in een moderne games console (Zeker als die nog aan een ouderwetse lage-resolutie tv komt te hangen).

[PuzzleSolver]

Reactie op Roarman.

Deze chip is voornamelijk interesant voor 3D games voor het doorrekenen van projectielen objecten etc. De kunst wordt om de game engine er ook optimaal voor te gebruiken. Verder is het ding vast ook wel als supercomputer inzetbaar op bepaalde fronten (doorrekenen van weerkundige modelen etc). Alleen moet dan waarschijnlijk ook die software eerst hiervoor aangepast worden en dan is de vraag hoeveel cores krijg je tegelijk an het werk.

En volgens mij is er wel iets vergelijkbaars, namelijk de T&L units op GPU's die bestaan ook uit meerdere vector eenheden en kunnen ook meer GFLOPS verwerken dan een P4. Alleen zijn deze nog beperkter in opzet en nog statischer in gebruik.

http://www2.tweakers.net/nieuws/34134

[Verwijderd]

HDTV's zijn al in opkomst, zeker in VS. Hierdoor zullen ook de consoles vroeg of laat aan die resolutie moeten geloven!

[obme_ief]

het hypen gaat iig al weer gestaag...

[cc bcc]

Daarom zit er naast de acht vectoreenheden ook een normale IBM PowerPC-core aan boord, en zal er in de PlayStation 3 een GPU van nVidia zitten.

Die PowerPC core is alleen een controller voor de 8 SPE's. Ook interessant is dat hij waarschijnlijk maar 30 W zal verbruiken.

linkje

[Verwijderd]

PS3 wordt in HELE grootte aantallen gemaakt, en STI groep zou gek zijn als ze werkelijk duur zouden zijn om te produceren.

Als ik goed naar het onderste plaatje kijk, (de zwartwit), dan lijkt het alsof er boven de power processor L2 staat....is dat L2 enkel voor de powerprocessor of klopt het plaatje soms niet (of misschien we de uitlge van de patenten)....

In iedr geval denk ik dat deze Cell een soort van voorbeeld zal zijn, AMD en Intel zullen ook een soort van "minder x86" iets uitbrengen..... 8 verkleinde K7 cores

[TheCapK]

Het ziet er allemaal heel interessant uit. Hiermee kan IBM, samen met toshiba, dus uiteindelijk proberen de dominantie die ze hadden in de tijd van de eerste PC's, de XT's, voor wie dat nog kan herinneren, weer terug te krijgen. Alhoewel ik daar wel bij moet aantekenen dat er vast andere PC fabrikanten zullen zijn die hier ook wel gebruik van zullen willen maken. Dit betekent dus vooral een verschuiving in de CPU markt waar wij als consument uiteindelijk toch niet zo veel van zullen merken want de concurrentie om onze centen is moordend en daarmee willen ze ons niet lastig vallen.

Het zal idd voornamelijk betekenen dat Intel en AMD eens flink wat werk zullen moeten verzetten, maar ik denk dat deze jongens vast wel ergens al bezig zijn met hun antwoord hierop. Intel wil niet voor niets meer gaan steken in het ontwikkelen van volledige platforms!

Ik ben in iedser geval benieuwd wat het ons zal op leveren en of deze technologie zo hard zal gaan. Zoals al eerder opgemerkt zal zeker niet iedere games fabrikant hierop zitten te wachten om al hun nieuwe spellen voornamelijk alle tekortkomingen van de processor te omzeilen. Dit betekent voor hen namelijk een volledig andere manier van opzetten en dat kost ook weer enkele jaren voor het zover zal zijn.

Uiteindelijk zullen die Cells de eerste jaren doodgewoon ver onder hun, geclaimde, capaciteit presteren aangezien niemand de programmatuur heeft voor de optimale werking van de Cell! Ieder programma van de afgelopen 20 jaar heeft juist zijn kracht gehaald uit het herhalen van bepaalde berekeningen dus wie wil dat zo maar even over boord gooien????

[rednek]

Als ik het dus goed begrijp is het A. Verschikkelijk duur om er voor te programmeren B. Een plak van 221mm² drukt niet echt de kost prijs dus duur C. Met al die gepattenteerde snufjes van rambus en transmeta wordt hij nog duurder.

Dus met een best dure productie prijs wat is nou het voordeel tegen over een traditionele processor. ??

[Verwijderd]

ten eerste zal de PS 3 chip op 65 nm gebakken worden ipv dit prototype op 90 nm

ten tweede kan de PS 3 chip misschien wel eens minder SPE's hebben dan 8 om em goedkoper te maken maar dat verwacht ik niet.

CELL is namelijk een concept waarbij al naar gelang de rekenbenodigdheden van de toepassing SPE's toegegevoegd of weggelaten kunnen worden (van PDA tot supercomputer schaalbaar..)

en ten derde: _als_ de nvidia 3d "software" op de SPE's draait heb je geen aparte GPU meer nodig wat natuurlijk in de totale systeemkosten weer scheelt.. integratie van de GPU met de PS 3 "CPU". SoC is goedkoper met grote aantallen dan discrete componenten.

en ten vierde had de emotion engine in de oorspronkelijke PS 2 een die size van : 240 mm^2@180nm :-)

http://www.psillustrated.com/psx2/psx2_emotionstats.html

[Wouter Tinus]

Eerder meer dan minder inderdaad, ik geloof dat ze nog twijfelen om er op de uiteindelijke 65nm-versie tien te doen.