PowerPC 970 - PowerPC 970
 Konstnärs rendering av en PowerPC 970 CPU
| |
| Allmän information | |
|---|---|
| Lanserad | 2002 |
| Designad av | IBM |
| Gemensamma tillverkare | |
| Prestanda | |
| Max. CPU -klockfrekvens | 1,0 GHz till 2,7 GHz |
| Cache | |
| L1 -cache | 64 KB instruktion 32 KB data |
| L2 -cache | 512–1024 KB |
| Arkitektur och klassificering | |
| Ansökan | Skrivbord |
| Min. funktioner storlek | 130 nm till 90 nm |
| Mikroarkitektur | ppc970, POWER4 |
| Instruktionsuppsättning | 32/64-bitars PowerPC 2.01 |
| Fysiska specifikationer | |
| Kärnor | |
| Produkter, modeller, varianter | |
| Variant (er) | |
| Historia | |
| Företrädare | POWER4 |
| POWER- , PowerPC- och Power ISA -arkitekturer |
|---|
| NXP (tidigare Freescale och Motorola) |
| IBM |
|
| IBM/Nintendo |
| Övrig |
| Relaterade länkar |
| Avbruten i grått , historiskt i kursiv |
Den PowerPC 970 , PowerPC 970FX och PowerPC 970MP är 64-bitars PowerPC -processorer från IBM infördes 2002. Vid användning i PowerPC-baserade Macintosh- datorer, Apple hänvisas till dem som PowerPC G5 .
Familjen 970 skapades genom ett samarbete mellan IBM och Apple . Projektet gick under kodnamnet GP-UL eller Giga Processor Ultra Light, där Giga Processor var kodnamnet för POWER4 som kärnan härstammade från. När Apple introducerade Power Mac G5 uppgav de att detta var en femårig samarbetsinsats med flergeneras färdplan. Denna prognos blev dock kortvarig när Apple senare fick dra tillbaka sitt löfte om att leverera en 3 GHz-processor bara ett år efter introduktionen. IBM kunde inte heller minska energiförbrukningen till nivåer som är nödvändiga för bärbara datorer. I slutändan använde Apple bara tre varianter av processorn.
IBM: s JS20 / JS21 bladmoduler och vissa low-end arbetsstationer och System p -servrar är baserade på PowerPC 970. Det används också i vissa avancerade inbyggda system som Mercury ’s Momentum XSA-200. IBM licensierar också PowerPC 970 -kärnan för användning i anpassade applikationer.
Design
PowerPC 970 är ett enda kärnderivat av POWER4 och kan bearbeta både 32-bitars och 64-bitars PowerPC- instruktioner inbyggt. Den har en hårdvara förhämtningsenhet och en trevägs grenprediktionsenhet .
Precis som POWER4 är fronten nio etapper lång. PowerPC 970 kan hämta och avkoda upp till åtta instruktioner, skicka upp till fem till reservstationer, utfärda upp till åtta till exekveringsenheterna och gå i pension upp till fem per cykel. Utföringsledningarna förlängdes jämfört med POWER4 för att uppnå högre IPC . Den har åtta exekveringsenheter: två aritmetiska logiska enheter (ALU), två flytande punktenheter med två precision , två last-/lagringsenheter och två AltiVec- enheter.
En av AltiVec-enheterna kör heltal och flytpunktsinstruktioner, och den andra tillåter endast instruktioner. Den senare har tre subenheter för enkla heltal, komplexa heltal och flytpunktsinstruktioner. Dessa enheter har rörledningar av varierande längd: 10 steg för enkla heltal och permutinstruktioner, 13 steg för komplexa heltalsinstruktioner och 16 steg för flytpunktsinstruktioner.
Processorn har två enkelriktade 32-bitars dubbla datahastighetsbussar (DDR) (en för läsningar, den andra för skrivning) till systemkontrollchipet ( nordbrygga ) som körs med en fjärdedel av processorns kärnhastighet. Bussarna bär också adresser och styrsignaler utöver data så att bara en procentandel av toppbandbredden kan realiseras (6,4 GB/s vid 450 MHz). Eftersom bussarna är enkelriktade kan varje riktning uppnå endast hälften av den sammanlagda bandbredden, eller 3,2 GB/s.
Processorer
PowerPC 970
Den PowerPC 970 tillkännagavs av IBM i oktober 2002. Det var utsläppt i Apple Computer : s Power Mac G5 i juni 2003. (I enlighet med sina tidigare namngivning, Apple kallas PowerPC 970 baserade produkter G5 för den femte generationen av PowerPC mikroprocessorer.) IBM släppte sina första PowerPC 970 -bladservrar , BladeCenter JS20 , i november 2003.
PowerPC 970 hade 512 KB fullhastighets L2-cache och klockhastigheter från 1,6 till 2,0 GHz. Den främre sidobussen körde med halva processorns klockfart.
PowerPC 970FX
Den PowerPC 970FX använde en 90 nm tillverkningsprocess och har en maximal märkeffekt av 11 watt vid 149 grader Fahrenheit (65 ° C) medan klockade vid 1 GHz och högst 48 watt vid 2 GHz.
PowerPC 970: s pipeline förlängdes från 9 steg till 16–21 steg för PowerPC 970 FX. Den har 10 funktionella enheter-2 enheter med fast punkt, 2 last-/lagringsenheter, 2 enheter för flytande punkter, 1 gren, 1 SIMD ALU-enhet, 1 SIMD Permute-enhet och 1 tillståndsregister. Den stöder upp till 215 instruktioner under flygning: 16 i instruktionshämtningsenheten, 67 i instruktionsavkodningsenheten, 100 i funktionella enheter och 32 i butikskön. Den har 64 KBytes direkt mappad instruktionscache och 32 KBytes D-Cache.
Apple släppte sina 970FX-drivna maskiner under 2004: Xserve G5 i januari, Power Mac G5 i juni och iMac G5 i augusti. Power Mac introducerade en toppklockhastighet på 2,5 GHz medan den var vätskekyld (så småningom upp till 2,7 GHz i april 2005). IMac körde den främre sidobussen med en tredjedel av klockfarten.
Trots intensiv efterfrågan på användare av en snabbare bärbar CPU än G4 använde Apple aldrig en G5 -serie CPU i sina PowerBook -bärbara datorer. Den ursprungliga 970 använde alldeles för mycket ström och betraktades aldrig på allvar som en kandidat för en bärbar dator. 970FX reducerade termisk designeffekt (TDP) till cirka 30 W vid 1,5 GHz, en siffra som fick många användare att tro att en PowerBook G5 kan vara möjlig. Flera hinder hindrade dock att även 970FX kunde användas i denna applikation. Vid 1,5 GHz var G5 inte väsentligt snabbare än 1,5 och 1,67 GHz G4 -processorerna, som Apple använde i PowerBooks istället. Dessutom var Northbridge -chipsen tillgängliga för att ansluta 970FX till minne och andra enheter inte för bärbara datorer och förbrukade för mycket ström. Slutligen hade 970FX otillräckliga energisparfunktioner för en bärbar CPU. Minsta (inaktiv) effekt var alldeles för hög, vilket skulle ha lett till dåliga batteritider i en bärbar dator.
PowerPC 970MP
IBM tillkännagav PowerPC 970MP , kodnamnet "Antares", den 7 juli 2005 på Power Everywhere-forumet i Tokyo. 970MP är ett tvåkärnigt derivat av 970FX med klockhastigheter mellan 1,2 och 2,5 GHz och en maximal strömförbrukning på 75 W vid 1,8 GHz och 100 W vid 2,0 GHz. Varje kärna har 1 MB L2 -cache , dubbelt så mycket som 970FX. Liksom 970FX producerades detta chip vid 90 nm -processen. När en av kärnorna är inaktiv kommer den att gå in i ett "doze" -läge och stängas av. 970MP innehåller också funktioner för partitionering och virtualisering.
PowerPC 970MP ersatte PowerPC 970FX i Apples avancerade Power Mac G5- datorer, medan iMac G5 och den äldre PCI-X Power Mac G5 fortsatte att använda PowerPC 970FX-processorn. PowerPC 970MP används i IBMs JS21 -bladmoduler, IBM Intellistation POWER 185 -arbetsstation och YDL PowerStation av Fixstars Solutions (Yellow Dog Linux (YDL) PowerStation).
På grund av höga energikrav har IBM valt att avbryta delar som kör snabbare än 2,0 GHz.
Galleri
Illustrationer av de olika generationerna av 970 processorer. Alla tillverkades i IBM: s East Fishkill -fabrik i New York på ett vitt keramiskt underlag som var typiskt för IBM: s avancerade processorer i eran.
Den första PowerPC 970, tillverkad på en 130 nm process i vecka 20 2003.
PowerPC 970FX tillverkades på en 90 nm process i vecka 25 2004, och det mindre munstycket syns tydligt.
PowerPC 970MP hade två kärnor på samma munstycke och två gånger L2 -cachen per kärna än 970FX så storleken är mycket större. Den tillverkas vecka 24 2005.
Northbridge
Det finns två dedikerade nordbryggor för PowerPC 970-baserade datorer, båda tillverkade av IBM:
- CPC925 - Designad av Apple och kallas U3 eller U3H (som stöder ECC -minne). Den kan stödja upp till två PowerPC 970 eller PowerPC 970FX och har två 550 MHz enkelriktade processorbussar, en 400 MHz DDR- minneskontroller, x8 AGP och en 400 MHz 16-bitars HyperTransport- tunnel. Den tillverkades på en 130 nm process. Dessutom fanns det en outgivad U3Lite -nordbrygga under utveckling för PowerBook G5, som aldrig kom ut på marknaden.
- CPC945 - Designad av IBM och kallad U4 av Apple, den kan stödja två PowerPC 970MP och har två 625 MHz enkelriktade processorbussar, två minneskontroller som stöder upp till 64 GB 533 MHz DDR2 SDRAM med ECC -kapacitet och har en x16 PCIe fil och en 800 MHz 16-bitars HyperTransport-tunnel. Den är tillverkad på en 90 nm process.
Det fanns också en inställd CPC965 Northbridge. Planerad att släppas 2007, det skulle vara en enprocessor-only Northbridge. Funktionerna var en 533 MHz DDR2 -kontroller som stödde upp till 8 GB ECC -minne, en 8x PCIe -buss, integrerad fyra -port Gigabit Ethernet med IPv4 TCP / UDP -avlastning, USB 2.0 -portar, ett Flash -gränssnitt. Northbridge innehåller en integrerad PowerPC 405 -kärna för systemhantering och konfiguration.
Bussar
IBM använder sin egen EI -buss ( Elastic Interface ) i modulerna.
Se även
- POWER3 , POWER4 och POWER5
- PowerPC G4 och Altivec
- Power Mac G5 och Xserve G5
-
Superdatorer som använder PowerPC 970:
- System X
- Alla superdatorer i spanska Supercomputing Network ( Magerit och Marenostrum är de två mest kraftfulla superdatorer i nätverket)
Referenser
Vidare läsning
- "IBMs PPC970 blir Apples G5". (7 juli 2003). Mikroprocessorrapport .
- "IBM tar ledningen". (9 februari 2004). Mikroprocessorrapport .
- "IBM's Double-Shot of PowerPC". (7 november 2005). Mikroprocessorrapport .
