пятница, 4 марта 2016 г.

PowerPC 970

PowerPC 970

PowerPC 970, PowerPC 970FX, 970GX PowerPC, и PowerPC 970MP, являются 64-битными процессорами архитектуры Power от IBM, которые она представила в 2002 году При использовании в компьютерах Apple, Inc. , они были названы G5 PowerPC.
Семейство 970 было создано через сотрудничество между IBM и Apple. Проект вышел под кодовым названием GP-UL или Giga Processor Ultra Light, где Giga процессор с кодовым названием POWER4, на базе которого было создано семейство 970. Когда Apple представила Power Mac G5, они заявили, что это было результатом пятилетних совместных усилий , с созданием будущих поколений, но союз продлилось недолго. 
Apple, вынужден был отказаться от обещания предоставить 3 ГГц процессор через один год после его презентации, и IBM не смогла добиться снижения энергопотребления  достаточного для установки этих процессоров в портативный компьютер (ноутбук). Apple использует только три варианта процессора.
IBM JS20 / JS21, Blade сервера, некоторые младшие рабочие станции и System p сервера на основе PowerPC 970. Он также используется в некоторых встраиваемых системах высокого класса, таких как Mercury's Momentum XSA-200. IBM также лицензировала PowerPC 970 ядро ​​для использования в пользовательских приложениях. Распространенное заблуждение, что PowerPC 970 был ядром в IBM Xenon процессора в Microsoft Xbox 360, но это неверно. Этот процессор использует ядра, аналогичные Power Processing Element (PPE) в микропроцессоре Cell .

Содержание 

  • 1 Дизайн
  • Процессоры
    • 2.1PowerPC 970
    • 2.2PowerPC 970FX
    • 2.3PowerPC 970MP
    • 2.4PowerPC 970GX
    • 2.5Галерея
  • 3 Северный мост
  • 4 Шины
  • 5 Источники
  • От автора блога

Дизайн

PowerPC 970 является одноядерным производным от POWER4 и может обрабатывать как 32-разрядные и 64-разрядные PowerPC инструкции изначально. Он имеет аппаратные блок предварительной выборки и три блока предсказания ветвлений.
Организация поддержки 32/64-разрядной архитектуры: если в инструкции присутствует специальный флаг, то включается 32-разрядный режим и старшие биты в инструкциях и данных игнорируются. В обоих (32-/64) режимах процессор выполняет по восемь инструкций за такт. Все 32-разрядные спецификации PowerPC остались неизменными.

PowerPC 970 - настоящий 64-разрядный микропроцессор (как, кстати, и POWER4, имеющий 64-разрядные виртуальные адреса (64-разрядное "плоское" адресное пространство), 64-разрядные внутренние магистрали данных, 64-разрядные регистры общего назначения). Под адреса реальной памяти в обоих процессорах отводится 42 бита.

Все "внутренности" PowerPC 970 64-разрядные, но регистры AltiVec-расширения и соответствующие пути данных - 128-разрядные. В PowerPC 970 имеется по 32 целочисленных регистра, AltiVec-регистра и регистра с плавающей точкой плюс по 48 регистров каждого типа для переименования. Объем кэш-памяти команд 1-го уровня составляет 64 Кбайт, а в дополнение к ней имеется буфер предварительной выборки на 32 строки. PowerPC 970 может выбирать до восьми команд за такт. По оценкам специалистов IBM, применение наборно-ассоциативной кэш-памяти позволило бы увеличить производительность всего на 1%. Кэш-память данных 1-го уровня имеет емкость 32 Кбайт и является двухканальной наборно-ассоциативной. Эта кэш-память блокируется, только если число неразрешенных промахов превышает восемь.

Разные конвейеры в PowerPC 970 имеют разную длину. Обычно при оценке длины конвейеров смотрят на целочисленный конвейер. Его длина в PowerPC 970 возросла до 16 ступеней (против 12 в POWER4; в G4+ их было вообще семь). Целочисленный конвейер в PowerPC 970 - самый короткий: конвейер загрузки регистров/записи в память имеет 17 ступеней, конвейер для арифметики с плавающей точкой - 21 ступень, AltiVec-конвейеры - до 25 ступеней. Из 16 ступеней целочисленного конвейера девять приходятся на выборку и декодирование команд.

Конвейер был удлинен относительно POWER4 для достижения более высоких тактовых частот. Он имеет восемь исполнительных блоков: два целочисленных, два для арифметики с плавающей точкой, два для загрузки/записи в память, два SIMD-устройства для команд AltiVec, устройство обработки переходов и устройство, работающее с регистром условий. Регистр условий может хранить до восьми кодов условий для восьми различных команд. Этот регистр используется в командах перехода.
Каждое исполнительное устройство имеет собственную очередь. В AltiVec-блоке очередей две: одна, на 16 строк - в блок команд перестановок, слияния и т. п., а вторая, на 20 строк - к трем "подустройствам", выполняющим целочисленные SIMD-команды и команды с плавающей точкой. 128 бит данных используются при работе с векторами, имеющими элементы длиной 8, 16 или 32 бит для целых чисел и 32 бит для чисел с плавающей точкой.

Пропускная способность системной шины - еще одна ключевая характеристика для производительности PowerPC 970. На самом деле есть две однонаправленные шины: одна для чтения, другая для записи в память. Обе имеют ширину 32 разряда и работают на частоте, в четыре раза меньшей частоты процессорного ядра. Для 1,8 ГГц в ядре, таким образом, получается 450 МГц у шин, а эффективная частота равна 900 МГц. Соответственно суммарная пропускная способность равна 7,2 Гбайт/с (по 3,6 Гбайт/с для чтения и записи).

Процессоры

PowerPC 970

О PowerPC 970 было объявлено IBM в октябре 2002 года, в июне 2003 года был выпущен Power Mac G5 в Apple Computer 's (так в соответствии с его предыдущими наименованиями, Apple, называла продукты на основе PowerPC 970 - G5, для пятого поколения микропроцессоров PowerPC ). IBM выпустила свои первые PowerPC 970 блейд-сервера, BladeCenter JS20, в ноябре 2003 года.
PowerPC 970 имеет 512 КБ кэша L2 и тактовую частоту от 1,6 до 2,0 ГГц. Системная шина работает на половину тактовой частоты процессора.

PowerPC 970FX

В PowerPC 970FX используется производственный процесс 90 нм и имеет максимальную номинальную мощность 11 Вт на 149 градусов по Фаренгейту (65 °C), а с тактовой частотой 1 ГГц и более 48 Вт при 2 ГГц.
Apple, выпускала свои 970FX-powered машины на протяжении 2004 года: G5 на Xserve в январе, G5 на Power Mac в июне, и G5 на iMac в августе. Топовый Power Mac был представлен с тактовой частотой 2.5 ГГц, и с жидкостным охлаждением (в конечном счете достигая 2,7 ГГц в апреле 2005 года). Шина iMac работала на треть от тактовой частоты.
Несмотря на частые требования пользователей более быстрого процессора чем G4 для ноутбука, Apple никогда не использовала процессоры G5 серии в ноутбуках PowerBook. Оригинальный 970 потреблял слишком много мощности и никогда серьезно не рассматривается в качестве кандидата на портативном компьютере. В 970FX уменьшается расчетная мощность тепловыделения (TDP) до 30 Вт на частоте 1,5 ГГц, цифра, которая позволила многим пользователям полагать, что PowerBook G5 возможен. Тем не менее, имелось несколько препятствий даже для 970FX от использования в ноутбуках. 1,5 ГГц, G5 не значительно быстрее, чем процессоры G4 с частотой 1,5 и 1,67 Ггц, которые компания Apple, использовала в PowerBook. Кроме того, северный мост чипов, доступных для сопряжения 970FX к памяти и другие устройства не были предназначены для портативных компьютеров, и потребляется слишком много мощности. Наконец, в 970FX были неадекватные функции энергосбережения для портативного процессора. Его минимальная (в режиме ожидания) потребляемая мощность была слишком высокой, что привело бы к малому времени работы от батареи в ноутбуке.

PowerPC 970MP 

IBM объявила о PowerPC 970MP, под кодовым названием "Антарес", 7 июля 2005 года на форуме Power Everywhere в Токио. 970MP является двухъядерной производной от 970FX с тактовой частотой от 1,2 ГГц и 2,5, и максимальной потребляемой мощностью 75 Вт на 1,8 ГГц и 100 Вт при частоте 2,0 ГГц. Каждое ядро имеет 1 Мб кэш-памяти L2, в два раза больше чем в 970FX. Как 970FX, этот чип был произведен на 90-нм процесса. Когда одно из ядер бездействует, он входят в состояние "сна" и выключается. 970MP также включает разделы и функции виртуализации.
PowerPC 970MP заменил PowerPC 970FX в дорогих Apple Power Mac G5 компьютерах, в то время как в G5 IMAC и PCI-X Power Mac G5 продолжает использовать процессор PowerPC 970FX. PowerPC 970MP используется в JS21 лезвиях модулей IBM, IBM IntelliStation POWER 185 workstation и YDL Powerstation.
Из-за высокой потребляемой мощности, IBM прекратила выпуск процессоров работающих быстрее, чем 2,0 ГГц.

PowerPC 970GX 

PowerPC 970GX является одноядерным вариантом PowerPC 970MP от которого отказались. 1 МБ кэш-памяти L2 и был бы доступен в частотах от 1,2 до 3 ГГц. Рассеиваемая мощность была бы 16 Вт на частоте 1,6 ГГц, и 85 Вт на частоте 3 ГГц. Они должно были быть изготовлены в том же 90 нм техпроцесс как 970MP.

Галерея 

Иллюстрации различных поколений процессоров. 970 Все изготавливаются на заводе IBM в East Fishkill в Нью-Йорке на белом керамической подложке, которая была характерна для высоклассных конечных процессоров IBM.

Северный мост

Есть два основных северных моста для компьютеров с процессором PowerPC 970, производимые IBM:
  • CPC925 - Дизайн Apple, и называется U3 или U3H (который поддерживает ECC память). Он способен поддерживать до двух PowerPC 970 или PowerPC 970FXs и имеет два 550 МГц процессор однонаправленные шины, 400 МГц DDR контроллер памяти, x8 AGP и 400 МГц 16-разрядный HyperTransport туннель. Изготовлен на процессе 130 нм. Кроме того, была не выпущенная версия U3Lite северного моста для G5 PowerBook, который так и не вышел на рынок.
  • CPC945 - Дизайн IBM и называется U4 по Apple, он способен поддерживать два PowerPC 970MP и имеет два 625 МГц однонаправленных шины процессора, два контроллера памяти, которые поддерживают до 64 ГБ 533 МГц DDR2 SDRAM с возможностью ECC и имеет x16 PCIe пер и 16-бит шина HyperTransport 800 МГц туннель. Изготовлен по 90-нм процессу.
Был также CPC965 северный мост. Намеченный к выпуску в 2007 году, он должен был быть однопроцессорный - только северный мост. Его черты были контроллер 533 МГц DDR2, что поддерживает до 8 Гб ECC памяти, PCIe 8x шины, встроенные четыре порта Gigabit Ethernet с IPv4 TCP / UDP offloading, USB портов 2.0,  Flash-interface. Северный мост должен был содержать интегрированное PowerPC 405 ядро, чтобы обеспечить управление системой и конфигурации возможности.
(Так что можно затестить совместимость процессоров и материнок в пределах одного чипсета, прим. автора блога)

Шины

IBM использует свой ​​собственный Elastic interface bus в модулях. В данном случае для процессоров  POWER4, PowerPC 970 и Z900 : Elastic Interface (EI-1).

Источники

  • https://en.wikipedia.org/wiki/PowerPC_970
  • http://www.bytemag.ru/articles/detail.php?ID=8604

 От автора блога

    Вы заметили как иногда разительно отличаются страницы на русском языке и на английском в википедии?, вот это и явилось причиной создания данной страницы. В процессе перевода англоязычной версии страницы powerpc 970 возникли трудности с переводом поэтому пришлось искать другие технические переводы и делать вставки.
     

Комментариев нет:

Отправить комментарий