Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Архитектуры POWER , PowerPC и Power ISA
NXP (ранее Freescale и Motorola)
IBM
  • Серия RS64 (1996 г.)
IBM / Nintendo
Другой
Ссылки по теме
Отменено серым цветом , историческое - курсивом
  • v
  • т
  • е

Семейство PowerPC 400 представляет собой линейку 32-разрядных встроенных процессорных ядер RISC , основанных на архитектурах набора команд PowerPC или Power ISA . Ядра предназначены для использования в специализированных приложениях, начиная от микроконтроллеров системы на кристалле (SoC) , сетевых устройств, специализированных интегральных схем (ASIC) и программируемых вентильных матриц (FPGA) до телевизионных приставок и хранилищ. устройства и суперкомпьютеры .

Applied Micro Circuits Corporation (AMCC) купила активы, связанные с ядрами семейства 400 у IBM в апреле 2004 года за 227 миллионов долларов, и теперь они продают процессоры под своим собственным именем. IBM продолжает развивать ядра, одновременно предоставляя услуги по проектированию и изготовлению ядер. OEM-производители IBM и Synopsys также могут лицензировать несколько ядер .

Варианты [ править ]

ИмяЭтапы трубопровода
PowerPC 4013
PowerPC 4055
PowerPC 4407
PowerPC 4709

PowerPC 403 [ править ]

Представленный в 1994 году PowerPC 403 был одним из первых процессоров PowerPC . Это был первый продукт, ориентированный исключительно на рынок встраиваемых систем. По сравнению с другими процессорами PowerPC того времени ( PowerPC 601 , PowerPC 603 и PowerPC 604 ) он находился на очень низком уровне, например, не имея блока управления памятью (MMU) или блока с плавающей запятой (FPU). Ядро предлагалось для нестандартных микросхем и в предварительно упакованных версиях, включая версии с MMU, с частотой от 20 до 80 МГц.

PowerPC 403 используется, среди прочего, в тонких клиентах , телевизионных приставках , RAID-контроллерах , сетевых коммутаторах и принтерах. Первый TiVo использовал 54 МГц PowerPC 403GCX.

AMCC приобрела дизайн 403 у IBM в 2004 году, но предпочла не продавать его, вместо этого сосредоточившись на ядрах 405 и 440.

PowerPC 401 [ править ]

Хотя 403 был популярен, он также был слишком высокопроизводительным и слишком дорогим для некоторых приложений, поэтому в 1996 году IBM выпустила простое ядро ​​PowerPC, названное PowerPC 401. У него единственная проблема, трехступенчатый конвейер, без MMU или DMA. и только 2 КБ инструкций и 1 КБ данных L1 кэшей . Конструкция содержала всего 85 000 транзисторов и работала на частоте до 100 МГц, потребляя всего 0,1 Вт или меньше. Диапазон приложений, использующих ядро ​​401, от телевизионных приставок и телекоммуникационных коммутаторов до принтеров и факсов. [1] [2]

PowerPC 405 [ править ]

IBM STB04500 в Dilog DT 550 . Телеприставку питание от 405 МГц PowerPC 252 на основе SoC.

PowerPC 405 был выпущен в 1998 году и был разработан для разработки недорогих встроенных систем на кристалле (SoC), чувствительных к цене или производительности . Он имеет пятиступенчатый конвейер, отдельные кэши L1 инструкций и данных по 16 КБ , шину CoreConnect , интерфейс вспомогательного процессора (APU) для расширяемости и поддерживает тактовые частоты, превышающие 400 МГц. Ядро 405 соответствует текущей версии Power ISA v.2.03 с использованием спецификации Book III-E. И AMCC, и IBM разрабатывают и продают процессоры с использованием 405 ядер. IBM и Synopsys также предлагают полностью синтезируемое ядро. IBM объявила о планах сделать спецификации ядра PowerPC 405 свободно доступными для академического и исследовательского сообщества. [3]

Приложения на базе PowerPC-405 включают цифровые камеры, модемы, телевизионные приставки (процессоры IBM STB04xxx [4] ), мобильные телефоны, GPS-устройства, принтеры, факсы, сетевые карты , сетевые коммутаторы, устройства хранения и сервисные процессоры для серверов. В ПЛИС Xilinx Virtex-II Pro и Virtex-4 используется до двух ядер 405 . В 2004 году Хифн купил сетевые процессоры IBM PowerNP , использующие 405 ядер. [5] [6] [7] [8]

PlayStation 2
Основная статья: PlayStation 2
В более поздних версиях PlayStation 2 slim использовался чип PowerPC 405, имитирующий MIPS R3000A, который использовался в качестве процессора ввода-вывода в более ранних моделях. [9]
V-Dragon
Китайская компания Culturecom использует 405 ядра для его V-Dragon процессора , который питает Linux терминалов и сет-топ-боксы. Процессор V-Dragon включает в себя механизм генерации многоязычных символов (MCGE), который обрабатывает и генерирует китайские символы непосредственно в процессоре. [10]
APM801xx
AppliedMicro выпускает серию систем на кристалле на базе ядра PowerPC 405 под новым именем: APM801xx . Это самые энергоэффективные продукты Power Architecture на сегодняшний день (осень 2010 г.), которые поддерживают частоты до 800 МГц при ~ 1 Вт или 0,3 Вт в режиме ожидания. Создан для поддержки широкого спектра приложений от сетевых до устройств хранения и мультимедиа. [11]
Встроенный контроллер POWER8
Процессор POWER8 содержит встроенный микроконтроллер управления питанием и температурой, называемый встроенным контроллером (OCC). Основанный на процессоре PowerPC 405 с 512 КБ выделенной статической ОЗУ (SRAM), OCC контролирует весь чип. [12]

PowerPC 440 [ править ]

Процессор AMCC PowerPC 440SPe 533 МГц с карты RAID в Apple Xserve .

Представленный в 1999 году PowerPC 440 был первым ядром PowerPC от IBM, которое включало расширение Book E к спецификации PowerPC. Он также включает в себя технологию шины CoreConnect, предназначенную для интерфейса между частями внутри устройства система на кристалле (SoC) на базе PowerPC .

Это высокопроизводительное ядро ​​с отдельными кэшами L1 для инструкций и данных по 32 КБ , семиступенчатым конвейером с двойной выдачей вне очереди, поддерживающим скорость до 800 МГц и кэшами L2 до 256 КБ. В ядре отсутствует блок с плавающей запятой (FPU), но с ним связан четырехступенчатый FPU, который может быть включен с помощью интерфейса APU (вспомогательный процессор). Ядро 440 соответствует стандарту Power ISA v.2.03 с использованием спецификации Book III-E.

В настоящее время Xilinx включает одно или два ядра (в зависимости от члена семейства) в FPGA Virtex-5 FXT.

И AMCC, и IBM разрабатывают и продают автономные процессоры с 440 ядрами. IBM и Synopsys также предлагают полностью синтезированные ядра.

BRE440 Rad Hard SOC
Компания Broad Reach Engineering использовала синтезированное ядро ​​IBM 440 для создания защищенной от излучения встроенной SoC, которая включает в себя различные периферийные устройства (два MAC-адреса Ethernet, PCI, контроллеры памяти, контроллеры DMA, EDAC и SIO), 32 КБ кеш-памяти L1 и 256 КБ Кэш L2. Это устройство было построено с использованием жесткого процесса Honeywell HX5000 rad на длине волны 150 нм. BRE440 работает на тактовых частотах от десятков до 150 МГц.
QCDOC
QCDOC - это суперкомпьютер, созданный для решения небольших, но чрезвычайно требовательных к вычислениям задач квантовой физики . Он использует специализированные ASIC на базе 440 для достижения максимальной производительности примерно 10 терафлопс.
Синий Джин / L
Dual 440 ядер используются в процессорах , питающих IBM «s Blue Gene / L суперкомпьютер , который до июня 2008 года не занял первое место в списке из 500 лучших суперкомпьютеров во всем мире, с пиковой производительностью около 500 Тфлопс в 2008 году.
Морская звезда
Ядро 440 также используется в суперкомпьютерах Cray XT3 , XT4 и XT5 , где его коммуникационные процессоры SeaStar, SeaStar2 и SeaStar2 + тесно связывают интерфейс памяти HyperTransport с маршрутизацией к другим узлам в кластерах суперкомпьютеров. Устройство SeaStar обеспечивает соединение 6,4 ГБ / с с процессорами на базе Opteron через HyperTransport (вместе составляя элемент обработки, PE), а также шесть каналов со скоростью 7,6 ГБ / с к соседним PE. SeaStar2 + предлагает внутриузловую пропускную способность 9,6 ГБ / с и функцию коррекции ошибок для перехвата ошибок на пути между вычислительными узлами.
AMCC 460
PowerPC 460EX и 460GT от AMCC, несмотря на свое название, являются процессорами с ядром 440. [13] Они доступны на частотах от 0,6 до 1,2 ГГц и имеют встроенные контроллеры для DDR или DDR2 SDRAM, USB 2.0, PCIe, SATA и Gigabit Ethernet.
Титан
Компания Intrinsity с самого начала разработала несуществующее ядро Titan для AppliedMicro с использованием спецификации ядра PowerPC 440. AppliedMicro использовала ядро ​​Titan в своей высокопроизводительной системе семейства APM832xx на чипах, но эти компоненты так и не поступили на рынок.
Virtex-5 FXT
В свою линейку продуктов Virtex-5 FXT FPGA Xilinx встраивает до двух ядер PPC440. Встроенный PPC440 имеет максимальную частоту 550 МГц и подключается к окружающей матрице FPGA через специальный переключающий переключатель, повышая производительность системы семейства Virtex-5 FXT более чем в 2,6 раза по сравнению со встроенным PPC405 семейства Virtex-4 FX.
LSI SAS
LSI использует ядро ​​PowerPC 440 в ряде своих микросхем контроллеров SAS , включая широко используемый вариант SAS2008. [14]
Acalis CPU872
Acalis CPU872 - это высокоспециализированный чип SoC безопасности, созданный компанией CPU Tech . Он разработан для высокочувствительных и критически важных систем, таких как военные приложения. В нем предусмотрены меры по предотвращению взлома и обратного проектирования, и он производится на надежно защищенной Trusted Foundry IBM. Он имеет встроенную память DRAM , два ядра 440 с FPU двойной точности и вспомогательные вычислительные блоки, обеспечивающие ускорение и защиту связи, сложные алгоритмы и синхронизацию между ядрами. [15]

PowerPC 450 [ править ]

Ядро обработки суперкомпьютера Blue Gene / P, разработанное и изготовленное IBM. Он очень похож на PowerPC 440, но мало подробностей раскрывается.

Синий Джин / P
Процессор Blue Gene / P состоит из четырех ядер PowerPC 450, работающих на частоте 850 МГц, что в сумме достигает 13,6 гигафлопс . IBM заявляет, что конструкция очень энергоэффективна по сравнению с другими процессорами суперкомпьютеров. [16]

PowerPC 460 [ править ]

Представленные в 2006 году 460 ядер аналогичны 440, но имеют тактовую частоту 1,4 ГГц, разработаны для многоядерных приложений и содержат 24 дополнительных инструкции цифровой обработки сигналов (DSP). Ядра разработаны с учетом низкого энергопотребления, но высокой производительности, и ожидается, что 464-H90 потребляет всего 0,53 Вт на частоте 1 ГГц. Ядро 460 соответствует Power ISA v.2.03 с использованием спецификации Book III-E.

  • PowerPC 460S - полностью синтезированное ядро, которое можно получить по лицензии от IBM или Synopsys для производства на различных заводах . 460S может быть сконфигурирован с различным объемом кеш-памяти L1 и L2, а также с SMP и FPU или без них. [17]
  • PowerPC 464-H90 - 90-нм твердое ядро ​​(не синтезируемое), выпущенное в 2006 году, будет предлагать настраиваемое ядро ​​для ASIC, которое может быть произведено IBM или на производственных предприятиях Chartered или Samsung .
  • PowerPC 464FP-H90 - выпущенный в 2007 году, представляет собой аппаратное ядро, которое добавляет блок с плавающей запятой двойной точности (FPU).

AppliedMicro [ править ]

  • PowerPC 460SX и 460GTx основаны на ядре 464-H90. Они нацелены на высокопроизводительные системы хранения и сетевые приложения соответственно. Они работают на частотах от 0,8 до 1,2 ГГц, имеют 512 КБ кэш-памяти L2, которая используется в качестве хранилища SRAM , контроллер памяти DDR2 с тактовой частотой 400 МГц, четыре контроллера Gigabit Ethernet, контроллеры PCIe и различные ускорители и средства управления для конкретных приложений. Они производятся по техпроцессу 90 нм.
  • APM82181 - SoC на базе 464 с частотой 0,8–1 ГГц, предназначенная для устройств хранения. Контроллер DDR2, 256 КБ SRAM, конфигурируемая как кэш L2. PCIe, SATA2, USB2, Gbit Ethernet и различные другие интерфейсы ввода-вывода и ускорители, такие как разгрузка TCP / IP, а также ускорители RAID5 и криптографии
  • APM86190 и APM86290 PACKETpro - под кодовым названием «Мамба», они представляют собой одно- и двухъядерные процессоры SoC на базе ядра PowerPC 465, работающие на частоте 0,6–1,5 ГГц. 32 КБ инструкций / 32 КБ данных кэша L1 и 256 КБ кеш-памяти L2, контроллер DDR3, PCIe, SATA2, USB2, Gbit Ethernet и различные другие интерфейсы ввода-вывода и ускорители, такие как разгрузка TCP / IP и ускоритель криптографии с энергонезависимой памятью для криптографические ключи и безопасная загрузка и обнаружение взлома.
  • APM86791 PACKETpro - под кодовым названием «Keelback», это одноядерный процессор SoC на базе ядра PowerPC 465, работающий на частоте 1 ГГц, с кэшем L1 инструкций 32 КБ / данными данных 32 КБ и кешем L2 256 КБ, контроллером DDR3, 2x PCIe, 2x SATA2, 2x USB2, 4x Gbit Ethernet. Он также включает ускоритель криптографии на базе ARM Cortex-M3 под названием SLIMpro, работающий на частоте 250 МГц, который обеспечивает безопасную загрузку из ПЗУ и обнаружение темперирования. [18] [19]

PowerPC 470 [ править ]

Встроенное и настраиваемое ядро ​​470, соответствующее требованиям Power ISA v2.05 Book III-E, было разработано IBM вместе с LSI и реализовано в PowerPC 476FP в 2009 году. [20] Ядро 476FP имеет кэш-память L1 32/32 КБ, двойные целочисленные блоки и FPU двойной точности с поддержкой SIMD, который обрабатывает инструкции DSP . Излучение 1,6 Вт на частоте 1,6 ГГц в процессе производства 45 нм. 9 выходов из строя, конвейер с 5 выпусками поддерживает частоту до 2 ГГц, поддерживает шину PLB6, кэш L2 до 1 МБ и до 16 ядер в конфигурациях SMP .

  • LSI Axxia ACP3448 - 1,8 ГГц, 4 ядра 476FP, кэш L2 512 КБ на ядро, кэш L3 4 МБ на кристалле, 2 контроллера DDR3, 2 порта Ethernet 10 Гбит / с, 3 PCIe и различные механизмы сетевой обработки [ 21]
  • C * Core C1000 - семейство встраиваемых процессоров на базе ядра 476FP для бытовой электроники [22]
  • ChinaChip CC2000 - процессор на базе ядра 476FP со встроенным DSP и графическим процессором для игровых консолей
  • Модуль НТК 1888ТХ018  - SoC для бортовых систем обработки видео и мультимедиа самолетов

См. Также [ править ]

  • Power.org
  • CoreConnect

Ссылки [ править ]

  1. ^ PowerPC Goes потребителей в архив 2006-05-26 в Вайбак машины , BYTE, сентябрь 1996
  2. Приставка на базе ^ 401, IBM
  3. ^ «Ядро IBM PowerPC 405 доступно для квалифицированного академического и исследовательского сообщества» . Power.org . Архивировано из оригинала на 2007-05-24 . Проверено 14 ноября 2006 .
  4. ^ "STB043xx - STB045xx Интегрированные контроллеры приставки - IBM Microelectronics" .
  5. ^ http://www.hifn.com/uploadedFiles/Company/News_and_Events/Press_Releases/20040105.pdf
  6. ^ Руководство пользователя встроенного процессора PPC405-S, Архивировано 01 марта 2012 г. на Wayback Machine
  7. ^ Halfhill, Том Р. (12 июля 1999). «PowerPC 405GP имеет шину CoreConnect». Отчет микропроцессора .
  8. ^ Halfhill, Том Р. (11 ноября 2002). «IBM PowerPC 405EP расширяет семейство». Отчет микропроцессора .
  9. ^ "ВГД / Декард" . PS2 Dev Wiki .
  10. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2007-09-30 . Проверено 27 сентября 2007 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  11. ^ "Семейство энергоэффективных процессоров AppliedMicro APM801xx предназначено для потребительских устройств с видео-мощностью 1 Вт" . Встраиваемый компьютерный дизайн . Архивировано из оригинала 2010-05-25 . Проверено 16 августа 2010 .
  12. ^ Тодд Розедал (2014-12-20). «Код прошивки OCC теперь с открытым исходным кодом» . openpowerfoundation.org . Проверено 27 декабря 2014 .
  13. ^ «Встроенный процессор PowerPC 460EX» (PDF) .
  14. ^ "Контроллер ввода-вывода SAS2008" .
  15. ^ «CPU Tech запускает Acalis (R) CPU872 MultiCore PowerPC (R) со встроенной памятью DRAM и защитой от несанкционированного доступа - Business Wire» . 28 апреля 2008 г.
  16. ^ "IBM News room - 2007-06-26 IBM утроила производительность самого быстрого и самого энергоэффективного суперкомпьютера в мире - Соединенные Штаты" .
  17. ^ "Ядра микропроцессора IBM PowerPC 460" . Архивировано из оригинала на 2015-05-30 . Проверено 16 ноября 2008 .
  18. ^ ЦП ARM защищает процессор APM - Liney Group
  19. ^ Applied Micro добавляет ядро ​​ARM в урезанный процессор безопасности - EETimes
  20. ^ "IBM News room - 2009-09-15 IBM объявляет о выпуске высокопроизводительного встроенного процессора для систем на кристалле - США" .
  21. ^ «Новый коммуникационный процессор Axxia от LSI с асимметричной многоядерной архитектурой и выдающейся производительностью» . LSI Corporation. 9 февраля 2010 г.
  22. ^ «Китайский поставщик IP планирует семейство Power» . EETimes .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Хафхилл, Том Р. (25 октября 1999 г.). «IBM PowerPC 440 достигает 1000 MIPS». Отчет микропроцессора .
  • Хафхилл, Том Р. (21 июля 2000 г.). «PowerPC 440GP: отличный коммуникатор». Отчет микропроцессора .

Внешние ссылки [ править ]

  • 405 ядро
  • Ядро IBM PowerPC 440
  • Ядро IBM PowerPC 460
  • AMCC PowerPC 400 страница