PowerPC家族譜系詳解

2021-09-10 21:24:14 字數 3291 閱讀 9274

ibm目前共有3個主要的powerpc處理系列:power、power pc和cell。power,power pc中間,還有乙個star系列。

power系列cpu 從1990開始生產、裝備到rs/6000(即risc system/6000)unix工作站和伺服器上,現在被稱為eserver™ pseries®伺服器(最新的名稱是power system p系列),主要的型號有power 1,power 2™,power 3™,power 4™,power 4+,以及目前的power 5,power 5+和剛剛推出的power 6處理器。

最早的801是power系列處理器的前身,它的設計非常簡單,為了實現所有的指令都能在乙個時鐘週期內完成,因此缺乏浮點運算和並行處理能力,power架構為了解決這個問題,或者說超越801的限制,增加到了100多條指令,成為一種很「複雜」的精簡指令集cpu。

1.power 1

發布於2023年,每個晶元大約封裝了80萬個電晶體。

與 當時其他的處理器不同,power 1進行了功能分割槽,這種設計方案使power 1具有非常好的擴充套件能力,它有單獨的浮點暫存器,可以適用於從低端unix工作站到高階unix伺服器各種環境。最早的power 1是安裝在同一母板上的幾個晶元的組合,不過很快就整合到乙個晶元中,成為單晶元設計,總計擁有超過一百萬個電晶體的risc處理器(rsc,risc single chip,即單晶元的risc處理器)。power 1最成功的應用是被用於火星探路者宇宙飛船上。

2.power 2

發布於2023年,每個晶元封裝了一千五百萬個電晶體。 

power 2增加了第二個浮點單元處理(floating-point unit,fpu)和更多的快取。被稱為p2sc(power 2 scalable chip)的超級晶元使用cmos-6s技術,用乙個晶元實現了power2 8個核心的架構(從這裡你可以看到其實在2023年ibm就已經開始了多核晶元的設計,其實如果囊括大型機,在20世紀80年代,就有了多核的概念),就 是使用這種處理器的32個節點的deep blue(深藍)超級計算機,在2023年戰勝了西洋棋冠軍卡斯帕羅夫。

3.power 3

發布於2023年,每個晶元封裝了一千五百萬個電晶體。 

這 是ibm第一款64位對稱多處理器結構(smp),與原有的power指令集完全相容,也相容power pc指令集,主要用於科學計算,從航空設計、生物製藥資料分析到天氣**。它具有乙個資料預取引擎,非阻塞的內建資料快取和雙浮點處理單元。power 3-ii採用與power 3相同的設計,在製造晶元時使用了銅導線技術,在幾乎相同的**製造成本下,提高了一倍的效能。

4.power 4

2004 年發布,與power 3和power 4類似,power 5同時使用了power和power pc架構,利用了更快的片內通訊技術、晶元多處理技術、同時多執行緒技術(simultaneous multithreading,smt,乙個物理cpu核心可以模擬兩個邏輯cpu,如果兩個執行緒的工作內容相差較大,則使用smt技術效能最高可以達到 單個cpu方式執行的1.5~1.7倍),比power 4效能提高了4倍。power 5的高階伺服器代號為「騎兵隊」(「squadrons」,ibm希望此cpu能如同騎士馬隊衝鋒一樣橫掃unix伺服器市場,結果似乎應驗了設計者的期 望)。在power 5上支援了微分區(advanced virtualization)的功能,可以將乙個處理器核心虛擬切分成多個處理器,供作業系統使用,最小的分配粒度為0.1個cpu,共享使用粒度是 1/100個cpu。在2023年,ibm推出了主頻提高,封裝變化的power 5,被稱為power 5+,最高主頻為2.2ghz。

6.power 6 ™

p1系列被設計用於閘道器、乙太網交換機、無線區域網接入點和通用控制目的。p1系列屬於入門級,執行在400到800mhz,用於替代powerquicc ii pro 和powerquicc iii平台。p1系列封裝成689個引腳,同p2系列相容。

p1011 -包含乙個800mhze500核心,256 kb l2 cache,4個serdes lanes,3個吉位元乙太網控制器,以及乙個用於老實**的時分復用引擎(tdm engine) 。

p1020 –包含2個800 mhz e500 核心,256 kb shared l2 cache, 4個serdes lanes,3個吉位元乙太網控制器,乙個 tdm engine.

p2系列

p2系列設計用於網路、電信、軍工的廣泛應用。能執行在-40 到 125 °c,特別適合苛刻條件下的應用。p2系列屬於中端產品,執行在800mhz到1.2ghz,用於替代powerquicc ii pro 和powerquicc iii平台。

p2010 – 包含1個 1.2 ghz 核心

p2020 – 包含2個 1.2 ghz 核心, shared l2 cache

p3系列

p3 系列設計屬於中端產品,用於交換機和路由器。p3系列提供了乙個多核平台,支援4個e500mc核心,每個核心頻率能達到1.5 ghz。p3系列擁有1.3 ghz 64-bit ddr3記憶體控制器,18個serdes lanes,以及用於資料報操作和排程、正規表示式、raid、安全、加密和rapidio的硬體加速器。

p3系列的多個核心能夠執行在對稱模式和非對稱模式,意味著多個核心可以一起或者非別引導執行作業系統。

p3041 - 4個1.5 ghz 核心,每個核心128 kb l2 cache ,1個1.3 ghz 64-bit ddr3 記憶體控制器,45奈米技術和僅有12w的功率。

p4系列

p4系列屬於高階產品,用於核心網或者企業級交換機、路由器。提供極限多核平台,支援8個e500mc核心 ,每乙個核達到1.5 ghz。

p4080 –包含8個e500mc核心,每個核心有32/32kb instruction/data l1 caches以及1個a 128 kb l2 cache。包含2個1 mb l3 caches,每乙個連線到64-bit ddr2/ddr3 記憶體控制器。

p5系列

p5系列基於高效能64-bit e5500 核心,頻率提高到2.5 ghz 。2023年6月介紹,可能2023年底可有樣片,2023年可批量生產。

p5010 - 乙個e5500 2.2 ghz核心, 1 mb l3 cache, 1個ddr3 controller,45 nm 工藝,功率30w.

p5020 - 兩個e5500 2.2 ghz核心, 2個1 mb l3 caches, 2個ddr3 controllers, 45 nm 工藝,功率30w.

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