PowerPC

Z Wikipedii

PowerPC – architektura mikroprocesorów typu RISC oraz nazwa handlowa mikroprocesorów zgodnych z tą architekturą.

Architektura mikroprocesora PowerPC została stworzona przez konsorcjum firm Apple-IBM-Motorola znane pod skrótem AIM. Z początku mikroprocesory tej architektury przeznaczone były na rynek komputerów osobistych, z czasem stały się często używanymi w zastosowaniach serwerowych, klastrowych oraz w systemach wbudowanych. Mikroprocesor stał się podstawą opublikowanych przez AIM specyfikacji platform referencyjnych PReP oraz CHRP. Popularność przyniósł mu wybór na CPU komputerów osobistych Macintosh produkowanych przez firmę Apple w latach 1994-2006.

Mikroprocesor stosowany jest także w komputerach Pegasos, AmigaOne (uprzednio w kartach procesorowych dla komputera Amiga), również powstał projekt (firmy Czuba-Tech) karty do komputerów Atari Falcon. Na bazie mikroprocesora PowerPC oraz jego sieciowej wersji PowerQUICC oparte były niektóre serie urządzeń sieciowych firmy Cisco. Stosowany jest chętnie w systemach wbudowanych, gdzie używana jest specjalna, nieznacznie różniąca się od oryginalnej w zakresie specyfikacji mikroarchitektury, wersja mikroprocesora.

Spis treści 1 Historia 1.1 IBM 1.2 AIM Alliance 2 Charakterystyka 2.1 Big endian/Little endian 2.2 Rejestry wewnętrzne 3 Licencjobiorcy 4 Procesory ogólnego przeznaczenia 5 Procesory dla systemów wbudowanych 5.1 AMCC 5.2 BAE Systems 5.3 Culturecom 5.4 IBM (obecnie AMCC) 5.5 Motorola (obecnie Freescale) 5.6 PA Semi 5.7 Xilinx 6 Zobacz też: 7 Linki zewnętrzne

[edytuj] Historia

[edytuj] IBM

Historia PowerPC zaczęła się od prototypowego układu IBM 801, który implementował pomysły uważanego przez wielu za ojca mikroarchitektury RISC - Johna Cocke'a. Pochodne układu IBM 801 stosowane były w systemach wbudowanych produkowanych przez IBM. Niewystarczająca wydajność mikroprocesorów wytwarzanych przez IBM skłoniła firmę do uruchomienia projektu budowy najszybszego procesora na rynku. W rezultacie prac otrzymano architekturę POWER wprowadzoną po raz pierwszy do użytku na początku lat 90. XX wieku w systemach RISC System/6000.

Oryginalny mikroprocesor POWER, jedna z pierwszych implementacji superskalarnego procesora RISC, był konstrukcją wieloukładową. Inżynierowie firmy IBM szybko doszli do wniosku, że warto skupić się na budowie jednostki jednoukładowej przy jednoczesnej rezygnacji z kilku nadmiarowych instrukcji procesora.

[edytuj] AIM Alliance

Niedługo potem firma Apple została włączona do projektu rozwoju rodziny jednoukładowego mikroprocesora opartego o mikroarchitekturę POWER. Apple, jako jeden z największych klientów firmy Motorola zaprosił ją do wspólnych rozmów nad rozwojem mikroarchitektury POWER, co było podyktowane uprzednią, długą współpracą obydwu firm. Powstałe konsorcjum nazwano AIM od początkowych liter nazw Apple-IBM-Motorola.

W tym czasie Motorola posiadała własną architekturę RISC w postaci serii 88000, która jednak nie zdobyła uznania na rynku. Z drugiej strony mikroprocesory serii 88000 były już w produkcji; Data General dostarczał komputery z 88k a Apple posiadał prototypowe wersje maszyn pracujących na bazie tego mikroprocesora.

W rezultacie prac nad architekturą nowego procesora stworzono specyfikację PowerPC (Performance Computing), dzięki której:

• IBM uzyskał wiarygodnego i doświadczonego producenta układów,
• Apple zdobyło dla swoich komputerów jeden z najszybszych procesorów RISC na rynku i wsparcie marketingowe ze względu na światową znajomość marki IBM,
• Motorola uzyskała nowoczesną architekturę procesora RISC i pomoc technologiczną ze strony IBM

Pierwsze urządzenia oparte o PowerPC zostały przyjęte przez rynek z entuzjazmem. Oprócz komputerów Apple Macintosh, zarówno Motorola jak i IBM dostarczały systemy zbudowane na jego podstawie. Microsoft stworzył wersję Windows NT przeznaczoną dla architektury PowerPC, który był sprzedawany w zestawie z serwerami produkowanymi przez Motorolę, zaś Sun Microsystems wprowadził do sprzedaży przeznaczoną pod ten procesor wersję swojego sztandarowego systemu Solaris OS. IBM przeportował swój system AIX i planował wydać działającą na komputerach z zainstalowanym procesorem PowerPC wersję OS/2. W połowie lat 90. wyniki benchmarków odnoszących się do procesorów architektury PowerPC dawały lepsze rezultaty niż te przeprowadzane dla najszybszych procesorów architektury IA-32.

Zapotrzebowanie na mikroprocesory nowej architektury na maszynach desktopowych nigdy nie osiągnęło spodziewanego poziomu. Po krótkiej obecności na rynku zniknęły napisane pod PowerPC wersje systemów: Windows NT, Solaris OS, OS/2. Fakt ten był spowodowany brakiem dostępności aplikacji możliwych do uruchomienia przy użyciu nowej architektury procesora. Jedynie komputery Macintosh produkowane przez Apple pozostawały wierne mikroprocesorom PowerPC.

W 2004 roku Motorola zaprzestała produkcji układów mikroprocesorowych przenosząc dział rozwoju i produkcji do wydzielonej spółki pod nazwą Freescale Semiconductor. W tym samym czasie IBM zaprzestał całkowicie produkcji komputerów osobistych (opartych o procesory architektury IA-32) na rzecz chińskiego producenta Lenovo. IBM skupił się na przeprojektowaniu układu PowerPC zgodnie z oczekiwaniami producentów konsol do gier takich jak: Sony PlayStation 3, Nintendo Wii oraz Xbox 360 produkcji Microsoftu. 6 czerwca roku 2005 Apple zapowiedziało, że w następnych wersjach komputerów Macintosh będą stosowane jedynie procesory marki Intel. Od 12 stycznia roku 2006 dostępne są komputery Apple z procesorami marki Intel.

[edytuj] Charakterystyka

PowerPC został zaprojektowany zgodnie z filozofią RISC. Mikroarchitektura procesora pozwoliła na zastosowanie superskalarności. Obecnie w użyciu znajdują się zarówno zarówno wersje 64 bitowe jak i 32 bitowe procesora. W stosunku do architektury POWER w PowerPC wprowadzono:

• Obsługa trybów Big Endian oraz Little Endian, które mogą być przełączane w trakcie pracy procesora. Obsługa ta została zarzucona w PowerPC G5,
• Uzupełnienie operacji na danych zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji o operacje na danych zmiennoprzecinkowych pojedynczej precyzji,
• Kompletna specyfikacja 64 bitowej architektury,
• Usunięcie niektórych, rzadko używanych, instrukcji procesora POWER

[edytuj] Big endian/Little endian

Niektóre z układów PowerPC produkcji IBM przeznaczonych na rynek systemów wbudowanych posiadają bit kolejności bajtowej dla każdej obsługiwanej strony pamięci. Poniższy opis nie odnosi się do tych układów.

Większość z dostępnych układów PowerPC może przełączać tryb kolejności bajtów pamięci (ang. endianess) za pomocą bitu w rejestrze MSR. Osobny bit w tym rejestrze odpowiada za kolejność bajtów w przypadku pracy procesora w trybie nadzorcy. Procesor po inicjalizacji startuje w trybie big endian a tablica stron pamięci dla TLB zawsze przechowuje dane w trybie big endian.

Systemy komputerowe firm Matrox oraz Mercury Computer Systems wykorzystują PowerPC działający w trybie little endian. Wynika to z faktu, że układ PowerPC pracuje w tych systemach jako koprocesor na szynie PCI i współdzieli dane z głównym procesorem zgodnym z mikroarchitekturą IA-32. Zarówno systemy Sun Solaris jak i Windows NT w wersji dla układów PowerPC używały tego procesora w trybie little endian.

[edytuj] Rejestry wewnętrzne

Poniższa tabela prezentuje rejestry jednostki stałopozycyjnej mikroprocesora PowerPC (wspólne dla wszystkich wersji)

Nazwa rejestru	Opis rejestru	Uwagi
r0	Rejestr ogólnego przeznaczenia	Specjalny tryb użycia dla niektórych dyrektyw asemblera
r1	Rejestr ogólnego przeznaczenia.	W niektórych ABI wykorzystywany jako wskaźnik stosu
r2-r31	Rejestry ogólnego przeznaczenia	ABI definiuje sposób ich użycia
CR (Condition Register)	Obsługa dyrektyw warunkowych	Dostępny jako 8 niezależnych, 4-bitowych pól
CTR (CounTer Register)	Licznik	Używany w pętlach
LR (Link Register)	Obsługa powrotu z procedury	-
XER (eXcEption Register)	Wykrywanie sytuacji wyjątkowych związanych z operacjami algebraicznymi (przepełnienie, przeniesienie)	-
MSR (Machine State Register)	Kontrola stanu mikroprocesora. Obsługa stanu translacji pamięci, przerwań itp.	Dostępny z poziomu nadzorcy
SRR0-SRR1 (Save/Restore Register)	Obsługa wyjątków	Dostępny z poziomu nadzorcy
SPRG0-SPRG3 (Special Purpose ReGister)	Przeznaczone do użycia przez system operacyjny	Dostępny z poziomu nadzorcy
PVR (Processor Version Register)	Udostępnia informację o wersji mikroprocesora	Dostępny z poziomu nadzorcy
DAR (Data Address Register)	Obsługa wyjątków	Tylko dla wyjątków DSI (Data Store Interrupt) oraz ALI (Alignment Interrupt). Dostępny z poziomu nadzorcy
DSISR (Data Storage Interrupt Status Register)	Obsługa wyjątków	Tylko dla wyjątków DSI (Data Store Interrupt) oraz ALI (Alignment Interrupt). Dostępny z poziomu nadzorcy
TBR (Time Base Register)	Licznik cykli procesora (zwiększający swoją zawartość)	Dostępny z poziomu nadzorcy
DEC (Decrementer Register)	Kontrolowany przez nadzorcę licznik cykli procesora (zmniejszający swoją zawartość)	Wywołuje wyjątek DEC przy osiągnięciu wartości 0. Dostępny z poziomu nadzorcy.
IBAT0-IBAT3 (Instruction Block Address Translation)	Obsługa translacji pamięci dla instrukcji	Dostępny z poziomu nadzorcy
DBAT0-DBAT3 (Data Block Address Translation)	Obsługa translacji pamięci dla danych	Dostępny z poziomu nadzorcy

[edytuj] Licencjobiorcy

Firmy, które produkowały lub wykorzystywały na licencji układy zgodne z architekturą PowerPC.

• Motorola (obecnie Freescale Semiconductor), jako członek konsorcjum AIM
• Nintendo dla procesora w konsoli do gier GameCube,
• Sony i Toshiba, dla procesora Cell
• Huawei
• Cisco Systems
• Samsung
• Applied Micro Circuits Corporation (AMCC)
• Microsoft dla Xbox 360
• Nintendo dla Wii
• PA-Semi
• HCL
• Xilinx - układy FPGA Virtex-II Pro posiadają zintegrowany procesor zgodny z wersją embedded IBM PowerPC
• Altera
• Apple Computer

i inni.

[edytuj] Procesory ogólnego przeznaczenia

• PowerPC G1
  • 601, 601v
• PowerPC G2
  • 602
  • 603, 603e, 603ev
  • 604, 604e, 604ev
  • 620 pierwsza 64-bitowa implementacja
• x704 implementacja w technologii BiCMOS zaprojektowana przez Exponential Technologies
• PowerPC G3
  • 740
  • 745
  • 750 (1997) 233 MHz oraz 266 MHz
  • 755
  • 750CX, 750CXe (2000) 366 MHz - 600 MHz
  • 750FX (2002) 600 MHz - 900 MHz
  • 750GX (2003) 733 MHz - 1,1 GHz
  • 750CL (2006) 400 MHz - 1 GHz, energooszczędna wersja 750GX, według plotek jest to procesor zastosowany w Wii
• PowerPC G4
  • 7400/7410 (PowerPC G4) (1999) do 550 MHz, wyposażona w układ AltiVec, rozszerzenie typu SIMD oryginalnej specyfikacji PowerPC
  • 7450 rodzina procesorów z zegarem do 1,5 GHz i 256 KiB Cache L2 oraz z ulepszonym układem AltiVec (PowerPC G4)
  • 7447/7457 rodzina procesorów z zegarem do 1,8 GHz oraz 512 KiB Cache L2 (PowerPC G4)
  • 7448 rodzina procesorów produkowana w technologii 90nm z 1 MiB Cache L2 (PowerPC G4)
  • 8641S i 8641D jedno- i dwurdzeniowe procesory zbudowane na bazie jądra e600, użytego wcześniej w 7448.
• PowerPC G5
  • 970 (2003) 64-bitowa implementacja oparta na mikroprocesorze IBM POWER4 rozszerzona o jednostkę VMX (kompatybilna z AltiVec jednostka wykonawcza typu SIMD) z 512 KiB Cache L2 z zegarami pracującymi z częstotliwościami 1,4 GHz, 1,6 GHz, 1,8 GHz, 1,9 GHz, 2,0 GHz, 2,1 GHz, 2,3 GHz, 2,5 GHz oraz 2,7 GHz wykonana w technologii 130 nm.
  • 970FX (2001) 512 KiB Cache L2, produkowany w technologii 90 nm.
  • 970GX (2003) 1 MiB Cache L2
  • 970MP (2005) z zegarem 1,6-2,5 GHz z 1 MiB Cache L2, pierwszy dwurdzeniowy procesor PowerPC ogólnego przeznaczenia
• Gekko 485 MHz (używany w Nintendo GameCube)
• PA6T-1682M (PWRficient) dwurdzeniowa jednostka pracująca z zegarem 2 GHz

Nowa generacja procesorów PowerPC, o planowanej nazwie POWER6, jest projektowana do pracy z zegarami z zakresu 4-5 GHz oraz udostępni funkcjonalność Simultaneous MultiThreading.

[edytuj] Procesory dla systemów wbudowanych

[edytuj] AMCC

• 440SP: 533-667 MHz, 10/100/1G Ethernet, (2) 64bit PCI-X, 32bit PCI-X, XOR engine, 32k L1 Cache.
• 440SPe: 533-667 MHz, 10/100/1G Ethernet, (3) 64bit PCI-Express, 64bit PCI-X, XOR engine, 32k L1 Cache.
• 440EPx: 333-667 MHz, (2) 10/100/1G Ethernet, Hardware Security, PCI, DDR-II, FPU, USB 2.0, 32k L1 Cache.
• 440GR: 333-667 MHz, (2) 10/100 Ethernet, (4) UART, (2) IIC, 53 GPIO, SPI, 32k L1 Cache.
• 440GRx: 333-667 MHz, (2) 10/100/1G Ethernet, (4) UART, (2) IIC, 53 GPIO, SPI, DDR-II, Hardware Security, 32 KiB L1 Cache.

[edytuj] BAE Systems

• RAD750: wersja do celów militarnych i misji kosmicznych, oparta na mikroprocesorze PowerPC 750 ze zwiększoną odpornością na promieniowanie elektromagnetyczne

[edytuj] Culturecom

• V-Dragon oparta na rdzeniu mikroprocesora PowerPC 405.

[edytuj] IBM (obecnie AMCC)

• 401
• 403: układ MMU dołączony w wersji 403GCX.
• 405: MMU, Ethernet, UART, PCI, SRAM, SDRAM; wersja NPe405 została wzbogacona o nowe urządzenia sieciowe.
• 440xx: seria mikroprocesorów opartych o rdzeń Book E.
  • 440EP: 333-667 MHz, (2) 10/100 Ethernet, PCI, DDR, FPU, USB 1.1 & 2.0, 32 KiB L1 Cache.
  • 440GP: 400-500 MHz, (2) 10/100 Ethernet, PCI-X, DDR, 32 KiB L1 Cache.
  • 440GX: 533-800 MHz, (2) 10/100 Ethernet, (2) 10/100/1G Ethernet z mechanizmem TCP/IP offload, PCI-X, DDR, 32 KiB L1 Cache

[edytuj] Motorola (obecnie Freescale)

• MPC 860/8xx (PowerQUICC): kontrolery sieciowe i telekomunikacyjne
• MPC 550/5xx (rdzeń 8xx): kontrolery przemysłowe
• MPC 5200/5200B (rdzeń 603e): kontrolery przemysłowe
• MPC 8260/82xx (PowerQUICC II) rdzeń 603, kontrolery sieciowe i telekomunikacyjne z wbudowaną w układ wysokowydajną, przełączaną szyną danych.
• MPC 8560/85xx (PowerQUICC III) rdzeń procesora PowerPC Book E, kontrolery sieciowe i telekomunikacyjne z wbudowaną w układ wysokowydajną, przełączaną szyną danych.

[edytuj] PA Semi

• PA6T-1682M (PWRficient): dwurdzeniowa jednostka pracująca z częstotliwością zegara 2 GHz (nigdy nie wprowadzona do sprzedaży)

[edytuj] Xilinx

• Virtex-II Pro and Virtex-4, układy FPGA zawierające do czterech rdzeni PowerPC 405.

[edytuj] Zobacz też:

• Architektura ARM

[edytuj] Linki zewnętrzne

• Strona Power.org
• Strona Freescale Semiconductor
• IBM Power Architecture
• POWER to the people - A history of chipmaking at IBM

Trzech nastolatków śmiertelnie pobiło 51-latka

Łódzka policja zatrzymała trzech nastolatków, którzy śmiertelnie pobili 51-letniego mężczyznę. Dwóch z nich może trafić na 10 lat do więzienia.

Straż Graniczna rozbiła grupę przemytników

Funkcjonariusze Nadbużańskiego Oddziału Straży Granicznej (NOSG) rozbili grupę, zajmującą się obrotem towarami, głównie papierosami, bez polskich znaków skarbowych akcyzy. Zatrzymano trzy osoby.

Kurski: widziałem ministra nawalonego jak Messerschmitt

Zdaniem Jacka Kurskiego Elżbieta Kruk padła ofiarą panującej w mediach niechęci do PiS. Na antenie Radia ZET poseł bronił swojej partyjnej koleżanki i opowiadał o ministrze rządu Donalda Tuska, który pijany przyszedł do studia telewizji Polsat.

Autobus wpadł do rowu, 12 rannych

Na drodze wojewódzkiej nr 865 Jarosław - Lubaczów autobus wpadł do rowu w miejscowości Makowisko (Podkarpackie). 12 osób - uczestników wycieczki - trafiło do szpitala. Na razie nie wiadomo, jak poważne odnieśli obrażenia.

Zachodniopomorskie: Ok. 10 tys. osób bez prądu

W Zachodniopmorskiem wraca zasilanie do powiatów pyrzyckiego i stargardzkiego. Usuwane są kolejne awarie stacji transformatorowych. Prace utrudnia jednak silny wiatr - poinformował rzecznik ENEA OPERATOR Paweł Oboda. Porywisty wiatr i śnieżyce uszkodziły 250 stacji transformatorowych. Ok. 10 tys. mieszkańców nie ma prądu.

Wyjazdowe obrady klubu PO: wraca sprawa Staroń

Podczas wyjazdowego posiedzenia klubu PO w miejscowości Ossa k. Rawy Mazowieckiej Lidia Staroń czyniła wyrzuty kolegom, że nie wsparli jej po publikacji "Rzeczpospolitej". Gazeta napisała, że Staroń zarobiła kilkaset tysięcy zł, bo ustawa, nad którą pracowała, pozwoliła jej uwłaszczyć lokal usługowy. Donald Tusk - relacjonuje zastrzegający anonimowość uczestnik obrad - poparł Staroń, natomiast Zbigniew Chlebowski nie zabrał głosu.

Pierwsza ofiara mrozu. Mężczyzna znaleziony na Podkarpaciu

45-letni mężczyzna jest najprawdopodobniej pierwszą tegoroczną ofiarą mrozów na Podkarpaciu. Policjanci wyjaśniają dokładne przyczyny śmierci mieszkańca Trzebuski. Mężczyznę znaleziono niespełna sto metrów od jego domu. Wiele wskazuje na to, że zmarł w wyniku wychłodzenia organizmu.

Pacelt do dymisji, dostanie nowe zadania

Ostrowiecki poseł Platformy Obywatelskiej Zbigniew Pacelt zostanie odwołany ze stanowiska wiceministra sportu. Teraz będzie odpowiadał za przygotowania reprezentacji Polski do igrzysk w Londynie.

Drugie podejście PO do ustawy o mediach

PO wraca do rozmów z lewicą o zmianach w mediach. W przyszłym tygodniu politycy Platformy maja wyłożyć na stół nowy projekt ustawy medialnej - dowiedział się "Dziennik".

PiS zaniepokojone sprawą posłów Sejmu Litwy z Kartą Polaka

PiS jest zaniepokojone sprawą posłów litewskiego Sejmu posiadających Kartę Polaka. Dwóm z trzech posłów AWPL grozi utrata mandatu litewskiego posła z powodu przyjęcia przez nich Karty, co budzi na Litwie kontrowersje.