産業界に広がるCell Broadband Engineの応用事例

日本機械学会誌　2008. 1　Vol. 111 No. 1070
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産業界に広がる Cell Broadband Engine
の応用事例
ジンで構成されるマルチコア・プロ
ray casting により，リアルタイムに
セッサである（図１）．
ハイビジョンサイズの映像を表示する
PPU
PPE は汎用プロセッサであり 32KB
ア プ リ ケ ー シ ョ ン で あ る（ 図 2）
．
L1
の L1 キャッシュ，512KB の L2 キャッ
TRE は ク ラ イ ア ン ト・ サ ー バ 型 の
L2
シュを持ち，仮想メモリをサポートし
ray-casting system であり，クライア
EIB
（エレメント・インターコネクト・バス）
て い る．PPE で は Linux 等 の OS が
ントは，Cell/B.E. を搭載したサーバ
BIC
動作し，SPE の動作を管理する役割
に Gigabit イーサネット経由でインタ
を持つ．SPE は汎用 SIMD 演算ユニッ
ラクティブに指示を送り，サーバがレ
トである SPU（Synergistic Processor
ン ダ リ ン グ を 行 い，Motion JPEG
Unit）
，256kB の Local Store（LS）と
format で圧縮してクライアントに映
呼ばれるローカルメモリ，DMA コン
像を送出する．クライアントには，
ト ロ ー ラ で あ る Memory Flow Con-
Apple G5 が使用され，受信した画像
troller（MFC）から構成され，メイン
ストリームを伸張して表示する．Joy
メ モ リ と SPE 間，SPE-SPE 間 は
stick を使用して，フライト・シミュ
DMA に よ り 16Byte/cycle の デ ー タ
レータのごとく，表示する座標をイン
転 送 を 行 う． ま た SPE は 独 自 の
タラクティブに変更することができ
128-bit SIMD （Single Instruction
る． 出 力 画 像 サ イ ズ が 1 280×720
Multiple Data） 命令セットを持つ．
（720p）の場合においても 30 フレーム
SPE SPE SPE
SPU
SPU
LS
SPU
LS
MFC
MFC
SPU
LS
LS
MFC
MFC
IIC
I/O デバイス
PPE
SPE
MIC
メイン・メモリ
図 1　CELL/B.E. の機能ブロック
図 2　TRE の表示例
PPE, 各 SPE, メモリインタフェース，
／秒のリアルタイム処理が可能である．
IO インタフェース間は最大 96Byte/
4. まとめ
Cell Broadband Engine TM（Cell/
cycle の デ ー タ 伝 送 能 力 を 持 つ Ele-
Cell/B.E. の概要と，リアルタイム・
B.E.）はソニー（株）
，
（株）ソニー・
ment Interconnect Bus（EIB） と 呼
レンダリングへの応用を紹介した．
コンピュータエンタテインメント，
ばれる 4 系統のリングバスにより接続
Cell/B.E. は映像・画像処理，CODEC
（株）東芝および日本 IBM（株）によ
されている．メモリインタフェースコ
等のストリーミング処理に適したプロ
り共同開発されたマルチコア・プロ
ン ト ロ ー ラ（MIC） は Rambus 規 格
セッサであり，多くのアプリケーショ
セッサであり，高性能ゲームマシンで
のメインメモリに接続され，25.6GB/
ンにおいて , 同等の周波数のマイクロ
あ る PLAYSTATION®3 に 搭 載 さ れ
sec の バ ン ド 幅 を も つ． バ ス イ ン タ
プロセッサと比較して 10 倍以上の速
ているのは周知の通りである．ゲーム
フ ェ ー ス コ ン ト ロ ー ラ（BIC） は
度向上が期待できる．今回とりあげた
用機器では，ハイビジョンクラスの高
SMP 接続および I/O デバイスへのイ
TRE のような高精細かつリアルタイ
精細映像をリアルタイムで計算し，表
ンタフェースであり，75GB/sec のバ
ム処理を要求されるアプリケーション
示することが求められるようになって
ンド幅を有する．
において，その真価を発揮するものと
きた．Cell/B.E. はゲーム専用プロセッ
プログラミングおよびアプリケー
サと思われがちであるが，その汎用性
ション実行環境として，2-way SMP
（原稿受付　2007 年 10 月 18 日）
を備えたプロセッサ・アーキテクチャ
構成の Cell/B.E. および 2GB Rambus
〔 中 野 宏 毅　日 本 ア イ・ ビ ー・ エ ム
により，高精細画像のリアルタイム・
メモリを搭載したブレード・サーバが
（株）〕
レ ン ダ リ ン グ， 医 用 画 像 処 理，
用意されている．Cell/B.E. 用に拡張
CODEC など，ゲーム以外の用途に利
された Linux がダウンロード可能で
1. はじめに
（1）
〜
（3）
用されるケースが増えつつある
．
あり，PPE 上で稼動する．コンパイ
本稿では，Cell/B.E. のアーキテクチャ
ラは GNU C/C++ と，IBM XLC が使
を概説し，ゲーム以外の応用例を紹介
用可能である（4）．
する．
2.Cell/B.E. のアーキテクチャ
3. リアルタイム・レンダリング
への応用
Cell/B.E. は，PowerPC Processor
Cell/B.E. を 使 用 し た リ ア ル タ イ
Element（PPE） と 呼 ば れ る 64-bit
ム・レンダリングの例として，Ter-
PowerPC 互換のプロセッサと 8 個の
rain Rendering Engine（TRE） を 紹
Synergistic Processor Element
介する．TRE は衛星画像と，Digital
（SPE）と呼ばれる 128bit SIMD エン
Elevation Model（DEM）とを使用し，
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思われる．
●文　献
（ 1 ）Minor, B., Fossum, G. and To, V., Terrain
Rendering Engine（TRE）: Cell Broadband Engine Optimized Real-time Raycaster, www.research.ibm.com/cell/whitepapers/TRE.pdf.
（ 2 ）Sakamoto, M. and Murase, M., 3D CT Image Reconstruction on the Cell Broadband
Engine, GSPx 2006 Multicore Application
Workshop, Santa Clara, CA,（2006-10）
.
（ 3 ）Muta, H., Doi, M., Nakano, H. and Mori, Y.,
Multilevel Parallelization on the Cell/B.E.
for a Motion JPEG 2000 Encoding Server,
15th International Conference on Multimedia, Augsburg, Germany,（2007-9）
.
（ 4 ）http://www-06.ibm.com/systems/jp/
bladecenter/hardware/qs21/index.shtml.