PowerPC

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

IBM PowerPC 601

PowerPC — микропроцессорная RISC-архитектура, созданная в 1991 альянсом компаний Apple-IBM-Motorola, известном как AIM.

[править] История

История PowerPC начинается с прототипа чипа 801, созданного в IBM в конце 1970-х на основе идей Джона Коке (John Cocke) о RISC-архитектуре. Далее она была продолжена 16-тирегистровым дизайном IBM/RT в 1980-х годах, который в дальнейшем развился в архитектуру POWER, представленную RISC System/6000 в начале 1990-х. Дизайн POWER был основан на архитектуре предшествующих RISC-процессоров, таких как IBM 801, и архитектуре MIPS. Настоящий микропроцессор POWER, одно из первых суперскалярных воплощений архитектуры RISC, был высокопроизводительным и многоядерным. В IBM скоро поняли, что им требуется одночиповый дизайн, в котором не были бы воплощены некоторые инструкции POWER, чтобы линия процессоров RS/6000 включала решения всех уровней производительности, и работа над одночиповым микропроцессором POWER началась.

IBM предложила Apple сотрудничество в разработке семейства одночиповых процессоров, основанных на архитектуре POWER. Вскоре после этого Apple, как один из крупнейших заказчиков микропроцессоров класса настольных систем Motorola, попросила Motorola присоединиться к этому сотрудничеству, так как Apple считала, что Motorola, с её длинной историей работы с Apple, будет способна производить большие количества микропроцессоров, чем IBM. Этот тройственный союз стал известен как AIM, по первым буквам Apple, IBM, Motorola.

Для Motorola вступление в этот союз было чрезвычайно выгодным. Это позволяло им продавать хорошо протестированный и мощный RISC-процессор, не тратя денег на его разработку. У них также был крупный покупатель этих процессоров — Apple, и ещё один — потенциальный — в лице IBM, которая могла бы не производить свои младшие версии POWER, а покупать их у Motorola.

У Motorola уже был собственный RISC-дизайн, 88000, продававшийся чрезвычайно плохо. Одной из причин его провала была плохая совместимость с предыдущей версией, популярной серией 68000, также использовавшейся в компьютерах Apple Macintosh. Основными же причинами были — задержка вывода на рынок из-за проблем с дизайном и изготовлением, из-за которой Motorola упустила возможность успешно конкурировать.

Тем не менее, производство 88000 уже началось, и Data General продавал компьютеры на основе 88k. У Apple уже был работающий прототип компьютера с 88k. Было решено сделать новый одночиповый POWER-процессор совместимым по шине с 88000, что позволило бы Apple и Motorola начать продавать машины намного быстрее, не занимаясь переделкой материнских плат.

В результате сочетания всех этих требований появилась спецификация PowerPC (Performance Computing). В выигрыше были все:

• IBM получила желанный одночиповый процессор, практически бесплатно
• Apple получила один из самых мощных RISC-процессоров на рынке, а заодно бесплатную рекламу в виде имени IBM в публикациях
• Motorola бесплатно получила современный чип RISC, помощь в дизайне которого оказывала ей IBM, и возможность продавать его множеству компаний — включая Apple и IBM

[править] Основы дизайна

PowerPC сконструированы в соответствии с принципами RISC, в рамках концепции возможна суперскалярная реализация. Существуют версии дизайна как для 32-х, так и для 64-хразрядных вариантов. Помимо базовых спецификаций POWER, PowerPC обладает:

• Возможностью работы в двух (Big-Endian и Little-Endian) режимах; PowerPC может переключаться между режимами во время вычислений (см. ниже). Этой возможности нет в PowerPC G5.
• Однопроходными формы некоторых инструкций для вычислений с плавающей точкой, в добавление к двухпроходным.
• Дополнительными инструкциями для вычислений с плавающей точкой, введённые по настоянию Apple
• Обратной совместимостью с 32-хразрядным режимом в 64-разрядных версиях.
• Отсутствием некоторых особо специфических команд POWER, некоторые из которых могут эмулироваться операционной системой, если понадобятся.

[править] Процессоры PowerPC общего назначения

В процессорах PowerPC внутренняя шина выведена на поверхность чипа, и соединена с мостом, который транслирует команды на другие шины, соединяющиеся с оперативной памятью, шиной PCI и так далее.

• 601 MPC601 50 и 66 МГц
• 602, потребительский (объединённая шина данных/адресов)
• 603 для ноутбуков
• 603e
• 604
• 604e
• 620 — первая 64-битная реализация
• x704 BiCOMOS, воплощение PowerPC от Exponential Technologies
• 750 (PowerPC G3) (1997) 233 МГц и 266 МГц, 740, 745, 755
• 7400 (PowerPC G4) (1999) 350 МГц, 7410 с поддержкой AltiVec, SIMD-расширением спецификаций PPC
• 750FX, представленный IBM в 2001 и появившийся на рынке в начале 2002 с частотой 1 ГГц
• Семейство 7450
• 970 (PowerPC G5) (2003) 64-бит, основанный на IBM POWER4, оснащённом дополнительно VMX (AltiVec-совместимыми SIMD-расширениями), на частотах 1,4 ГГц, 1,6 ГГц, 1,8 ГГц, 2,0 ГГц и 2,5 ГГц
• Gekko 485 МГц (используется в игровых приставках Nintendo GameCube)

[править] Процессоры на основе PowerPC

Процессоры Power PC также используются в многоядерных процессорах в качестве управляющих ядер, например:

• Kilocore - совместная разработка IBM и Rapport Inc.