POWER4 

    1999年 10月，IBM 率先在微处理器论坛中批露了其双核心Power4 的研发计划，工程样本于 2000年 1月研制成功，POWER4 芯片是业界第一个双内核处理器，每个芯片中集成了 1 亿 7400 万个晶体管。采用 0.18 微米的铜和 SoI(绝缘硅)技术，POWER4 是当时市场上单个芯片功能最强大的芯片。POWER4 继承了 POWER3 芯片的所有优点(包括与 PowerPC 指令集的兼容性)，但是采用的却是全新的设计。每个处理器都有 2 个 64 位的 1GHz+ 的PowerPC 核心，这是第一个单板上具有多核心设计的服务器处理器(也称为“片上 CMP”或“片上服务器”)。每个处理器都可以并行执行 200 条指令。POWER4+(也称为 POWER4-II)功能与之类似，但是主频更高，功耗更低。早期的POWER4处理器主频为1.1和1.3GHz，到了POWER4+版本，主频提升到了1.9GHz。

    POWER4 芯片增加了L3 缓存 ，fabric controller 可以控制在L2和L3 之间以及单个处理器之间的信息流和数据。每个微处理芯片包含64 KB L1 指令缓存 , 一个 32 KB L 1 数据缓存，两个 fixed-point 执行单元 , 两个浮点执行单元， 两个 load/store 执行单元，一个分支执行单元 , 和一个执行单元来进行逻辑操作在一定条件下。 在程序组按顺序分发的指令由执行单元按非程序顺序处理，最老的操作具有高的优先级。分组能够最多包含5 个指令，通常被一个branch 指令终止。

    和POWER3一样，POWER4也是一款全64位处理器，可以执行完整的PowerPC指令集，它也可以用于RS/6000和AS400系统当中，从而取代了POWER3和RS64处理器。当时，IBM还发布了一个新的ISA，名为PowerPC 2.00 ISA，增加了几条扩展指令。POWER4芯片能够在1秒钟时间内把100G数据——相当于20部DVD电影的数据，从2级缓存传送到CPU。

    在制造工艺上，POWER4芯片采用了先进的铜芯片和绝缘硅技术， 铜芯片的问世可以说开创了服务器技术的一个新的历史纪元。铜的采用使单位面积硅片具有更高的集成度、更小的功耗、更高的工作频率。绝缘硅则能将更多的硅和硅氧化层添加到处理器中，用于绝缘。具体来讲，它是在处理器芯片内部的硅晶片上先嵌埋一层二氧化硅绝缘物，再以这一绝缘物作为基板来制造各个晶体管，通过绝缘的氧化层起到保护芯片上数百万个晶体管的作用，减小晶体管的静电电容，而使晶体管的状态切换加快，降低了误差、提高了晶体管的工作效率以及微处理器的速度；同时，减小了状态切换时的充电电流，以降低功耗，延长了设备的实用寿命。POWER4还采用先进的多芯片模块 (MCM) 封装 (下图)，可以在手掌大小的地方安装最多可达 8 个的 POWER4 处理器。每一模块连接的多达128MB外部级 (L3)高速缓存使性能进一步得到了提高。