PowerPC
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| 推出年份 | 1992年10月 |
|---|---|
| 设计公司 | AIM |
| 最新架构版本 | 2.02 |
| 体系结构类型 | 加载-存储 |
| 字长/寄存器资料宽度 | 32-bit/64-bit（32 → 64） |
| 字节序 | Big/Bi |
| 指令编码长度 | Fixed/Variable (Book E) |
| 指令集架构设计策略 | 精简指令集 |
| 扩展指令集 | AltiVec, APU |
| 分支预测结构 | Condition code |
| 32 GPR, 32 FPR | |
| POWER、PowerPC，以及Power ISA架构 |
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| 飞思卡尔（原摩托罗拉） |
| IBM |
| IBM/任天堂 |
| 其他 |
| 相关条目 |
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PowerPC（英语：Performance Optimization With Enhanced RISC – Performance Computing，有时简称PPC）是一种精简指令集（RISC）的指令集架构 ISA（Instruction set architecture），其基本的设计源自IBM的POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC[注 1]）架构。
历史
[编辑]1991年，Apple、IBM、Motorola组成AIM联盟，意欲发展一泛用的微处理器架构，其成果即为PowerPC。PowerPC架构基础来自于1990年随RISC System/6000推出的IBM POWER架构，而POWER架构又是从早期的RISC架构（比如IBM 801）与MIPS架构的处理器得到灵感的。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。第一代PowerPC采用0.6微米制程，晶体管约为单芯片280万个。
以PowerPC架构发展出来的第一个芯片是1993年推出的PowerPC 601，而IBM以PowerPC 601推出了RS/6000 POWERstation 250工作站，苹果电脑则推出第一代的PowerMacintosh。
1998年，铜芯片问世。
2000年，IBM开始大批推出采用铜芯片的产品，如RS/6000的X80系列产品。铜制程取代了已经沿用了30年的铝制程，使硅芯片多CPU的生产工艺达到了0.2微米的水平，单芯片集成了2亿个电晶体，大大提高了运算性能；而1.8V的低电压操作（原为2.5V）大大降低了芯片的耗能，容易散热，从而大大提高了系统的稳定性。
但除了苹果公司的麦金塔电脑以外，使用PowerPC处理器的个人电脑很少，而自2005年起，麦金塔也转用Intel x86。
PowerPC处理器
[编辑]PowerPC 601至PowerPC603e
[编辑]| 601 | 601v | 602 | 603 | 603e | 604 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 主频（MHz） | 50至80 | 100 | 66 | 50至80 | 100 | 100至133 |
| 工作电压（v） | 3.6 | 2.5 | 3.3 | 3.3 | 3.3 | |
| 功率消耗（w） | 10（80 MHz） | 6 | 1.2 | 3（80 MHz） | 3.5 | 17.5 |
| 制程（micrometer） | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 芯片大小（mm2） | 120 | 74 | 50 | 120 | 98 | 197 |
| 晶体管数 | 280万 | 280万 | 100万 | 160万 | 260万 | 360万 |
| 缓存大小（KB） | 共享32 | 共享32 | 资料、指令各4 | 资料、指令各8 | 资料、指令各16 | 资料、指令各16 |
| 总线 | 地址32位，资料64位 | 地址32位，资料64位 | 地址32位，资料64位 | 地址32位，资料32或64位 | 地址32位，资料32或64位 | 地址32位，资料32或64位 |
| SPECint92 | 85（80 MHz） | 105 | 40 | 75（80 MHz） | 120 | 200（133MHz） |
| SPECfp92 | 105（80 MHz） | 125 | - | 85（80 MHz） | 105 | 200（133MHz） |
PowerPC 604e
[编辑]
PowerPC 604e 于 1996 年 7 月推出，改进了存储器子系统与分支预测，而存储器总线主频为66MHz，有 510 万个晶体管，采用 0.35 μm CMOS 制造，芯片大小为 148 平方毫米或 96 平方毫米，工作主频为166至233 MHz，在 233 MHz 时功率消耗为 16-18 W。与前代产品相比，性能提高了 25%。[2][3]
PowerPC 604ev "Mach5"
[编辑]PowerPC 604ev、604r （或称“Mach 5”）于 1997 年 8 月推出，是制程改进为 0.25 μm CMOS的PowerPC 604e，芯片面积减至47 平方毫米，工作主频提升至250 到 400 MHz ，存储器总线速度为100MHz，而功率消耗在 250 MHz 时则为 6 W。虽然苹果公司在 1998 年转而使用 PowerPC 750，但 IBM 仍在其 RS/6000 工作站的入门级型号中使用PowerPC 604ev。
PowerPC 7xx
[编辑]第三代的PowerPC 微处理器是PowerPC 7xx，由苹果公司称为 PowerPC G3，于 1997 年 11 月 10 日推出；G3一词常被使用于苹果电脑的机种，例如 PowerBook G3、彩色 iMac、iBook 和蓝色以及白色的 Power Macintosh G3。PowerPC 7xx系列由于低功耗与小尺寸，是笔记本电脑的理想选择，一直使用到麦金塔转用x86处理器之前，而且也广泛使用于嵌入式设备，如打印机、路由器、存储设备、太空船和游戏机[4]。 但7xx 系列的弱点在于并未支持对称多处理、缺乏单指令流多资料流能力，以及相对较弱的浮点运算功能。摩托罗拉的 74xx 系列处理器针对这些问题进行设计与改进。
PowerPC 7400（代号“Max”）于 1999 年 8 月推出，又被称为“G4”，工作主频为 350 至 500 MHz，有1050 万个晶体管，以摩托罗拉的 0.20 μm HiPerMOS6 制造，芯片尺寸为 83 mm2，采用铜制程。但摩托罗拉曾向苹果承诺将提供工作主频500 MHz 的芯片，但初期良率过低，使得苹果无法推出宣传的 500 MHz 之 PowerMac G4，在摩托罗拉处理此问题时，苹果只好将PowerMac G4型号的工作主频从 400、450 和 500 MHz 降到 350、400 和 450 MHz。该事件导致苹果与摩托罗拉的关系出现裂痕，据报导苹果向 IBM 寻求帮助，以提高摩托罗拉 7400 系列的产量[5] 。后来在 2000 年 2 月 16 日苹果的PowerMac 500 MHz型号上市。
最后一款使用 G4 的桌面型麦金塔是 Mac Mini；笔记本电脑的 iBook G4 与PowerBook G4后来都改用英特尔x86处理器。但还有其他平台也使用 PowerPC G4 处理器，例如 AmigaOne 系列机种和 Genesi 的 Pegasos；而 PowerPC G4 也常用于嵌入式系统，例如路由器、电信交换机、影像与媒体处理、航空电子设备和军事应用；其 AltiVec 及对称多处理功能在这些领域可发挥所长。
PowerPC 970
[编辑]PowerPC 970、PowerPC 970FX 和 PowerPC 970MP 是 IBM 于 2002 年推出的 64 比特 PowerPC 处理器，而苹果公司在采用此系列处理器的麦金塔，称之为 PowerPC G5。本系列是 IBM 和苹果以POWER4为基础合作开发的[6][7] ，项目代号为 GP-UL 或 Giga Processor Ultra Light[注 2]。苹果推出 PowerMac G5 时曾表示这是一项为期五年的合作成果，且有多个世代的未来发展路线图。但一年以后苹果不得不收回推出使用 3 GHz 处理器之PowerMac G5的承诺，IBM 也无法将功耗降低到可供笔记本电脑所用的水准，使得苹果的笔记本电脑仍然采用PowerPC G4。最终苹果转用x86处理器于麦金塔电脑。此外，IBM 的 JS20/JS21 刀片服务器和一些低端工作站和 System p 服务器使用了 PowerPC 970。有些高阶嵌入式系统（如 Mercury 的 Momentum XSA-200）也使用了PowerPC 970。 IBM 也将 PowerPC 970 内核授权其他厂商用于自定使用。
产品应用
[编辑]较广为人知的产品应用包含：
- 苹果公司：Power Macintosh系列、PowerBook系列（1995年以后的产品，开始使用PowerPC 603系列）、iBook系列、iMac系列（2005年以前的产品）、eMac系列产品。
- 任天堂：GameCube[8]、Wii和Wii U。
- 微软：Xbox 360[8]
- 索尼：PlayStation 3[8]
相关条目
[编辑]备注
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ 刘, 光涛. 認識POWER PC. 台北市: 全欣信息图书股份有限公司. 民国84[1995]. ISBN 957-726-267-8. OCLC 813868323.
- ^ IBM's PowerPC 604e page. [2022-05-14]. （原始内容存档于2009-05-30）.
- ^ NXP's PowerPC 604e page. [2022-05-14]. （原始内容存档于2016-03-03）.
- ^ NASA's $2.5bn Curiosity rover: An Apple PowerBook on wheels. [2022-05-14]. （原始内容存档于2019-01-05）.
- ^ Motorola and IBM Reveal PowerPC Plans. [2022-05-14]. （原始内容存档于2021-11-29）.
- ^ Apple Unleashes the World's Fastest Personal Computer—the Power Mac G5. Apple. 23 June 2003 [2022-05-14]. （原始内容存档于2021-12-16）.
- ^ Apple and IBM Introduce the PowerPC G5 Processor. Apple. 23 June 2003 [2017-12-04]. （原始内容存档于2022-04-21）.
- ^ 8.0 8.1 8.2 POWER To The People. IBM. March 30, 2004 [2017-11-10]. （原始内容存档于2013-02-04）.