PowerPC
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推出年份 | 1992年10月 |
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设计公司 | AIM |
最新架构版本 | 2.02 |
体系结构类型 | 载入-储存 |
字长/暂存器资料宽度 | 32-bit/64-bit(32 → 64) |
位元组序 | Big/Bi |
指令编码长度 | Fixed/Variable (Book E) |
指令集架构设计策略 | 精简指令集 |
扩展指令集 | AltiVec, APU |
分支预测结构 | Condition code |
32 GPR, 32 FPR |
POWER、PowerPC,以及Power ISA架构 |
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飞思卡尔(原摩托罗拉) |
IBM |
IBM/任天堂 |
其他 |
相关条目 |
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PowerPC(英语:Performance Optimization With Enhanced RISC – Performance Computing,有时简称PPC)是一种精简指令集(RISC)的指令集架构 ISA(Instruction set architecture),其基本的设计源自IBM的POWER(Performance Optimized With Enhanced RISC[注 1])架构。
历史
1991年,Apple、IBM、Motorola组成AIM联盟,意欲发展一泛用的微处理器架构,其成果即为PowerPC。PowerPC架构基础来自于1990年随RISC System/6000推出的IBM POWER架构,而POWER架构又是从早期的RISC架构(比如IBM 801)与MIPS架构的处理器得到灵感的。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。第一代PowerPC采用0.6微米制程,电晶体约为单芯片280万个。
以PowerPC架构发展出来的第一个晶片是1993年推出的PowerPC 601,而IBM以PowerPC 601推出了RS/6000 POWERstation 250工作站,苹果电脑则推出第一代的PowerMacintosh。
1998年,铜芯片问世。
2000年,IBM开始大批推出采用铜芯片的产品,如RS/6000的X80系列产品。铜制程取代了已经沿用了30年的铝制程,使矽芯片多CPU的生产工艺达到了0.2微米的水平,单芯片整合了2亿个电晶体,大大提高了运算性能;而1.8V的低电压操作(原为2.5V)大大降低了芯片的耗能,容易散热,从而大大提高了系统的稳定性。
但除了苹果公司的麦金塔电脑以外,使用PowerPC处理器的个人电脑很少,而自2005年起,麦金塔也转用Intel x86。
PowerPC处理器
PowerPC 601至PowerPC603e
601 | 601v | 602 | 603 | 603e | 604 | |
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时脉(MHz) | 50至80 | 100 | 66 | 50至80 | 100 | 100至133 |
工作电压(v) | 3.6 | 2.5 | 3.3 | 3.3 | 3.3 | |
功率消耗(w) | 10(80 MHz) | 6 | 1.2 | 3(80 MHz) | 3.5 | 17.5 |
制程(micrometer) | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
晶片大小(mm2) | 120 | 74 | 50 | 120 | 98 | 197 |
电晶体数 | 280万 | 280万 | 100万 | 160万 | 260万 | 360万 |
快取大小(KB) | 共用32 | 共用32 | 资料、指令各4 | 资料、指令各8 | 资料、指令各16 | 资料、指令各16 |
汇流排 | 位址32位元,资料64位元 | 位址32位元,资料64位元 | 位址32位元,资料64位元 | 位址32位元,资料32或64位元 | 位址32位元,资料32或64位元 | 位址32位元,资料32或64位元 |
SPECint92 | 85(80 MHz) | 105 | 40 | 75(80 MHz) | 120 | 200(133MHz) |
SPECfp92 | 105(80 MHz) | 125 | - | 85(80 MHz) | 105 | 200(133MHz) |
PowerPC 604e
PowerPC 604e 于 1996 年 7 月推出,改进了记忆体子系统与分支预测,而记忆体汇流排时脉为66MHz,有 510 万个电晶体,采用 0.35 μm CMOS 制造,晶片大小为 148 平方毫米或 96 平方毫米,工作时脉为166至233 MHz,在 233 MHz 时功率消耗为 16-18 W。与前代产品相比,性能提高了 25%。[2][3]
PowerPC 604ev "Mach5"
PowerPC 604ev、604r (或称“Mach 5”)于 1997 年 8 月推出,是制程改进为 0.25 μm CMOS的PowerPC 604e,晶片面积减至47 平方毫米,工作时脉提升至250 到 400 MHz ,记忆体汇流排速度为100MHz,而功率消耗在 250 MHz 时则为 6 W。虽然苹果公司在 1998 年转而使用 PowerPC 750,但 IBM 仍在其 RS/6000 工作站的入门级型号中使用PowerPC 604ev。
PowerPC 7xx
第三代的PowerPC 微处理器是PowerPC 7xx,由苹果公司称为 PowerPC G3,于 1997 年 11 月 10 日推出;G3一词常被使用于苹果电脑的机种,例如 PowerBook G3、彩色 iMac、iBook 和蓝色以及白色的 Power Macintosh G3。PowerPC 7xx系列由于低功耗与小尺寸,是笔记型电脑的理想选择,一直使用到麦金塔转用x86处理器之前,而且也广泛使用于嵌入式设备,如印表机、路由器、储存设备、太空船和游戏机[4]。 但7xx 系列的弱点在于并未支持对称多处理、缺乏单指令流多资料流能力,以及相对较弱的浮点运算功能。摩托罗拉的 74xx 系列处理器针对这些问题进行设计与改进。
PowerPC 7400(代号“Max”)于 1999 年 8 月推出,又被称为“G4”,工作时脉为 350 至 500 MHz,有1050 万个电晶体,以摩托罗拉的 0.20 μm HiPerMOS6 制造,晶片尺寸为 83 mm2,采用铜制程。但摩托罗拉曾向苹果承诺将提供工作时脉500 MHz 的晶片,但初期良率过低,使得苹果无法推出宣传的 500 MHz 之 PowerMac G4,在摩托罗拉处理此问题时,苹果只好将PowerMac G4型号的工作时脉从 400、450 和 500 MHz 降到 350、400 和 450 MHz。该事件导致苹果与摩托罗拉的关系出现裂痕,据报导苹果向 IBM 寻求帮助,以提高摩托罗拉 7400 系列的产量[5] 。后来在 2000 年 2 月 16 日苹果的PowerMac 500 MHz型号上市。
最后一款使用 G4 的桌上型麦金塔是 Mac Mini;笔记型电脑的 iBook G4 与PowerBook G4后来都改用英特尔x86处理器。但还有其他平台也使用 PowerPC G4 处理器,例如 AmigaOne 系列机种和 Genesi 的 Pegasos;而 PowerPC G4 也常用于嵌入式系统,例如路由器、电信交换机、影像与媒体处理、航空电子设备和军事应用;其 AltiVec 及对称多处理功能在这些领域可发挥所长。
PowerPC 970
PowerPC 970、PowerPC 970FX 和 PowerPC 970MP 是 IBM 于 2002 年推出的 64 位元 PowerPC 处理器,而苹果公司在采用此系列处理器的麦金塔,称之为 PowerPC G5。本系列是 IBM 和苹果以POWER4为基础合作开发的[6][7] ,项目代号为 GP-UL 或 Giga Processor Ultra Light[注 2]。苹果推出 PowerMac G5 时曾表示这是一项为期五年的合作成果,且有多个世代的未来发展路线图。但一年以后苹果不得不收回推出使用 3 GHz 处理器之PowerMac G5的承诺,IBM 也无法将功耗降低到可供笔记本电脑所用的水准,使得苹果的笔记型电脑仍然采用PowerPC G4。最终苹果转用x86处理器于麦金塔电脑。此外,IBM 的 JS20/JS21 刀锋伺服器和一些低阶工作站和 System p 伺服器使用了 PowerPC 970。有些高阶嵌入式系统(如 Mercury 的 Momentum XSA-200)也使用了PowerPC 970。 IBM 也将 PowerPC 970 内核授权其他厂商用于自定使用。
产品应用
较广为人知的产品应用包含:
- 苹果公司:Power Macintosh系列、PowerBook系列(1995年以后的产品,开始使用PowerPC 603系列)、iBook系列、iMac系列(2005年以前的产品)、eMac系列产品。
- 任天堂:GameCube[8]、Wii和Wii U。
- 微软:Xbox 360[8]
- 索尼:PlayStation 3[8]
相关条目
备注
参考文献
- ^ 刘, 光涛. 認識POWER PC. 台北市: 全欣资讯图书股份有限公司. 民国84[1995]. ISBN 957-726-267-8. OCLC 813868323.
- ^ IBM's PowerPC 604e page. [2022-05-14]. (原始内容存档于2009-05-30).
- ^ NXP's PowerPC 604e page. [2022-05-14]. (原始内容存档于2016-03-03).
- ^ NASA's $2.5bn Curiosity rover: An Apple PowerBook on wheels. [2022-05-14]. (原始内容存档于2019-01-05).
- ^ Motorola and IBM Reveal PowerPC Plans. [2022-05-14]. (原始内容存档于2021-11-29).
- ^ Apple Unleashes the World's Fastest Personal Computer—the Power Mac G5. Apple. 23 June 2003 [2022-05-14]. (原始内容存档于2021-12-16).
- ^ Apple and IBM Introduce the PowerPC G5 Processor. Apple. 23 June 2003 [2017-12-04]. (原始内容存档于2022-04-21).
- ^ 8.0 8.1 8.2 POWER To The People. IBM. March 30, 2004 [2017-11-10]. (原始内容存档于2013-02-04).