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从POWER1到POWER7 IBM处理器20年简史

PowerPC

    1991年,IBM有了一个大胆的计划,就是让POWER变得更普及:从靠电池驱动的手持设备到超级计算机和大型机,为此,IBM计划向其他系统制造商制造和销售这一芯片。IBM找到了苹果公司,共同合作开发一种基于POWER架构的单芯片微处理器。不久之后,由于苹果公司也在长期、大量使用摩托罗拉公司的桌面级微处理器,于是,苹果邀请摩托罗拉公司加入了这一项目,而且摩托罗拉公司比IBM在制造可量产的微处理器方面更有经验。这三家公司的合作基地们于美国得州的奥斯汀市,被称作AIM联盟,AIM即Apple, IBM, Motorola的缩写。

    经过两年时间的联合开发,在1993年,源自于POWER架构的一个修正版本PowerPC诞生了。PowerPC 中的 PC 代表 performance computing。PowerPC架构增加了单精度浮点计算指令,以及通用寄存器乘除法指令,还修改了POWER的一些特性,如使用MQ寄存器的特殊的乘除法指令。此外,PowerPC还增加了64位版本,并提供了对SMP系统的支持。

PowerPC 600 系列

 PowerPC 601 是第一代 PowerPC 系列中的第一个芯片。它是 POWER 和 PowerPC 体系结构之间的桥梁,其与 POWER1 的兼容性比以后的 PowerPC 都要好(甚至比 POWER 同一系列的芯片还要好),同时它还兼容 Motorola 88110 总线。PowerPC 601 的首次面世是在 1994 年最早的 PowerMac 6100 中,其主频为 66 Mhz。这条产品线中的下一个芯片是 603,它是一个低端的核心,通常在汽车中可以找到。它与 PowerPC 603 同时发布,当时 PowerPC 604 是业界最高端的芯片。603 和 604 都有一个“e”版本(603e 和 604e),该版本中对性能进行了改善。最后,第一个 64 位的 PowerPC 芯片,也是很高端的 PowerPC 620 于 1995 年发布。

PowerPC 700 系列

 首次面世是在 1998 年,PowerPC 740 和 PowerPC 750 与 604e 非常类似 ,有些人会说他们是同一个 600/700 系列的成员。PowerPC 750 是世界上第一个基于铜的微处理器,当它用于 Apple 计算机时,通常称为 G3。它很快就被 G4(或称为 Motorola 7400)所取代了。32 位的 PowerPC 750FX 在 2002 年发布时其速度就达到了 1GHz,这在业界引起一片哗然。IBM 随之在 2003 年又发布了 750GX,它带有 1MB 的 L2 缓存,速度是 1GHz,功耗大约是 7 瓦。

PowerPC 900 系列

 64 位的 PowerPC 970,这是 POWER4 的一个单核心版本,可以同时处理 200 条指令,其速度可以超过 2GHz,而功耗不过几十瓦。低功耗的优势使其一方面成为笔记本和其他便携式系统的宠儿,另一方面又成为大型服务器和存储设备的首选品。它 64 位的处理能力和单指令多数据(SIMD)单元可以加速计算密集型的应用,例如多媒体和图形。这种芯片用于 Apple 的桌面系统、Xserve 服务器、图像系统以及日益增长的网络系统中。Apple Xerve G5 是第一个装备 PowerPC 970FX 的机器,这是第一个采用应变硅和绝缘硅技术制造的芯片,可以只需更低的功耗就实现更高的速度。

PowerPC 400

 这是 PowerPC 处理器中的嵌入式系列产品。PowerPC 的灵活性体系结构可以实现很多的专用系统,但是从来没有其他地方会像 400 系列一样灵活。从机顶盒到 IBM 的“蓝色基因”超级计算机,到处都可以看到它的身影。在这个系列的一端是 PowerPC 405EP,每个嵌入式处理器只需要 1 瓦的功耗就可以实现 200 MHz 的主频;而另一端是基于铜技术的 800 MHz 的 PowerPC 440 系列,它可以提供业界最高端的嵌入式处理器。

 每个子系列都可以专用,例如,PowerPC 440GX 的双千兆以太网和 TCP/IP 负载加速可以减少报文密集型应用对 CPU 的占用率 50% 以上。大量的产品都是在对 PowerPC 400 系列的核心进行高度修改而构建的,其中“蓝色基因”超级计算机就在每个芯片中采用了两个 PowerPC 440 处理器和两个 FP(浮点)核心。

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