PowerPC

IBM PowerPC 601

PowerPC (або скорочено PPC) - мікропроцесорна RISC -архітектура, створена в 1991 альянсом компаній Apple, IBM і Motorola, відомим як AIM.


1. Історія

Історія PowerPC починається з прототипу мікросхеми 801, створеного в IBM в кінці 1970-х на основі ідей Джона Кока про RISC -архітектурі. Далі вона була продовжена 16 - Реєстрова дизайном IBM / RT в 1980-х роках, який в подальшому розвинувся в архітектуру POWER, представлену RISC System/6000 на початку 1990-х. Дизайн POWER був заснований на архітектурі попередніх RISC- процесорів, таких як IBM 801, та архітектури MIPS. Справжній мікропроцесор POWER, одне з перших суперскалярні втілень архітектури RISC, був високопродуктивним і багатоядерним. У IBM скоро зрозуміли, що їм потрібно одночіповий дизайн, в якому не були б втілені деякі інструкції POWER, щоб лінія процесорів RS/6000 включала вирішення всіх рівнів продуктивності, і робота над одночіповим мікропроцесором POWER почалася.

IBM запропонувала Apple співпрацю в розробці сімейства одночіпових процесорів, заснованих на архітектурі POWER. Незабаром після цього Apple, як один з найбільших замовників мікропроцесорів класу настільних систем Motorola, попросила Motorola приєднатися до цього співробітництва, так як Apple вважала, що Motorola, з її довгою історією роботи з Apple, буде здатна виробляти більшу кількість мікропроцесорів, ніж IBM. Цей потрійний союз став відомий як AIM, за першими літерами Apple, IBM, Motorola.

Для Motorola вступ до цього союзу було надзвичайно вигідним. Це дозволяло їм продавати добре протестований і могутній RISC-процесор, не витрачаючи грошей на його розробку. У них також був великий покупець цих процесорів - Apple, і ще один - потенційний - в особі IBM, яка могла б не виробляти свої молодші версії POWER, а купувати їх в Motorola.

У Motorola вже був власний RISC-процесор, 88000, продавався надзвичайно погано. Однією з причин його провалу була погана сумісність з попередньою версією, популярної серією 68000, також використовувалася в комп'ютерах Apple Macintosh. Основною ж причиною була затримка виведення на ринок через проблеми з розробкою та виготовленням, через що Motorola упустила можливість успішно конкурувати з іншими виробниками.

Тим не менш, виробництво 88000 вже почалося, і Data General продавав комп'ютери на основі 88k. У Apple вже був працюючий прототип комп'ютера з 88k. Було вирішено зробити новий одночіповий POWER-процесор сумісним по шині з 88000, що дозволило б Apple і Motorola почати продавати машини набагато швидше, не займаючись переробкою материнських плат.

У результаті поєднання всіх цих вимог з'явилася специфікація PowerPC (Performance Computing). У виграші були всі:

  • IBM отримала жаданий одночіповий процесор, практично безкоштовно;
  • Apple отримала один з найпотужніших RISC-процесорів на ринку, а заодно безкоштовну рекламу у вигляді імені IBM в публікаціях;
  • Motorola безкоштовно отримала сучасний чіп RISC, допомога в дизайні якого надавала їй IBM, і можливість продавати його безлічі компаній - включаючи Apple і IBM.

2. Основи дизайну

PowerPC спроектований у відповідності з принципами RISC, в рамках концепції можлива суперскалярна реалізація. Існують версії дизайну як для 32-х, так і для 64-розрядних варіантів. Крім базових специфікацій POWER, PowerPC володіє:

  • можливістю, відсутньої в PowerPC G5, працювати в двох режимах - big-endian і little-endian, перемикаючись між режимами під час обчислень;
  • однопрохідні формами деяких інструкцій для обчислень з плаваючою комою, на додаток до двопрохідний;
  • додатковими інструкціями для обчислень з плаваючою комою, розробленими Кейтом Діфендорфом з Apple;
  • зворотною сумісністю з 32-розрядним режимом в 64-розрядних версіях;
  • відсутністю деяких особливо специфічних команд POWER, деякі з яких можуть емулюватися операційною системою, якщо знадобляться.

3. Процесори PowerPC загального призначення

У процесорах PowerPC внутрішня шина виведена на поверхню чіпа, і з'єднана з мостом, який транслює команди на інші шини, що з'єднуються з оперативною пам'яттю, шиною PCI і так далі.

  • 601 MPC601 50 і 66 МГц
  • 602, споживчий (об'єднана шина даних / адрес)
  • 603 для ноутбуків
  • 603e
  • 604
  • 604e
  • 620 - перша 64-бітова реалізація
  • x704 BiCOMOS, втілення PowerPC від Exponential Technologies
  • 750 (PowerPC G3) (1997) 233 МГц і 266 МГц, 740, 745, 755
  • 7400 ( PowerPC G4) (1999) 350 МГц, 7410 з підтримкою AltiVec, SIMD -розширенням специфікацій PPC
  • 750FX, представлений IBM в 2001 і з'явився на ринку на початку 2002 з частотою 1 ГГц
  • Сімейство 7450
  • 970 ( PowerPC G5) (2003) 64-біт, заснований на IBM POWER4, оснащеному додатково VMX (AltiVec-сумісними SIMD-розширеннями), на частотах 1,4 ГГц, 1,6 ГГц, 1,8 ГГц, 2,0 ГГц і 2 , 5 ГГц
  • Gekko 485 МГц (використовується в ігрових приставках Nintendo GameCube)
  • Broadway - 729 МГц процесор. Розроблено IBM спільно з Nintendo для ігрової приставки Wii
  • QorIQ від Freescale

4. Процесори на основі PowerPC

Процесори Power PC також використовуються в багатоядерних процесорах в якості керуючих ядер, наприклад: