Войти
| Архитектуры POWER, PowerPC и Power ISA |
|---|
| NXP (ранее Freescale и Motorola) |
| IBM |
|
| IBM / Nintendo |
| Другой |
| Ссылки по теме |
| Отменено серым цветом, историческое - курсивом |
|
IBM RS64 семейство микропроцессоров, которые были использованы в конце 1990 - х годов в компании IBM RS / 6000 и AS / 400 серверов.
Эти микропроцессоры реализуют архитектуру набора команд (ISA) «Amazon» или «PowerPC-AS». Amazon представляет собой расширенный набор инструкций PowerPC с добавлением специальных функций, отсутствующих в спецификации PowerPC, в основном заимствованных из POWER2 и исходного процессора AS / 400, и с самого начала был 64-битным. Процессоры в этом семействе оптимизированы для коммерческих рабочих нагрузок (целочисленная производительность, большие кеши, ветви) и не обладают высокой производительностью с плавающей запятой процессоров семейства микропроцессоров IBM POWER, его родственника.
Семейство RS64 было прекращено вскоре после появления POWER4, который был разработан для объединения семейств RS64 и POWER.
В 1990 году был начат проект Amazon по созданию общей архитектуры, в которой размещались бы как AIX, так и OS / 400. Группа инженеров AS / 400 в IBM Rochester разрабатывала новую архитектуру, известную как C-RISC (коммерческий RISC ), чтобы заменить архитектуру IMPI в AS / 400. C-RISC был развитием набора инструкций IMPI, расширяющим адресное пространство до 96 бит и добавляющим некоторые инструкции RISC для ускорения более требовательных к вычислениям коммерческих приложений, которые ставились на AS / 400. Президент IBM Джек Кюлер хотел, чтобы они использовали PowerPC, но они сопротивлялись, утверждая, что существующий 32/64-разрядный набор инструкций PowerPC не позволит осуществить жизнеспособный переход для программного обеспечения OS / 400 и что существующий набор инструкций требует расширения для коммерческих приложений на AS / 400. В конце концов, группа под руководством Фрэнка Солтиса разработала расширение для набора команд PowerPC, получившее название «Amazon».
В то же время разработчики RS / 6000 широко расширяли свою линейку продуктов, включив в нее системы, которые варьировались от рабочих станций низкого уровня до мэйнфреймов крупных корпоративных SMP-систем и кластерных суперкомпьютерных систем RS / 6000-SP2. Процессоры PowerPC, разработанные в альянсе AIM, хорошо подходят для недорогих рабочих станций RISC и небольших серверных помещений. Но мэйнфреймы и большие кластерные суперкомпьютерные системы требовали большей производительности и надежности, доступности и удобства обслуживания, чем процессоры, разработанные для Apple Power Mac. Для одновременного удовлетворения требований экономичного Apple Power Mac, высокопроизводительных систем и систем RAS RS / 6000, а также перехода от AS / 400 к PowerPC требовалось несколько дизайнов процессоров.
Amazon был расширен для поддержки этих функций, так что процессоры можно было разрабатывать для использования как в высокопроизводительных машинах RS / 6000, так и в AS / 400.
Проектом по разработке первого такого процессора была «Беллатрикс» (название звезды в созвездии Ориона, также называемой «Звездой Амазонки»). Проект Bellatrix был чрезвычайно амбициозным в плане повсеместного использования самосинхронных и импульсных схем и инструментов EDA, необходимых для поддержки этой стратегии проектирования, и в конечном итоге был прекращен. Для решения проблем технических рабочих станций, суперкомпьютеров и инженерных / научных рынков IBM Austin (родина RS / 6000) приступила к разработке одночиповой версии Power2 (P2SC) для вывода на рынок одновременно с разработкой сложный 64-разрядный процессор PowerPC с расширениями POWER2 и сдвоенными сложными модулями с плавающей запятой MAF (POWER3 / 630). Чтобы обратиться к коммерческим приложениям RS / 6000 и системам AS / 400, IBM Rochester (дом AS / 400) приступила к разработке первого из высокопроизводительных 64-разрядных процессоров PowerPC с расширениями AS / 400, а IBM Endicott приступила к разработке низкопроизводительный однокристальный процессор PowerPC с расширениями AS / 400.
В 1995 году IBM выпустила процессор Cobra, или процессор A10, первую реализацию PowerPC AS для систем IBM AS / 400. Это был однокристальный процессор, работающий на частоте 50-77 МГц. Он был разработан с использованием полу-нестандартной методологии из-за ограничений по времени выхода на рынок. Кристалл содержит 4,7 миллиона транзисторов и имеет размеры 14,6 на 14,6 мм (213 мм 2). Он был изготовлен IBM по их технологии CMOS 5L, 0,5 мкм, четырехслойной металлической КМОП-технологии. Он использовал источник питания 3,0 В и рассеивал максимум 17,7 Вт, минимум 13,4 Вт на частоте 77 МГц. Он был упакован в решетку из керамических шариков с 625 контактами (CBGA) размером 32 мм на 32 мм.
В 1996 году IBM выпустила высокопроизводительную, 4- полосную, многочиповую версию SMP под названием Muskie, A25 или A30 для систем AS / 400. Он работал на частоте 125–154 МГц. Он был изготовлен по технологии изготовления BiCMOS.
Эти процессоры использовались только в машинах AS / 400.
RS64 или Apache, была введена в 1997 году была разработана на основе «Cobra» и «Маски», но включала в себя более полную PowerPC ISA и, следовательно, был установлен для использования в RS / 6000 машин, а также в системе AS / 400. Он имел 128 КБ встроенного кэша L1, 4 МБ полноскоростного внекристального L2 на 128-битной шине и тактовую частоту 125 МГц. Он масштабируется до 12-процессорной конфигурации SMP на машинах IBM.
RS64 назывался A35 в AS / 400 и одно время назывался PowerPC 625, между несуществующими PowerPC 620 и PowerPC 630 (позже переименованным в POWER3 ).
Он был изготовлен с использованием процесса изготовления BiCMOS.
RS64-II или Нортстар был представлен на 262 МГц в 1998 году с 8 МБ полной скорости L2 на 256 битную шину 6ОЙ (также используются в PowerPC 620 и POWER3 ). Платы процессора, содержащие 4 RS64-II, могут быть заменены на машины, разработанные для аналогичных 4-полосных плат RS64, избегая «модернизации вилочного погрузчика». RS64-II содержит 12,5 миллионов транзисторов, имеет размер 162 мм² и потребляет максимальную мощность 27 Вт. Производство было изменено на изготовление КМОП-матрицы 0,35 мкм.
RS64-II был первым процессором на массовом рынке, в котором реализована многопоточность. По сути, каждый чип хранит информацию о состоянии для 2 потоков в любой момент времени и выглядит как два процессора для ОС. Один логический процессор выполняет так называемый поток переднего плана. Когда этот поток встречает событие с высокой задержкой (промах кэша L2 и т. Д.), Фоновый поток переключается на второй логический процессор с точки зрения ОС. В случае «менее продолжительного» события задержки (промах L1 и т. Д.) Переключение потоков произойдет только в том случае, если фоновый поток готов к выполнению. Если фоновый поток также ожидает промаха, переключения потоков не произойдет. IBM называет эту схему «крупнозернистой многопоточностью». Это не совсем то же самое, что одновременная многопоточность в более поздних процессорах Pentium 4. В документе IBM отмечается, что крупнозернистая схема лучше подходит для упорядоченной архитектуры, такой как RS64.
RS64-II в системах AS / 400 назывался A50.
RS64-III, или Pulsar был введен в 1999 году на частоте 450 МГц. Ключевые изменения включали увеличение кэша инструкций и данных L1 128 КиБ, повышение точности предсказания ветвления и уменьшение штрафов за ошибочное предсказание ветвления, равных нулю или одному циклу. RS64-III имеет пятиступенчатый конвейер и шину кэш-памяти L2 шириной 256 бит, которая обеспечивает процессор с пропускной способностью 14,4 ГБ / с из кеш-памяти L2 объемом 8 МБ, реализованной с помощью DDR SRAM 225 МГц.
RS64-III имеет 34 миллиона транзисторов, размер кристалла 140 мм² и изготовлен по технологии CMOS 7S 0,22 мкм с шестью уровнями медных соединений.
В 2000 году IBM выпустила усовершенствованную версию под названием IStar, изготовленную по технологии изготовления SOI с медными межсоединениями, которая увеличила тактовую частоту процессора до 600 МГц. Это был первый процессор, реализованный в этом процессе. Однако архитектурно IStar был идентичен Pulsar.
RS64-IV, или SSTAR была введена в 2000 году на частоте 600 МГц, в дальнейшем увеличена до 750 МГц. До 16 ГБ DDR L2 поддерживалось так же, как RS64-III (пропускная способность 19,2 ГБ / с). RS64-IV имел 44 миллиона транзисторов и имел размер 128 мм², изготовленный по технологии 0,18 мкм. В отличие от POWER, потребление энергии осталось низким - менее 15 Вт на ядро.
Какое-то время, когда линейка POWER стагнировала на половине тактовой частоты своих конкурентов, семейство RS64 было лидером в линейке больших SMP-серверов UNIX от IBM. Производительность RS-64 IV с целочисленными / коммерческими рабочими нагрузками была аналогична процессорам Sun Microsystems, с которыми он конкурировал, хотя его мощность с плавающей запятой не была сопоставима с современным POWER3-II, который оставался достаточно конкурентоспособным на протяжении всего своего жизненного цикла.
