3.2  CSX600加速器
3.2.1  CSX600架构和性能
    CSX600由96个执行单元（PE）组成。每个PE是一个超长指令字的核，每个PE由算逻部件、3读2写的寄存器文件、4KB的存储器以及输入输出单元组成（如图3所示）。数据和指令从本地主存读到芯片内高速缓存（cache），经过控制单元内的取指/译码部件和指令发射部件将数据和指令分别发给不同的PE。采用130nm工艺制造，主频250MHz，单芯片功耗为10W。



图3 ClearSpeed架构
    两个CSX600安装在一块加速卡上，通过PCI-X（而后为PCI-E）和主处理器相连。每一块CSX600 PCI-X板都拥有50GFLOPS的处理性能，采用PCI-X接口，功耗只有25W。通过360个CSX600加速卡的加速，将整个TSUBAME系统的浮点性能从38.18TFLOPS提高到了47.38TFLOPS，而在性能提升24％的同时，整套系统的功耗仅仅增加了1％。
3.3.2  CSX600加速原理
    CSX600的加速原理如图4所示，ClearSpeed提供了CSXL和CSDFT（图中未标识）两种专门的函数库API对协处理器进行编程。CSXL已经实现了与通用的BLAS等库接口的兼容。对于已与ACML/MKL/GOTO等本地BLAS库链接的程序，无需重新编译即可使用。只要设置使用ClearSpeed的CSXL BLAS库，并指定主机的CPU执行的计算比例即可。当程序调用数学库时，CSXL把相应的计算任务按照设置的比例分配给本地BLAS和CSXL BLAS，然后分别在主机的CPU和CSX600协处理器上计算，以达到自动负载平衡的效果。

加速芯片对比分析
    目前，应用到超级计算机中的加速器主要有以下几种，表1就这几种加速器进行比较分析。
表1  加速芯片对比表
加速器 CELL CSX600 GT200 MDGRAPE
主频（GHz）   3.2       0.25      1.296    0.25
核心数          9           96          240    340
性能（GFlops） 204.8    25       1000    165
工艺          90nm   130nm   65nm  130nm
功耗（W）     50          10         160      80W
性能/功耗       4           2.5           6.25     2

    ◆ 加速部件的性能功耗比都较高，这就是超级计算机采用加速部件构建的主要原因。
    ◆ 加速部件都采用多核乃至众核构成，可以取得较好的峰值性能。
    ◆ 从性能上看，GT200在单精度性能上要远高于其他加速器，由于其使用了先进的65nm集成电路制造工艺，导致其性能功耗比较高。由于其结构本身的特点，双精度浮点计算性能远远落后于其单精度浮点计算性能。
    ◆ 早期的CELL处理器双精度性能也较低，为了将其应用于高性能计算，加强了双精度浮点计算的性能。
    ◆ CSX600和MDGRAPE-3出现的时间较早，在性能上和功耗上要落后于其他。