PowerPC

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiune despre microprocesoare nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Comentariu : voce largă și informativă, fără nicio referință externă
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .
Sigla mărcii PowerPC

PowerPC (unde PC înseamnă P erformance C omputing ) este o arhitectură de microprocesor RISC creată în 1991 de alianța Apple - IBM - Motorola (cunoscută sub numele de AIM). PowerPC a fost sectorul CPU al platformei AIM și până în prezent este singura parte care rămâne.

Specificațiile tehnice sunt menținute de organizația Power.org la care fac parte IBM și Freescale Semiconductor . Procesoarele familiei sunt realizate conform arhitecturii POWER .

Istorie

Primul prototip PowerPC a fost IBM 801 , un prototip de procesor RISC proiectat de John Cocke la sfârșitul anilor șaptezeci pentru IBM care l-a folosit în multe sisteme încorporate și a stat la baza procesorului ROMP utilizat în computerele IBM RT . După ce IBM RT a eșuat din cauza performanței slabe, IBM a început Project America să dezvolte cel mai rapid procesor disponibil pe piață. Proiectul a condus la dezvoltarea arhitecturii POWER folosită de sistemele RISC System 6000 la începutul anilor 1990.

Primul procesor POWER a fost unul dintre primele procesoare RISC multi-integrate de înaltă performanță. IBM a decis că este preferabilă o versiune cu un singur cip și, prin urmare, a dezvoltat o versiune mai simplă, eliminând câteva instrucțiuni POWER din setul de instrucțiuni și a dezvoltat procesorul Single Chip RISC pentru serverele RS / 6000 low-end. Managerii IBM știau că au un procesor potențial foarte scalabil. Procesorul ar putea scala de la servere high-end la aplicații încorporate.

Una dintre primele versiuni ale PowerPC fabricate de IBM

IBM a contactat Apple cu scopul de a forma o alianță pentru a dezvolta o familie de procesoare single-chip bazate pe seturi de instrucțiuni POWER pentru computerele personale. Apple a contactat Motorola pentru a o implica în dezvoltarea procesoarelor. Motorola a fost un furnizor de lungă durată pentru Apple, a avut experiență în fabricarea și gestionarea procesoarelor produse în milioane și Apple a găsit, de asemenea, benefic să aibă un al doilea furnizor de microprocesoare.

În 1991, PowerPC a fost doar o componentă a alianței dintre companii. În acea perioadă, piața era dominată de Microsoft și Intel , prin sistemul de operare Microsoft Windows și procesoarele 80386 și 80486. Intel dezvoltă, de asemenea, Pentium care, în ciuda faptului că este compatibil cu predecesorii săi, a oferit o creștere semnificativă a performanței. Alianța AIM și-a propus să rupă monopolul Microsoft-Intel din industria computerelor personale.

Pentru Motorola, alianța a fost o posibilitate excelentă. Alianța a permis companiei să utilizeze o arhitectură RISC de înaltă performanță, dovedită în timp ce investea doar un buget modest în cercetare. În plus, alianța a permis Motorola să păstreze un client mare ca Apple în baza sa de clienți. În plus, Motorola spera să vândă versiunile low-cost ale procesoarelor către IBM, crezând că IBM va găsi mai ieftin să cumpere procesoarele în sine decât să le dezvolte singure.

În acei ani, Motorola avea deja propriul său design RISC întruchipat în 88000, care nu mergea bine pe piață. Un motiv adesea citat pentru eșecul său a fost lipsa compatibilității cu populara lor serie 68000 , deja folosită pe Amiga , Atari ST și Macintosh . În plus, 88000 de procesoare au rămas în urma procesorilor MIPS și SPARC .

Cu toate acestea, modelul 88000 era deja în producție și unii producători precum Data General au dezvoltat deja mașini bazate pe procesor. În plus, Apple însăși a dezvoltat prototipuri bazate pe 88000 și acest lucru a determinat IBM și Motorola să facă noul procesor compatibil cu magistrala Motorola 88000 pentru a converti rapid mașinile bazate pe 88000 în mașini bazate pe PowerPC.

Prototipul primului PowerPC realizat în octombrie 1992

Primii procesoare bazate pe specificația PowerPC au primit o primire foarte caldă de pe piață. Pe lângă IBM și Apple, grupul Motorola dedicat dezvoltării computerelor a dezvoltat și sisteme bazate pe PowerPC. Microsoft a portat Windows NT 3.51 la PowerPC, Sun Microsystems a portatSolaris la PowerPC, IBM a dezvoltat o versiune AIX pentru PowerPC și a planificat o versiune OS / 2 pentru noile procesoare. La mijlocul anilor 1990, PowerPC-urile erau cele mai puternice procesoare disponibile pentru computerele personale.

Cu toate acestea, dezvoltarea noilor arhitecturi pe PowerPC nu a avut succesul sperat. Clienții sistemelor de operare Windows, OS / 2 și Solaris au ignorat platforma din cauza lipsei de software pentru PowerPC. Versiunile de OS / 2, Solaris și Windows NT au fost rapid eliminate și doar Macintosh-urile au finalizat tranziția către noile mașini bazate pe PowerPC. Performanța PowerPC în comparație cu alte procesoare a fost mai importantă pentru Apple decât lipsa compatibilității înapoi.

Cu toate acestea, succesul redus al alianței (în comparație cu obiectivele inițiale) i-a făcut pe IBM și Motorola să creadă că este timpul să reconsidere prioritățile. Motorola dezvoltase procesoarele G3 și G4 în anii 1990, în timp ce IBM dezvoltase procesoarele G5 în 2003. În 2004 Motorola a decis să cedeze divizia de producție a semiconductoarelor și a creat compania Freescale Semiconductor în timp ce IBM și-a vândut propria divizie dedicată producției de semiconductori. dezvoltarea computerelor la Lenovo și a concentrat dezvoltarea procesorelor PowerPC pentru aplicații specializate, cum ar fi piața consolelor. IBM a dezvoltat procesoarele pentru consolele Wii , PlayStation 3 și Xbox 360 . În 2005, având în vedere situația incertă a procesoarelor de computer, Apple a decis să renunțe la dezvoltarea mașinilor bazate pe PowerPC și a format o alianță cu Intel pentru a utiliza noile sale procesoare bazate pe arhitectura Intel Core. Apple a finalizat tranziția în mai puțin de un an și a oprit comercializarea produselor cu procesoare PowerPC în luna august a anului următor.

Caracteristici

PowerPC a fost conceput cu principiile RISC și permite o implementare suprascalară . Există versiuni cu implementare atât pe 32 de biți, cât și pe 64 de biți . Începând cu specificația de bază POWER, PowerPC a adăugat:

  • mod mare sau puțin endian (necesită o repornire pentru comutator). Acest mod nu este gestionat de PowerPC G5 .
  • precizie cu virgulă mobilă unică, în plus față de precizia dublă.
  • instrucțiuni în virgulă mobilă (la cererea Apple).
  • o specificație completă pe 64 de biți, compatibilă cu modul pe 32 de biți
  • eliminarea unor instrucțiuni POWER deosebit de complexe, emulate de sistemul de operare, dacă este necesar.

Implementări

PowerPC 604e 233 MHz
PowerPC 604e

Prima implementare cu un singur cip a fost MCP601 în 1992, un hibrid al specificațiilor POWER1 și PowerPC. Acest lucru a permis IBM să utilizeze cipul în sistemele existente bazate pe POWER1, deși a dus la dificultăți în trecerea la a doua generație de procesoare complet bazate pe PowerPC. Apple a continuat să lucreze la o nouă linie de computere Macintosh bazate pe cip și le-a lansat ca „Power Macintosh”, bazat pe 601, pe 14 martie 1994 .

IBM a avut, de asemenea, linia completă de desktopuri bazate pe PowerPC construite și gata de utilizare; din păcate nu aveau un sistem de operare pregătit. IBM a decis să rescrie complet OS / 2 special pentru PowerPC. IBM a durat 2 ani pentru a rescrie OS / 2 pentru PowerPC și până atunci era prea târziu. Desktop-urile PowerPC nu au fost niciodată lansate. Revista Byte (aprilie 1994) a publicat un articol lung despre Apple și desktopurile IBM PowerPC.

Apple, care nu avea un sistem de operare bazat pe PowerPC, a luat o cale diferită. El a rescris doar piesele esențiale ale sistemului de operare și apoi a scris un emulator 680x0 care ar putea rula celelalte părți ale sistemului de operare și ale aplicațiilor bazate pe 68000.

A doua generație a procesorului, care a urmat în totalitate specificațiile PowerPC, inclusiv modelele low-end 603 și high-end 604 . 603 este cunoscut pentru costul redus și consumul de energie foarte scăzut. Scopul Motorola, de fapt, a fost să utilizeze designul 603 ca ​​model de bază pentru toate implementările ulterioare ale cipurilor PowerPC. Apple a încercat să utilizeze modelul 603 din seria de laptopuri PowerBook 5300 , dar cu rezultate slabe datorită dimensiunii reduse (8 kB ) a memoriei cache de la primul nivel a procesorului . Emulatorul de 68K al sistemului de operare nu a putut să-l folosească și acest lucru a dus la o reducere drastică a performanței. Problema a fost rezolvată cu versiunea 603e a PowerPC, care, fiind echipată cu un cache de primul nivel de 16 KB, a permis utilizarea acestuia de către emulator.

În 1993, inginerii IBM din Burlington au început dezvoltarea unei noi versiuni a procesorului PowerPC, inclusiv suport pentru setul de instrucțiuni x86 . Dezvoltarea procesorului a fost realizată de IBM fără colaborarea alianței AIM, procesorul a fost numit în cadrul IBM PowerPC 615. Cu toate acestea, îndoieli serioase cu privire la performanța reală a procesorului și la confortul său economic au determinat IBM să anuleze proiectul în 1995 după aceea a fost produs un număr limitat de procesoare. Cu toate acestea, versiunile contradictorii susțin că procesorul a luat 5 cicluri de ceas pentru a comuta seturile de instrucțiuni, de data aceasta adăugată la timpul de umplere a conductei a făcut procesorul lent, de asemenea, se pare că un sprijin slab din partea Microsoft a contribuit la abandonarea proiectului. [1]

Prima implementare pe 64 de biți a PowerPC a fost 620 în 1997, dar a avut puțin succes comercial. Apple nu l-a cumpărat deoarece era un procesor foarte mare și scump, ca să nu mai vorbim de performanța nu foarte ridicată, mai mică decât cea a modelului 604 cu software pe 32 de biți. IBM a refolosit o parte din design pentru POWER3 .

În 1997, IBM a introdus și o familie de procesoare pe 64 de biți: RS64 . Deși derivat din specificațiile PowerPC, a adoptat o serie întreagă de caracteristici dedicate suplimentare. A fost utilizat în patru generații diferite în serverele din seria RS / 6000 și AS / 400 până la introducerea arhitecturii POWER4 în 2001.

În 1998, IBM a comercializat arhitectura POWER3 pe 64 de biți [1] destinată exclusiv liniei sale de server RS ​​/ 6000 alături de seria RS64.

Freescale XPC855T Service Processor pe Sun SunFire V20z

La sfârșitul anului 2002, IBM a introdus PowerPC 970 . A fost primul procesor PowerPC pe 64 de biți destinat pieței de consum. 970 s-a bazat pe arhitectura multicore IBM POWER4 adaptată nucleului unic [2] . 970, pentru a asigura compatibilitatea înapoi a sistemelor Apple, a inclus o unitate vectorială (similară cu extensiile AltiVec din seria Motorola 74xx) și a fost modificat pentru a rula codul pe 32 de biți în mod nativ.

Numeric, PowerPC este cel mai popular în controlerele auto. În acest rol, Motorola a oferit un număr imens de versiuni construite în jurul nucleului 603 numit MPC5xx . La aceasta au adăugat mai multe hardware personalizate, pentru a permite I / O pe un singur cip.

Dispozitivele de rețea sunt un alt domeniu în care procesoarele PowerPC au fost utilizate pe scară largă. MSIL a folosit nucleul QUICC al MC68302 pentru a dezvolta PowerQUICC MPC860 și MPC823 / MPC823e. Toate variantele includ un manager RISC separat numit CPM, care gestionează comunicațiile și reduce munca procesorului. CPM accesează memoria principală în DMA . Următorul procesor a fost MPC8260 bazat pe nucleul 603 și echipat cu un nou CPM.

Sisteme de operare

Sistemele de operare care acceptă procesoarele PowerPC sunt Mac OS 7 , 8 , Mac OS 9 și macOS până la versiunea Leopard pentru Macintosh și computere compatibile. Linux , FreeBSD , OpenBSD , NetBSD , Windows NT 3.51, Windows NT 4, Solaris, MorphOS și AmigaOS 4.x pentru mașinile PowerPC. De asemenea, multe sisteme de operare în timp real, cum ar fi QNX , VxWorks și Linux pentru aplicații încorporate, cum ar fi LynuxWorks .

În ultimul timp, alte mașini care folosesc acest tip de procesoare sunt Xbox 360 ( Xenon ), PlayStation 3 ( Cell ), Wii ( IBM Broadway ), Wii U (IBM Espresso).

Procesoare PowerPC

  • 601 MPC 601 50 și 66 MHz
  • 602 produse pentru consumatori (magistrală de date / adresă multiplexată)
  • 603 portabil
  • 603e
  • 604
  • 604e
  • 620 prima implementare pe 64 de biți
  • Implementarea x704 PowerPC BiCOMOS de către tehnologiile exponențiale
  • 750 PowerPC G3 (1997) 233 MHz și 266 MHz
  • 7400 PowerPC G4 (1999) 350 MHz
  • 750FX anunțat de IBM în 2001 și disponibil la începutul anului 2002 într-o versiune de 1 GHz.
  • 970 PowerPC G5 (2003) Implementare pe 64 de biți derivată de la IBM POWER4 la viteze de 1,4 GHz, 1,6 GHz, 1,8 GHz, 2,0 GHz, 2,5 GHz și 2,7 GHz.
  • Procesor 970MP Dual Core G5 introdus la sfârșitul anului 2005. Este disponibil în versiunile 2.0 GHz, 2.3 GHz și 2.5 GHz.
  • Gekko 485 MHz (folosit în Nintendo GameCube )
  • Procesor Power4 + IBM 1,4 GHz instalat pe servere Regatta (RS / 6000 sau pSeries)
  • Procesor IBM Broadway utilizat în consola Nintendo Wii .
  • Procesor Xenon bazat pe PowerPC cu trei nuclee și utilizat în Xbox 360 .
  • PA6T-1682-a fabricat de PA SEMI sub licența IBM a G5 consumă 15 wați pe nucleu (până la 8) și are suport pentru memorie și criptare încorporate.
  • Cell , procesorul folosit de PlayStation 3 .

Notă

  1. ^ Acronimul PowerPC 630 a fost eliminat de IBM pentru a diferenția linia de procesoare destinate serverelor de cele de pe piața de consum Apple.
  2. ^ Cu toate acestea, a fost introdusă ulterior o versiune cu două nuclee numită 970MP.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN ( EN ) sh94000036
Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=PowerPC&oldid=116845240 ”