Los Microprocesadores y el Procesador Cell de la IBM

En este siglo todos nuestras acciones y movimientos estan relacionados a algun tipo de aparato electronico, desde nuestra Computadora hasta nuestro celular nos ayudan a facilitarnos nuestro dia a dia pero todos nosotros sabemos realmente cual es el funcionamiento de estos aparatos ? ¿Que los mueve? ¿Cual es su corazon?. Si señores todos esos aparatos tienen un corazon o tambien podria llamarse cerebro, y es el Microprocesador; ese pedazo de silicio nos ha llevado a tener una calidad de vida inimaginable.

Antes de entrar de lleno al tema de los microprocesadores debemos antes saber su definicion y su historia, ahora por microprocesador debemos entender:

El microprocesador, micro o "unidad central de procesamiento", CPU , es un chip que sirve como cerebro de la computadora. En el interior de este componente electrónico existen millones de transistores integrados.

Suelen tener forma de prisma chato, y se instalan sobre un elemento llamado zócalo. También, en modelos antiguos solía soldarse directamente a la placa madre. Aparecieron algunos modelos donde se adoptó el formato de cartucho, sin embargo no tuvo mucho éxito. Actualmente se dispone de un zócalo especial para alojar el microprocesador y el sistema de enfriamiento, que comúnmente es un ventilador (cooler). El microprocesador está compuesto por: registros , la unidad de control y la Unidad Aritmetico-logica.

HISTORIA DEL MICROPROCESADOR

Como otros tantos inventos, el microprocesador nació de la unión de la casualidad y el ingenio. La historia del microprocesador se comenzó a gestar en 1969, cuando el fabricante de semiconductores, es decir, de chips electrónicos Intel, recibió el encargo de una firma japonesa para crear los elementos de una calculadora programable. El pedido de Busicom fue abordado de la forma usual para la época, que consistía en crear chips específicos para cada tarea. Lo cual dio como resultado la necesidad de crear 12 circuitos integrados distintos.

A la vista de la complejidad, el ingeniero de Intel Ted Hoff tuvo la ocurrencia de diseñar un procesador genérico, cuyo comportamiento estuviera regulado por una secuencia de instrucciones cargable externamente. De esta manera se podía modificar el comportamiento real del chip, pero sin necesidad de rediseñar el silicio, una tarea realmente costosa y lenta.

Así finalmente, en Noviembre de 1971 veía la luz el primer microprocesador, denominado Intel 4004. Se trataba de un dispositivo de silicio, compuesto por unos 2.300 transistores y que operaba con una frecuencia de 108 KHz. El costo de cada chip Intel 4004 era de unos 200 dólares de la época.

Dado que era un encargo, Busicom había pagado a Intel una cifra cercana a unos 60.000 dólares por el desarrollo. Pero al ser capaz de ver el potencial de su desarrollo, Intel se ofreció a devolver dicha cantidad, y Busicom aceptó encantada, dado que así el costoso desarrollo le salía gratis. Para Intel resultó toda una gran inversión que ha quedado multiplicada con creces a lo largo de sus 30 años de historia. Y que ha convertido a este fabricante de semiconductores en una de las principales compañías mundiales.

Debido a su pequeño tamaño, el dispositivo fue etiquetado como microprocesador, para diferenciarlo de los procesadores que equipaban a los grandes ordenadores de la época.

LA ACTUALIDAD Y EL PROCESADOR CELL

La presente epoca de microprocesadores esta marcada por la reducción del tamaño y la maximizacion de la capacidad de procesamiento de datos, estamos en una epoca donde los procesadores trabajan a una velocidad de hasta 3.8 Ghz (P4) y hasta tenemos procesadores de doble nucleo como son los Coreduo de Intel.

Pero nuestro caso de estudio sera el SuperProcesador Cell el cual fue diseñado en conjunto por los ingenieros de la Sony, IBM y Toshiba el cual se llevo 4 años de desarrollo y más de 400 millones de dolares invertidos en su creación. El Cell esta diseñado como un microprocesador de altísima potencia para aplicaciones multimedia debido a que es el corazon de la nueva consola de juegos de la Sony "Playstation 3".

El Superprocesador Cell consiste de un nucleo 64 bits de propositos generales (PowerPC) conectado a 8 nucleos de propositos especiales llamados SPU. En otras palabras el procesador Cell trabajara como una red de neuronas , la magia consiste en que este procesador , es capaz de usar conectividad de banda ancha de ultra alta velocidad para que un procesador interopere con otro como si fueran un gran sistema. A diferencia de sistemas SMP o chips multi-núcleos (multi-core), sólo el núcleo PowerPC de propósito general, es capaz de correr un sistema operativo generico, mientras que las SPUs son especializadas en correr tareas computacionales. Ahora veamos algunas de sus caracteristicas tecnicas:

• El primer modelo tiene una velocidad superior a los 4 Ghz. En especifico su primer modelo ronda la velocidad de 4.6 Ghz.
  
• Tiene la capacidad de hacer 256 billones de calculos cada segundo osea 256 Gigaflops.
  
• Esta compuesto de 234 millones de transistores.
  
• Fabricación en 90 nm (nanómetros).
  
• Operacion a 85 Cº con Disipador de Calor.
  
• Voltaje de Operación de 1.3 Voltios.
  
• Arquictetura Multi-Nucleo.

Ahora veamos la arquitectura del procesador cell en la siguiente imagen:

Recientemente se han hecho experimentos con los procesadores Cell para demostrar que tiene uso fuera de las consolas PS3, mas en especifico la utilizacion de 2 de estos procesadores funcionando a 2.4-2.6Ghz, dos chips de XDR DRAM de 512Mb y 2 South Bridge LSIs corriendo un sistema operativo Linux v.2.6.11 .

Ahora veamos un pequeño comercial desarrollado por la Sony promocionando el nuevo procesador para su consola PS3, en el cual hablan sobre las capacidades de procesamiento de datos en forma simultanea:

Cell Vs Xenon

Veamos unas comparaciones entre el procesador del contricante mas cercano al procesador cell, el Procesador Xenon corazon de la consola Xbox 360 veamos:

Procesador Cell (PS3)

• Corre a una Velocidad de 4 Ghz
• 234 millones de transistores.
• 2.5 Megabytes de memoria RAMBUS en chip
• Contiene 8 SPUs (Núcleos)
• Núcleos basados en Power de 64 bits

Procesador Xenon (Xbox 360)

• Corre a una Velocidad de 3.2 Ghz
• 165 millones de transistores
• 1 MB caché Nivel 2
• Tiene 3 núcleos multithreaded
• Versión modificada de un core PowerPC 64 bits.

Como se observa los dos chips estan desarrollados para tener un alto desempeño en las tareas de calculo intensivo en el area multimedia donde abarcan los sectores de videojuegos, peliculas y otras formas de contenido digital.

Por estas características, al microprocesador Cell se le conoce como la supercomputadora en un chip. Sin embargo, como elemento diferenciador del resto de los chips, Cell está construido con microceldas individuales que trabajan de manera independiente. De esta forma, si existen varios ordenadores vinculados en una red, el chip puede tomar prestado parte del poder de cómputo que no se esté usando de un equipo a otro. El mejor ejemplo es el caso de las consolas PlayStation 3. Si las conectamos a Internet, una puede usar parte del chip Cell de la otra para complementar tareas en las que requiera de un uso intenso de poder.En resumen, Cell es un semiconductor compuesto por varios procesadores que trabajan juntos para gestionar múltiples tareas al mismo tiempo. La idea es que, en un futuro, todas las formas de contenido digital confluyan y se fundan en la red de banda ancha.

Memoria Ram

En cuanto a la memoria, la PS3 montará 256MB de XDR como memoria principal a 3,2 Ghz y otros 256 MB de GDDR VRAM (memoria de video) a 700 MHz.