PowerPC 970

PowerPC 970
	Rendering artystyczny procesora PowerPC 970
Informacje ogólne
Wystrzelony	2002
Zaprojektowany przez	IBM
Wspólni producenci
Wydajność
Maks. Częstotliwość taktowania procesora	1,0 GHz do 2,7 GHz
Pamięć podręczna
Pamięć podręczna L1	Instrukcja 64 KB ; 32 KB danych
Pamięć podręczna L2	512–1024 KB
Architektura i klasyfikacja
Podanie	Pulpit
Min. rozmiar funkcji	130 nm do 90 nm
Mikroarchitektura	ppc970, POWER4
Zestaw instrukcji	32/64-bitowy PowerPC 2.01
Specyfikacje fizyczne
Rdzenie
Produkty, modele, warianty
Warianty
Historia
Poprzednik	MOC4

PowerPC 970 , PowerPC 970FX i PowerPC 970MP są 64-bitowe PowerPC procesory z IBM wprowadził w 2002 roku W przypadku zastosowania w PowerPC Macintosh komputerach firmy Apple o nich jako PowerPC G5 .

Rodzina 970 powstała dzięki współpracy IBM i Apple . Projekt otrzymał kryptonim GP-UL lub Giga Processor Ultra Light, gdzie Giga Processor był kryptonimem POWER4, z którego wywodzi się rdzeń. Kiedy Apple wprowadził Power Mac G5 , stwierdzili, że był to pięcioletni wspólny wysiłek z wielopokoleniową mapą drogową. Ta prognoza była jednak krótkotrwała, gdy Apple musiał później wycofać swoją obietnicę dostarczenia procesora 3 GHz zaledwie rok po jego wprowadzeniu. IBM nie był również w stanie zredukować zużycia energii do poziomu niezbędnego dla laptopów. Ostatecznie Apple wykorzystał tylko trzy warianty procesora.

Moduły kasetowe IBM JS20/JS21 oraz niektóre słabsze stacje robocze i serwery System p są oparte na procesorze PowerPC 970. Jest on również używany w niektórych zaawansowanych systemach wbudowanych, takich jak Momentum XSA-200 firmy Mercury . IBM udziela również licencji na rdzeń PowerPC 970 do użytku w aplikacjach niestandardowych.

Projekt

Procesor PowerPC 970FX

PowerPC 970 jest jednordzeniową pochodną POWER4 i może natywnie przetwarzać zarówno 32-bitowe, jak i 64-bitowe instrukcje PowerPC . Posiada sprzętową jednostkę wstępnego pobierania i trójdrożną jednostkę przewidywania rozgałęzień .

Podobnie jak w POWER4, front-end ma dziewięć etapów. PowerPC 970 może pobierać i dekodować do ośmiu instrukcji, wysyłać do pięciu do stacji rezerwowych, wysyłać do ośmiu jednostek wykonawczych i wyłączać do pięciu na cykl. Potoki wykonawcze zostały wydłużone w porównaniu z POWER4 w celu osiągnięcia wyższego IPC . Posiada osiem jednostek wykonawczych: dwie jednostki arytmetyczno-logiczne (ALU), dwie jednostki zmiennoprzecinkowe podwójnej precyzji , dwie jednostki ładowania/przechowywania oraz dwie jednostki AltiVec .

Jedna z jednostek AltiVec wykonuje instrukcje całkowite i zmiennoprzecinkowe, a druga tylko instrukcje permutacji. Ten ostatni ma trzy podjednostki dla prostych instrukcji całkowitych, złożonych instrukcji całkowitych i zmiennoprzecinkowych. Jednostki te mają potoki o różnej długości: 10 stopni dla prostych instrukcji całkowitych i permutacji, 13 stopni dla złożonych instrukcji całkowitych i 16 stopni dla instrukcji zmiennoprzecinkowych.

Procesor ma dwie jednokierunkowe 32-bitowe magistrale o podwójnej szybkości transmisji danych (DDR) (jedna do odczytu, druga do zapisu) do układu kontrolera systemu ( mostek północny ) działające z szybkością jednej czwartej rdzenia procesora. Magistrale oprócz danych przenoszą również adresy i sygnały sterujące, dzięki czemu można zrealizować tylko część szczytowej przepustowości (6,4 GB/s przy 450 MHz). Ponieważ magistrale są jednokierunkowe, każdy kierunek może realizować tylko połowę łącznej przepustowości, czyli 3,2 GB/s.

Procesory

PowerPC 970 została ogłoszona przez IBM w październiku 2002 roku ukazał się w firmy Apple Computer „s Power Mac G5 w czerwcu 2003 roku (zgodnie z jego poprzednich konwencji nazewnictwa, Apple nazywany PowerPC 970 produktów na bazie G5 , dla piątej generacji PowerPC mikroprocesory.) Firma IBM wypuściła swoje pierwsze serwery kasetowe PowerPC 970, BladeCenter JS20 , w listopadzie 2003 roku.

PowerPC 970 miał 512 KB pamięci podręcznej L2 o pełnej prędkości i taktowanie od 1,6 do 2,0 GHz. Magistrala FSB działała z połową szybkości zegara procesora.

PowerPC 970FX

PowerPC 970FX zastosowano 90 nm procesu produkcyjnego i ma maksymalną moc 11 W przy 149 stopniach Celsjusza (65 ° C) przy taktowaniu 1 GHz, a maksymalnie 48 watów przy 2 GHz.

Potok PowerPC 970 został wydłużony z 9 stopni do 16–21 stopni dla PowerPC 970 FX. Posiada 10 jednostek funkcjonalnych – 2 jednostki stałoprzecinkowe, 2 jednostki ładowania/przechowywania, 2 jednostki zmiennoprzecinkowe, 1 jednostkę rozgałęźną, 1 jednostkę SIMD ALU, 1 jednostkę permutacji SIMD i 1 rejestr warunków. Obsługuje do 215 instrukcji w locie: 16 w jednostce pobierania instrukcji, 67 w jednostce dekodowania instrukcji, 100 w jednostkach funkcjonalnych i 32 w kolejce magazynu. Ma 64 KB bezpośrednio zmapowanej pamięci podręcznej instrukcji i 32 KB pamięci D-Cache.

Apple wypuściło swoje maszyny z 970FX w 2004 roku: Xserve G5 w styczniu, Power Mac G5 w czerwcu i iMac G5 w sierpniu. Power Mac wprowadził najwyższą częstotliwość taktowania 2,5 GHz, gdy był chłodzony cieczą (ostatecznie osiągając nawet 2,7 GHz w kwietniu 2005 r.). iMac prowadził magistralę FSB z szybkością jednej trzeciej zegara.

Pomimo intensywnego zapotrzebowania użytkowników na szybszy procesor laptopa niż G4, Apple nigdy nie używało procesora z serii G5 w swoich laptopach PowerBook . Oryginalny 970 zużywał zbyt dużo energii i nigdy nie był poważnie traktowany jako kandydat na komputer przenośny. 970FX zmniejszył projektowaną moc termiczną (TDP) do około 30 W przy 1,5 GHz, co skłoniło wielu użytkowników do przekonania, że PowerBook G5 może być możliwy. Jednak kilka przeszkód uniemożliwiło nawet użycie 970FX w tej aplikacji. Przy 1,5 GHz G5 nie był znacznie szybszy niż procesory G4 1,5 i 1,67 GHz, których Apple używał zamiast tego w PowerBookach. Co więcej, układy mostka północnego dostępne do łączenia 970FX z pamięcią i innymi urządzeniami nie zostały zaprojektowane dla komputerów przenośnych i zużywały zbyt dużo energii. Wreszcie, 970FX miał niewystarczające funkcje oszczędzania energii dla przenośnego procesora. Jego minimalna (bezczynna) moc była zbyt wysoka, co prowadziłoby do kiepskich wyników żywotności baterii w notebooku.

PowerPC 970MP

IBM zaprezentował PowerPC 970MP o nazwie kodowej „Antares” 7 lipca 2005 r. na forum Power Everywhere w Tokio. 970MP jest dwurdzeniową pochodną 970FX z częstotliwością zegara od 1,2 do 2,5 GHz i maksymalnym zużyciem energii 75 W przy 1,8 GHz i 100 W przy 2,0 GHz. Każdy rdzeń ma 1 MB pamięci podręcznej L2 , dwa razy więcej niż w 970FX. Podobnie jak 970FX, ten chip został wyprodukowany w procesie 90 nm. Gdy jeden z rdzeni jest bezczynny, przechodzi w stan „drzemki” i wyłącza się. 970MP zawiera również funkcje partycjonowania i wirtualizacji.

PowerPC 970MP zastąpił PowerPC 970FX w zaawansowanych komputerach Apple Power Mac G5 , podczas gdy iMac G5 i starszy Power Mac G5 PCI-X nadal używały procesora PowerPC 970FX. PowerPC 970MP jest używany w modułach kasetowych IBM JS21, stacji roboczej IBM Intellistation POWER 185 i YDL PowerStation firmy Fixstars Solutions (Yellow Dog Linux (YDL) PowerStation).

Ze względu na wysokie wymagania dotyczące mocy firma IBM zdecydowała się zrezygnować z części działających szybciej niż 2,0 GHz.

Galeria

Ilustracje różnych generacji procesorów 970. Wszystkie zostały wyprodukowane w fabryce IBM East Fishkill w Nowym Jorku na białym ceramicznym podłożu, które było typowe dla wysokiej klasy procesorów IBM tamtych czasów.

Pierwszy PowerPC 970, wyprodukowany w procesie 130 nm w 20 tygodniu 2003 roku.
PowerPC 970FX został wyprodukowany w procesie 90 nm w 25 tygodniu 2004 roku, a mniejsza matryca jest wyraźnie widoczna.
PowerPC 970MP miał dwa rdzenie na tej samej matrycy i dwukrotnie większą pamięć podręczną L2 na rdzeń niż 970FX, więc jego rozmiar jest znacznie większy. Jest produkowany w 24 tygodniu 2005 roku.

Mostki północne

Istnieją dwa dedykowane mostki północne dla komputerów z procesorem PowerPC 970, oba produkowane przez IBM:

CPC925 – zaprojektowany przez Apple i nazywany U3 lub U3H (obsługujący pamięć ECC ). Może obsługiwać do dwóch procesorów PowerPC 970 lub PowerPC 970FX i ma dwie jednokierunkowe magistrale procesorów 550 MHz, kontroler pamięci DDR 400 MHz , x8 AGP i 16-bitowy tunel HyperTransport 400 MHz . Wyprodukowano w procesie 130 nm. Dodatkowo, był niewydany mostek północny U3Lite dla PowerBooka G5, który nigdy nie trafił na rynek.
CPC945 — zaprojektowany przez IBM i nazwany U4 przez Apple, jest w stanie obsługiwać dwa procesory PowerPC 970MP i ma dwie jednokierunkowe magistrale procesorów 625 MHz, dwa kontrolery pamięci obsługujące do 64 GB pamięci DDR2 SDRAM 533 MHz z funkcją ECC i ma x16 PCIe pas i 16-bitowy tunel HyperTransport 800 MHz. Jest wytwarzany w procesie 90 nm.

Był też anulowany most północny CPC965 . Planowany do wydania w 2007 roku miał być mostkiem północnym tylko dla jednego procesora. Jego cechy to kontroler DDR2 533 MHz obsługujący do 8 GB pamięci ECC, magistrala 8x PCIe, zintegrowany czteroportowy Gigabit Ethernet z odciążaniem IPv4 TCP / UDP , porty USB 2.0, interfejs Flash . Mostek północny zawiera zintegrowany rdzeń PowerPC 405, który zapewnia zarządzanie systemem i możliwości konfiguracji.

Autobusy

IBM wykorzystuje w modułach własną magistralę Elastic Interface (EI).

Zobacz też

POWER3 , POWER4 i POWER5
PowerPC G4 i Altivec
Power Mac G5 i Xserve G5
Superkomputery korzystające z PowerPC 970:
- System X
- Wszystkie superkomputery w hiszpańskiej sieci superkomputerowej ( Magerit i Marenostrum to dwa najpotężniejsze superkomputery w sieci)

Bibliografia

Dalsza lektura

„IBM PPC970 staje się G5 firmy Apple”. (7 lipca 2003). Raport mikroprocesorowy .
„IBM przejmuje inicjatywę”. (9 lutego 2004). Raport mikroprocesorowy .
„Podwójny strzał IBM PowerPC”. (7 listopada 2005). Raport mikroprocesorowy .

Languages

In other projects

PowerPC 970 - PowerPC 970

Zawartość