PowerPC
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| 推出年份 | 1992年10月 |
|---|---|
| 設計公司 | AIM |
| 最新架構版本 | 2.02 |
| 體系結構類型 | 載入-儲存 |
| 字長/暫存器資料寬度 | 32-bit/64-bit（32 → 64） |
| 位元組序 | Big/Bi |
| 指令編碼長度 | Fixed/Variable (Book E) |
| 指令集架構設計策略 | 精簡指令集 |
| 擴展指令集 | AltiVec, APU |
| 分支預測結構 | Condition code |
| 32 GPR, 32 FPR | |
| POWER、PowerPC，以及Power ISA架構 |
|---|
| 飛思卡爾（原摩托羅拉） |
| IBM |
| IBM/任天堂 |
| 其他 |
| 相關條目 |
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PowerPC（英語：Performance Optimization With Enhanced RISC – Performance Computing，有時簡稱PPC）是一種精簡指令集（RISC）的指令集架構 ISA（Instruction set architecture），其基本的設計源自IBM的POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC[註 1]）架構。
歷史
[編輯]1991年，Apple、IBM、Motorola組成AIM聯盟，意欲發展一泛用的微處理器架構，其成果即為PowerPC。PowerPC架構基礎來自於1990年隨RISC System/6000推出的IBM POWER架構，而POWER架構又是從早期的RISC架構（比如IBM 801）與MIPS架構的處理器得到靈感的。PowerPC架構的特點是可伸縮性好、方便靈活。第一代PowerPC採用0.6微米製程，電晶體約為單晶片280萬個。
以PowerPC架構發展出來的第一個晶片是1993年推出的PowerPC 601，而IBM以PowerPC 601推出了RS/6000 POWERstation 250工作站，蘋果電腦則推出第一代的PowerMacintosh。
1998年，銅晶片問世。
2000年，IBM開始大批推出採用銅晶片的產品，如RS/6000的X80系列產品。銅製程取代了已經沿用了30年的鋁製程，使矽晶片多CPU的生產工藝達到了0.2微米的水平，單晶片整合了2億個電晶體，大大提高了運算效能；而1.8V的低電壓操作（原為2.5V）大大降低了晶片的耗能，容易散熱，從而大大提高了系統的穩定性。
但除了蘋果公司的麥金塔電腦以外，使用PowerPC處理器的個人電腦很少，而自2005年起，麥金塔也轉用Intel x86。
PowerPC處理器
[編輯]PowerPC 601至PowerPC603e
[編輯]| 601 | 601v | 602 | 603 | 603e | 604 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 時脈（MHz） | 50至80 | 100 | 66 | 50至80 | 100 | 100至133 |
| 工作電壓（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 |
| 製程（micrometer） | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 晶片大小（mm2） | 120 | 74 | 50 | 120 | 98 | 197 |
| 電晶體數 | 280萬 | 280萬 | 100萬 | 160萬 | 260萬 | 360萬 |
| 快取大小（KB） | 共用32 | 共用32 | 資料、指令各4 | 資料、指令各8 | 資料、指令各16 | 資料、指令各16 |
| 匯流排 | 地址32位元，資料64位元 | 地址32位元，資料64位元 | 地址32位元，資料64位元 | 地址32位元，資料32或64位元 | 地址32位元，資料32或64位元 | 地址32位元，資料32或64位元 |
| 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
[編輯]
PowerPC 604e 於 1996 年 7 月推出，改進了記憶體子系統與分支預測，而記憶體匯流排時脈為66MHz，有 510 萬個電晶體，採用 0.35 μm CMOS 製造，晶片大小為 148 平方毫米或 96 平方毫米，工作時脈為166至233 MHz，在 233 MHz 時功率消耗為 16-18 W。與前代產品相比，效能提高了 25%。[2][3]
PowerPC 604ev "Mach5"
[編輯]PowerPC 604ev、604r （或稱「Mach 5」）於 1997 年 8 月推出，是製程改進為 0.25 μm CMOS的PowerPC 604e，晶片面積減至47 平方毫米，工作時脈提升至250 到 400 MHz ，記憶體匯流排速度為100MHz，而功率消耗在 250 MHz 時則為 6 W。雖然蘋果公司在 1998 年轉而使用 PowerPC 750，但 IBM 仍在其 RS/6000 工作站的入門級型號中使用PowerPC 604ev。
PowerPC 7xx
[編輯]第三代的PowerPC 微處理器是PowerPC 7xx，由蘋果公司稱為 PowerPC G3，於 1997 年 11 月 10 日推出；G3一詞常被使用於蘋果電腦的機種，例如 PowerBook G3、彩色 iMac、iBook 和藍色以及白色的 Power Macintosh G3。PowerPC 7xx系列由於低功耗與小尺寸，是手提電腦的理想選擇，一直使用到麥金塔轉用x86處理器之前，而且也廣泛使用於嵌入式裝置，如印表機、路由器、儲存裝置、太空船和遊戲機[4]。 但7xx 系列的弱點在於並未支援對稱多處理、缺乏單指令流多資料流能力，以及相對較弱的浮點運算功能。摩托羅拉的 74xx 系列處理器針對這些問題進行設計與改進。
PowerPC 7400（代號「Max」）於 1999 年 8 月推出，又被稱為「G4」，工作時脈為 350 至 500 MHz，有1050 萬個電晶體，以摩托羅拉的 0.20 μm HiPerMOS6 製造，晶片尺寸為 83 mm2，採用銅製程。但摩托羅拉曾向蘋果承諾將提供工作時脈500 MHz 的晶片，但初期良率過低，使得蘋果無法推出宣傳的 500 MHz 之 PowerMac G4，在摩托羅拉處理此問題時，蘋果只好將PowerMac G4型號的工作時脈從 400、450 和 500 MHz 降到 350、400 和 450 MHz。該事件導致蘋果與摩托羅拉的關係出現裂痕，據報導蘋果向 IBM 尋求幫助，以提高摩托羅拉 7400 系列的產量[5] 。後來在 2000 年 2 月 16 日蘋果的PowerMac 500 MHz型號上市。
最後一款使用 G4 的桌上型麥金塔是 Mac Mini；手提電腦的 iBook G4 與PowerBook G4後來都改用英特爾x86處理器。但還有其他平台也使用 PowerPC G4 處理器，例如 AmigaOne 系列機種和 Genesi 的 Pegasos；而 PowerPC G4 也常用於嵌入式系統，例如路由器、電信交換機、影像與媒體處理、航空電子裝置和軍事應用；其 AltiVec 及對稱多處理功能在這些領域可發揮所長。
PowerPC 970
[編輯]PowerPC 970、PowerPC 970FX 和 PowerPC 970MP 是 IBM 於 2002 年推出的 64 位元 PowerPC 處理器，而蘋果公司在採用此系列處理器的麥金塔，稱之為 PowerPC G5。本系列是 IBM 和蘋果以POWER4為基礎合作開發的[6][7] ，項目代號為 GP-UL 或 Giga Processor Ultra Light[註 2]。蘋果推出 PowerMac G5 時曾表示這是一項為期五年的合作成果，且有多個世代的未來發展路線圖。但一年以後蘋果不得不收回推出使用 3 GHz 處理器之PowerMac G5的承諾，IBM 也無法將功耗降低到可供手提電腦所用的水準，使得蘋果的手提電腦仍然採用PowerPC G4。最終蘋果轉用x86處理器於麥金塔電腦。此外，IBM 的 JS20/JS21 刀鋒伺服器和一些低階工作站和 System p 伺服器使用了 PowerPC 970。有些高階嵌入式系統（如 Mercury 的 Momentum XSA-200）也使用了PowerPC 970。 IBM 也將 PowerPC 970 內核授權其他廠商用於自訂使用。
產品應用
[編輯]較廣為人知的產品應用包含：
- 蘋果公司：Power Macintosh系列、PowerBook系列（1995年以後的產品，開始使用PowerPC 603系列）、iBook系列、iMac系列（2005年以前的產品）、eMac系列產品。
- 任天堂：GameCube[8]、Wii和Wii U。
- 微軟：Xbox 360[8]
- 索尼：PlayStation 3[8]
相關條目
[編輯]備註
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 劉, 光濤. 認識POWER PC. 台北市: 全欣資訊圖書股份有限公司. 民國84[1995]. ISBN 957-726-267-8. OCLC 813868323.
- ^ IBM's PowerPC 604e page. [2022-05-14]. （原始內容存檔於2009-05-30）.
- ^ NXP's PowerPC 604e page. [2022-05-14]. （原始內容存檔於2016-03-03）.
- ^ NASA's $2.5bn Curiosity rover: An Apple PowerBook on wheels. [2022-05-14]. （原始內容存檔於2019-01-05）.
- ^ Motorola and IBM Reveal PowerPC Plans. [2022-05-14]. （原始內容存檔於2021-11-29）.
- ^ Apple Unleashes the World's Fastest Personal Computer—the Power Mac G5. Apple. 23 June 2003 [2022-05-14]. （原始內容存檔於2021-12-16）.
- ^ Apple and IBM Introduce the PowerPC G5 Processor. Apple. 23 June 2003 [2017-12-04]. （原始內容存檔於2022-04-21）.
- ^ 8.0 8.1 8.2 POWER To The People. IBM. March 30, 2004 [2017-11-10]. （原始內容存檔於2013-02-04）.