PowerPC 600

редактировать

Семейство PowerPC 600 было первым семейством процессоров PowerPC построен. Они были разработаны на предприятии Somerset в Остине, штат Техас, при совместном финансировании и укомплектовании персоналом инженеров из IBM и Motorola в рамках альянса AIM.. Somerset была открыта в 1992 году, и ее целью было создание первого процессора PowerPC, а затем продолжение разработки универсальных процессоров PowerPC для персональных компьютеров. Первым воплощением стал PowerPC 601 в 1993 году, а второе поколение вскоре последовало с PowerPC 603, PowerPC 604 и 64-битным PowerPC 620.

Содержание

  • 1 Семейство Nuclear
    • 1.1 PowerPC 601
      • 1.1.1 Шина 60x
      • 1.1.2 Конструкция
      • 1.1.3 PowerPC 601v
    • 1.2 PowerPC 603
      • 1.2.1 PowerPC 603e и 603ev
      • 1.2.2 G2
      • 1.2.3 e300
    • 1.3 PowerPC 604
      • 1.3.1 PowerPC 604e
      • 1.3.2 PowerPC 604ev "Mach5"
    • 1.4 PowerPC 620
      • 1.4.1 Шины 6XX и GX
  • 2 Расширенное семейство
    • 2.1 PowerPC 602
    • 2.2 PowerPC 603q
    • 2.3 PowerPC 613
    • 2.4 PowerPC 614
    • 2.5 PowerPC 615
    • 2.6 PowerPC 625
    • 2.7 PowerPC 630
    • 2.8 PowerPC 641
  • 3 См. также
  • 4 Ссылки
  • 5 Дополнительная литература

Семейство Nuclear

ЦПЭтапы конвейераРазное
PowerPC 60345 исполнительных блоков, прогнозирование переходов. Нет SMP.
PowerPC 6046Суперскаляр, исполнение вне очереди, 6 исполнительных блоков. Поддержка SMP.
PowerPC 6205Выполнение вне очереди - поддержка SMP.

PowerPC 601

Первый прототип PowerPC 601 появился в октябре 1992 года.

PowerPC 601 был первым поколением микропроцессоров, поддерживающих основные 32-битные PowerPC набор команд. Серьезные усилия по проектированию начались в середине 1991 года, и первые прототипы микросхем были доступны в октябре 1992 года. Первые 601 процессор были представлены на рабочей станции IBM RS/6000 в октябре 1993 года ( наряду с его более мощным многочиповым собратом IBM линейкой процессоров POWER2 ) и первыми Apple Power Macintosh 14 марта 1994 года. 601 был первым усовершенствованным однокристальным процессором. чип-реализация архитектуры POWER / PowerPC, разработанная по графику сбоев, чтобы вывести PowerPC на рынок и укрепить альянс AIM. Для достижения чрезвычайно агрессивного графика, включающего существенно новые функции (такие как существенное повышение производительности, новые инструкции и, что важно, первая реализация симметричной многопроцессорной обработки (SMP) POWER / PowerPC), в дизайне использовался ряд ключевых технологий и стратегии управления проектами. Команда 601 использовала большую часть базовой структуры и частей процессора IBM RISC Single Chip (RSC), но также включила поддержку подавляющего большинства новых инструкций PowerPC, которых нет в наборе инструкций POWER.. Хотя почти каждая часть конструкции RSC была изменена, и многие блоки конструкции были существенно изменены или полностью переработаны с учетом совершенно другой унифицированной структуры I/O шины и памяти SMP / поддержка согласованности. Новые изменения PowerPC, использующие базовую структуру RSC, были очень полезны для уменьшения неопределенности в отношении площади микросхемы / планирования этажа и временного анализа / настройки. Стоит отметить, что 601 не только реализовал важные новые ключевые функции, такие как SMP, но также выступал в качестве моста между POWER и будущими процессорами PowerPC, помогая IBM и разработчикам программного обеспечения в их переходе на PowerPC. От начала проектирования до вывода на магнитную ленту первого прототипа 601 прошло всего 12 месяцев для того, чтобы как можно раньше вывести PowerPC на рынок.

шина 60x

Чтобы помочь усилиям по быстрой интеграции архитектуры шины 88110 в 601 в интересах альянса и его клиентов, руководство Motorola не предоставило только спецификации архитектуры шины 88110, но также и несколько проектировщиков, знающих шину 88110, которые помогут с реализацией и проверкой логики шины 60x. Поскольку команда разработчиков системы Apple была знакома со структурой шины ввода-вывода из Motorola 88110, и эта реализация шины ввода-вывода была хорошо определена и задокументирована, команда 601 приняла технологию шины, чтобы сократить время вывода продукта на рынок. Шина была переименована в шина 60x, когда-то реализованная на 601. Эти дизайнеры Motorola (и небольшое количество Apple) присоединились к более чем 120 дизайнерам IBM в создании 601.

Использование шины 88110 в качестве основы для автобуса 60x помогли графики во многих отношениях. Это помогло команде Apple Power Macintosh, сократив объем модернизации их поддержки ASIC, и уменьшило количество времени, необходимое разработчикам процессоров и архитекторам для предложения, документирования, согласования и закрытия нового интерфейса шины. (успешно избежав «Автобусных войн», ожидаемых менеджментом 601, если автобус 88110 или предыдущие автобусы RSC не были приняты на вооружение). Стоит отметить, что принятие шины 88110 на благо усилий Apple и альянса произошло за счет усилий первой группы разработчиков системы IBM RS / 6000, у которой уже были реализованы вспомогательные ASIC на основе совершенно другой структуры шины RSC.

Эта шина 60x позже стала довольно долгим основным интерфейсом для многих вариантов процессоров 601, 603, 604, G3, G4 и Motorola / Freescale PowerQUICC.

PowerPC 601 с частотой 80 МГц

Дизайн

Чип был разработан для широкого спектра приложений и имел поддержку внешнего кэша L2 и симметричной многопроцессорной обработки. Он имел четыре функциональных блока, включая блок с плавающей запятой, целочисленный блок, блок ветвления и блок секвенсора. Процессор также включал в себя блок управления памятью . Целочисленный конвейер имеет длину четыре этапа, конвейер ответвления - два этапа, конвейер памяти - пять этапов, а конвейер с плавающей запятой - шесть этапов.

Впервые представленный в системах IBM осенью 1993 года, он продавался IBM как PPC601 и Motorola как MPC601. Он работал на частотах от 50 до 80 МГц. Он был изготовлен с использованием процесса 0,6 мкм CMOS с четырьмя уровнями алюминиевого межсоединения. Размер кристалла составлял 121 мм и содержал 2,8 миллиона транзисторов. 601 имеет унифицированный кэш L1 32 КБ, емкость, которая в то время считалась большой для встроенного кэша. Отчасти благодаря большому объему кэш-памяти он считался высокопроизводительным процессором в своем сегменте, превосходя по производительности конкурирующий Intel Pentium. PowerPC 601 использовался в первых компьютерах Power Macintosh от Apple, а также в различных рабочих станциях RS / 6000 и серверах SMP от IBM и Groupe Bull.

IBM была единственным производителем микропроцессоров 601 и 601+ на своих производственных предприятиях в Берлингтоне, Вермонт и Ист-Фишкилл, Нью-Йорк. 601 использовал процесс IBM CMOS-4s, а 601+ использовал процесс IBM CMOS-5x. Чрезвычайно небольшое количество этих процессоров 601 и 601+ было помечено логотипами Motorola и номерами деталей и распространено через Motorola. Эти факты несколько неясны, учитывая, что есть различные изображения "Motorola MPC601", в частности, один конкретный случай мастерского маркетинга Motorola, когда 601 был назван одним из "Продуктов года" 1994 журнала Time Magazine с маркировка Motorola.

PowerPC 601v

IBM произвела PowerPC 601v с частотой 90 МГц. Обратите внимание на матрицу немного меньшего размера

. Обновленная версия, PowerPC 601v или PowerPC 601+, работающая на частоте от 90 до 120 МГц, была представлена ​​в 1994 году. Она была изготовлена ​​в более новой версии 0.5 мкм CMOS процесс с четырьмя уровнями соединения, в результате чего размер матрицы составляет 74 мм. Дизайн 601+ был преобразован с CMOS-4 в CMOS-5x командой только IBM. Чтобы избежать задержек с выходом на рынок из-за изменений в инструментах проектирования и унификации основных правил фабрик, как 601, так и 601+ были разработаны с использованием инструментов IBM EDA в системах IBM и изготовлены только на предприятиях IBM.

PowerPC 603

Motorola PowerPC 603 с частотой 100 МГц в проводной связи Quad Flat Package.

PowerPC 603 был первым процессором, реализующим все 32 -bit Архитектура PowerPC, как указано. Он был разработан как недорогой процессор начального уровня для портативного встроенного использования. Одной из основных функций были функции энергосбережения (дремота, дремота и спящий режим), которые могли резко снизить требования к мощности, потребляя всего 2 мВт в спящем режиме. 603 имеет четырехступенчатый конвейер и пять исполнительных блоков: целочисленный блок, блок с плавающей запятой, блок предсказания переходов, блок загрузки / сохранения и блок системного реестра. Он имеет отдельные кэши L1 размером 8 КБ для инструкций и данных и 32/64 битную шину памяти 60x, достигающую 75 МГц. Ядро 603 не имело аппаратной поддержки для SMP.

Motorola PowerPC 603 с частотой 200 МГц в керамическом корпусе Ball Grid Array.

PowerPC 603 имел 1,6 миллиона транзисторов и был изготовлен компанией IBM и Motorola в процессе CMOS 0,5 мкм с четырьмя уровнями соединения. Кристалл имел размер 85 мм, потреблял 3 Вт при 80 МГц. Архитектура 603 является прямым предком архитектуры PowerPC 750, продаваемой Apple как PowerPC «G3».

603 предназначался для использования на портативных компьютерах Apple Macintosh, но не мог запускать программное обеспечение эмуляции 68K с производительностью, которую Apple считала адекватной, из-за меньшего размера кэша процессора. В результате Apple решила использовать 603 только в своей линейке недорогих настольных ПК Performa. Это вызвало задержку Apple PowerBook 5300 и PowerBook Duo 2300, так как Apple решила дождаться версии процессора. Использование Apple 603 в линейке Performa 5200 привело к тому, что процессор получил плохую репутацию. Помимо проблемы производительности эмуляции 68K, машины Performa поставлялись с множеством конструктивных недостатков, некоторые из которых были серьезными, связанными с другими аспектами конструкции компьютеров, включая производительность и стабильность сети, проблемы с шиной (ширина, скорость, конкуренция, и сложность), ошибки ПЗУ и производительность жесткого диска. Ни одна из проблем линейки 5200, кроме производительности эмуляции 68K, не была связана с 603. Скорее, процессор был модифицирован для использования с материнскими платами 68K и другими устаревшими компонентами. Сайт Low End Mac оценивает Performa 5200 как худший Mac всех времен. 603 нашел широкое применение в различных встроенных устройствах.

PowerPC 603e и 603ev

IBM PPC603ev, 200 МГц.

Проблемы производительности 603 были решены в PowerPC 603e . Кэш L1 был увеличен до 16 кбайт четырехстороннего ассоциативного кэша данных и инструкций. Тактовая частота процессоров тоже была увеличена вдвое, достигнув 200 МГц. Уменьшение производственного процесса до 0,35 мкм позволило достичь скорости до 300 МГц. Эта часть иногда называется PowerPC 603ev . 603e и 603ev имеют 2,6 миллиона транзисторов каждый и имеют размеры 98 и 78 мм соответственно. 603ev потребляет максимум 6 Вт на частоте 300 МГц.

PowerPC 603e был первым процессором для массового настольного компьютера, который достиг частоты 300 МГц, как это используется в Power Macintosh 6500. 603e также использовался в ускорительных картах из Phase5 для линейки компьютеров Amiga с процессорами с частотой от 160 до 240 МГц. PowerPC 603e по-прежнему продается IBM и Freescale, а также другими компаниями, такими как Atmel и Honeywell, которые производят радиационно-стойкий вариант RHPPC. PowerPC 603e был также сердцем BeBox от Be Inc. BeBox примечателен тем, что это многопроцессорная система, чего не было в 603. за. IBM также использовала процессоры PowerPC 603e в портативных компьютерах ThinkPad 800 series. В некоторых сериях цифровых осциллографов LeCroy использовал PowerPC 603e в качестве основного процессора. Процессоры 603e также обеспечивают питание всех 66 спутников в парке спутниковых телефонов Iridium. Каждый сателлит содержит по семь процессоров Motorola / Freescale PowerPC 603e, каждый с частотой около 200 МГц. Специальный процессор 603e также используется в Mark 54 Lightweight Torpedo.

G2

. Ядро PowerPC 603e, переименованное в G2 на Freescale, является основа для многих встроенных процессоров PowerQUICC II, и поэтому она продолжает развиваться. Процессоры Freescale PowerQUICC II SoC имеют обозначение MPC82xx и входят в различные конфигурации, достигающие частоты 450 МГц.

e300

Компания Freescale усовершенствовала ядро ​​603e, назвав его e300 во встроенных процессорах PowerQUICC II Pro. Были добавлены более крупные кэши L1 размером 32/32 КБ и другие меры по повышению производительности. Процессоры Freescale PowerQUICC II Pro SoC имеют обозначение MPC83xx и имеют различные конфигурации, достигающие частоты до 667 МГц. E300 также является ядром процессора SoC MPC5200B, который используется в небольшом компьютере EFIKA.

PowerPC 604

Motorola PowerPC 604e 233 МГц, установленный на плате процессора Phase5 CyberstormPPC для компьютеров серии Commodore Amiga 4000.

The PowerPC 604 был представлен в декабре 1994 года вместе с 603 и был разработан как высокопроизводительный чип для рабочих станций и серверов начального уровня и, как таковой, имел поддержку симметричной многопроцессорной обработки в оборудовании. 604 широко использовался в высокопроизводительных системах Apple, а также в клонах Macintosh, низкоуровневых серверах и рабочих станциях IBM RS / 6000, Платы ускорителя Amiga и в качестве встроенного процессора для телекоммуникационных приложений.

604 - это суперскалярный процессор , способный выдавать четыре инструкции одновременно. 604 имеет шестиступенчатый конвейер и шесть исполнительных блоков, которые могут работать параллельно, выполняя до шести инструкций за каждый цикл. Два простых и один комплексный целочисленный блок, один блок с плавающей запятой, один блок обработки ветвления, управляющий выполнением вне очереди, и один блок загрузки / сохранения. Он имеет отдельные кэши данных и инструкций L1 по 16 КБ. Внешний интерфейс представляет собой 32- или 64-битную шину 60x, работающую с тактовой частотой до 50 МГц.

PowerPC 604 содержит 3,6 миллиона транзисторов и был изготовлен IBM и Motorola по технологии CMOS 0,5 мкм с четырьмя уровнями межсоединений. Размер кристалла составлял 12,4 мм на 15,8 мм (196 мм) и потреблял 14-17 Вт при 133 МГц. Он работал на частотах от 100 до 180 МГц.

PowerPC 604e

Процессор IBM PowerPC 604e 200 МГц на модуле ЦП Apple Network Server 700.

PowerPC 604e был представлен в июле 1996 года и добавил блок регистра условий и отдельные кеши данных и инструкций L1 размером 32 КБ среди других изменений в подсистеме памяти и блоке прогнозирования переходов, что привело к 25% повышение производительности по сравнению с предшественником. Он имел 5,1 миллиона транзисторов и был изготовлен IBM и Motorola по технологии CMOS 0,35 мкм с пятью уровнями соединения. Размер кристалла был 148 мм или 96 мм, производства Motorola и IBM соответственно, он потреблял 16–18 Вт на частоте 233 МГц. Он работал на частотах от 166 до 233 МГц и поддерживал шину памяти до 66 МГц.

PowerPC 604ev "Mach5"

PowerPC 604ev, 604r или "Mach 5" был представлен в августе 1997 года и по сути представлял собой 604e, изготовленный IBM и Motorola с использованием более нового процесса, обеспечивающего более высокие скорости при меньшем потреблении энергии. Матрица была размером 47 мм, изготовлена ​​по технологии CMOS 0,25 мкм с пятью уровнями межсоединений и потребляла 6 Вт при 250 МГц. Он работал на частотах от 250 до 400 МГц и поддерживал шину памяти до 100 МГц.

В то время как Apple отказалась от 604ev в 1998 году в пользу PowerPC 750, IBM продолжала использовать его в моделях начального уровня своих компьютеров RS / 6000 в течение нескольких лет..

PowerPC 620

PowerPC 620 был первой реализацией всей 64-битной архитектуры PowerPC. Это был PowerPC второго поколения наряду с 603 и 604, но ориентированный на рынок высокопроизводительных рабочих станций и серверов. На бумаге он был мощным и первоначально предполагалось запустить вместе со своими собратьями, но он был отложен до 1997 года. Когда он действительно появился, его характеристики были сравнительно низкими, и значительно более дешевый 604e превзошел его. Поэтому 620 никогда не производился в больших количествах и находил очень мало применения. Единственным пользователем PowerPC 620 был Groupe Bull на своих машинах Escala UNIX, но они не доставили больших количеств. IBM, которая намеревалась использовать его на рабочих станциях и серверах, решила вместо этого дождаться еще более мощных 64-битных процессоров RS64 и POWER3.

620 был произведен Motorola с использованием процесса 0,5 мкм. В нем было 6,9 миллиона транзисторов, а площадь кристалла составляла 311 мм. Он работал с тактовой частотой от 120 до 150 МГц и потреблял 30 Вт при 133 МГц. Более поздняя модель была построена с использованием процесса 0,35 мкм, что позволило достичь частоты 200 МГц.

620 был похож на 604. Он имеет пятиступенчатый конвейер, такую ​​же поддержку симметричной многопроцессорной обработки и такое же количество исполнительные единицы; блок загрузки / сохранения, блок ветвления, блок FPU и три целочисленных блока. С более крупными кэшами инструкций и данных 32 КБ, поддержкой кэша L2, который может иметь емкость 128 МБ, и более мощных блоков ветвления и загрузки / хранения с большим количеством буферов, 620 был очень мощным. Таблица истории переходов также была больше и могла отправлять больше инструкций, чтобы процессор мог обрабатывать неупорядоченное выполнение более эффективно, чем 604. Модуль с плавающей запятой также был улучшен по сравнению с 604. Благодаря более быстрому циклу выборки и поддержке несколько ключевых аппаратных инструкций (например, sqrt) сделали его в сочетании с более быстрыми и широкими шинами данных более эффективным, чем FPU в 604.

Шины 6XX и GX

Системная шина была шире и быстрее 128-битная шина памяти, называемая шиной 6XX . Он был спроектирован как системная шина для многопроцессорных систем, к которой должны были подключаться процессоры, кэш-память, память и ввод-вывод с помощью микросхемы управления системой. Он поддерживает как 32-, так и 64-битные процессоры PowerPC, адреса памяти больше 32 бит и среды NUMA. Он также использовался в POWER3, RS64 и 601, а также в системах RS / 6000 на базе 604 (с мостовой микросхемой). Позже шина превратилась в шину GX в POWER4, а затем в GX + и GX ++ в POWER5 и POWER6 соответственно. Шина GX также используется в мэйнфреймах IBM z10 и z196 System z.

Расширенное семейство

PowerPC 602

PowerPC 602 был урезанной версией PowerPC 603, специально созданной для игровых консолей Motorola и IBM, представленной в феврале 1995 года. Он имеет меньшие кеши L1 (4 КБ инструкций и 4 КБ данных), одинарный - прецизионный блок с плавающей запятой и блок предсказания ветвления с уменьшенным масштабированием. Он предлагался на частотах от 50 до 80 МГц и потреблял 1,2 Вт при 66 МГц. Он состоял из 1 миллиона транзисторов и имел размер 50 мм, изготовленный по технологии CMOS 0,5 мкм с четырьмя уровнями соединения.

3DO разработала игровую консоль M2, в которой использовались два PowerPC 602, но он никогда не продавался.

PowerPC 603q

21 октября 1996 года полупроводниковая компания Quantum Effect Devices (QED) объявила о PowerPC 603 -совместимый процессор, названный "PowerPC 603q " на Форуме по микропроцессорам. Несмотря на свое название, он не имел ничего общего с другими 603. Это была с нуля реализация 32-разрядной архитектуры PowerPC, ориентированная на рынок высокопроизводительных встраиваемых систем, разработанная более двух лет. Таким образом, он был маленьким, простым, энергоэффективным, но мощным; соответствует более дорогому 603e при меньшем потреблении энергии. У него был упорядоченный пятиступенчатый конвейер с единичным целочисленным блоком, блоком с плавающей запятой двойной точности (FPU) и отдельными инструкциями 16 КБ и кэшем данных 8 КБ. В то время как целочисленный блок был совершенно новой конструкцией, FPU был создан на основе R4600 для экономии времени. Он имел размер 69 мм при изготовлении 0,5 мкм и потреблял всего 1,2 Вт на частоте 120 МГц.

603q был разработан для Motorola, но они отказались от контракта до того, как 603q пошла в серийное производство. В результате 603q был отменен, поскольку QED не могла продолжать продавать процессор, поскольку у них не было собственной лицензии PowerPC.

PowerPC 613

"PowerPC 613" похоже, так Motorola дала PowerPC третьего поколения. Предположительно, он был переименован в «PowerPC 750 » в ответ на процессор x704 от Exponential Technology, который был разработан, чтобы значительно превосходить по вооружению 604-й. Хотя вряд ли есть какие-либо источники, подтверждающие что-либо из этого, и это может быть чистое предположение или ссылка на совершенно другой процессор.

PowerPC 614

Подобно PowerPC 613, «PowerPC 614» могло быть именем, данным Motorola для PowerPC третьего поколения, а затем переименованным тем же причина как 613. Было высказано предположение, что часть была переименована в «PowerPC 7400 », и Motorola даже переименовала ее в PowerPC четвертого поколения, хотя архитектурные различия между «G3» и «G4» были небольшими. Хотя вряд ли есть какие-либо источники, подтверждающие что-либо из этого, и это может быть чистое предположение или ссылка на совершенно другой процессор.

PowerPC 615

«PowerPC 615 » - это процессор PowerPC, анонсированный IBM в 1994 году, но никогда не достигший массового производства. Его главной особенностью было включение ядра x86 на кристалле, что позволило процессору изначально обрабатывать как PowerPC, так и инструкции x86. Операционная система, работающая на PowerPC 615, может выбрать выполнение 32-битных или 64-битных инструкций PowerPC, 32-битных инструкций x86 или сочетание трех. Команды микширования потребуют переключения контекста в ЦП с небольшими накладными расходами. Единственными операционными системами, которые поддерживали 615, были Minix и специальная разработанная версия OS / 2.

Он имел размер 330 мм и производился IBM по технологии 0,35 мкм. Он был совместим по выводам с процессорами Intel Pentium и был сопоставим по скорости. Процессор был представлен только в качестве прототипа, и программа была частично убита из-за того, что Microsoft никогда не поддерживала процессор. Позже инженеры, работавшие над PowerPC 615, нашли свой путь в Transmeta, где они работали над процессором Crusoe.

PowerPC 625

«PowerPC 625» было ранним названием 64-битных процессоров PowerPC серии Apache, разработанных IBM на основе набора инструкций PowerPC-AS «Amazon». Позже они были переименованы в «RS64 ». Обозначение «PowerPC 625» никогда не использовалось для конечных процессоров.

PowerPC 630

«PowerPC 630» было ранним названием высокопроизводительного 64-битного процессора PowerPC, разработанного IBM для объединения POWER и PowerPC. наборы команд. Позже он был переименован в «POWER3 », вероятно, чтобы отличить его от более ориентированных на потребителя процессоров «PowerPC», используемых Apple.

PowerPC 641

«PowerPC 641», кодовое имя Habanero - это несуществующий проект PowerPC, созданный IBM в период 1994–1996 годов. Было высказано предположение, что это PowerPC третьего поколения на базе процессора 604.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

  • Weiss, Shlomo; Смит, Джеймс Эдвард (1994). МОЩНОСТЬ и PowerPC. Морган Кауфманн. ISBN 1558602798.- Соответствующие части: Глава 8 (описывает PowerPC 601) и Глава 11 (сравнение PowerPC 601 и Alpha 21064)
Последняя правка сделана 2021-06-02 13:05:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте