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IBM POWER的前世今生(Power1-Power9)

  【IT168  总结】Power是Power Optimization With Enhanced RISC的缩写,是由IBM开发的一种RISC指令集架构(ISA)。

  IBM的很多服务器、微型计算机、工作站和超级计算机都采用了Power系列微处理器。Power芯片起源于801 CPU,是第二代RISC处理器。在1990年,Power 芯片被RS或RISC System/6000 UNIX工作站(现在称为 eServer 和 pSeries)所采用。从Power 3开始以及之后推出的Power系列微处理器都采用的是64位PowerPC架构。

  801的设计非常简单,但是由于所有的指令都必须在一个时钟周期内完成,因此其浮点运算和超量计算(并行处理)能力很差。Power体系结构就着重于解决这个问题。Power芯片采用了100多条指令,是一个非常优秀的RISC体系结构。

  历史

  801计划

  1974年,IBM启动了一项以创建一个每秒至少处理300路通话的电话交换网络的计划。该计划预计需要20000个指令来处理每个通话,同时保持即时回应,因此需要一个性能为12 MIPS的处理器。这个需求在当时看来是非常大的。

  复杂运算的每个步骤都可以用简单的指令来取代,而所有简单的指令,都可以在相同的时间内完成。这个精简设计的理念就是后来为人们所熟知的RISC。

  1975年这个电话交换计划在还没有成为原型之前就被取消了。不过,从该计划第一年的模拟中所得到的估计来看,为这个计划所设计的处理器将会是个很有潜力的通用型处理器,因此后续工作在托马斯?华生研究中心的 801 号楼继续展开了,也就是801计划。

  1982年的“Cheetah”研究计划

  为了判断RISC机器是否能同时处理多个指令,或者需要对801计划进行哪些修改来实现拥有多个执行单元的801,华生研究中心花费两年时间探索了801设计的极限。

  America计划

  1985年,华生研究中心开始了第二世代RISC架构的研究,其成果就是“AMERICA架构”。1986年,IBM以这个架构为基础,在奥斯汀开始开发RS/6000系列。

  Bellatrix计划

  在1986年到1989年之间,Bellatrix计划启动了,前提是使用America架构作为通用架构的基础,其中可能包括针对大型主机应用的OS/390、针对多处理器服务器交易处理的OS/400和针对科学应用的AIX。但这一计划在1990年到1995年之间被取消了。

  Power和RS/6000

  1990年2月,第一步采用Power架构的IBM计算机被称为“RISC System/6000”或者RS/6000。RS/6000分为工作站和服务器两个等级,分别称为Powerstation和Powerserver。RS/6000的CPU有两种配置,分别被称作RIOS-1和RIOS.9。RIOS-1有11个芯片,分别是1个指令缓存芯片、1个整数芯片、1个浮点数芯片、4个数据缓存芯片、1个储存控制芯片、1个I/O芯片和1个时钟芯片。成本较低的RIOS.9有8个芯片,分别是1个指令缓存芯片、1个整数芯片、1个浮点数芯片、2个数据缓存芯片、1个存储控制芯片、1个I/O芯片和1个时钟芯片。

  RSC(RISC Single Chip)是针对较低端的RS/6000开发出来的。第一部使用RSC的机器于1992年问世。

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