Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Питание ISA
Дизайнер
Биты32-бит / 64-бит (32 → 64)
Введено2006 г.
Версия3.1
ДизайнRISC
ТипЗарегистрироваться-Зарегистрироваться
КодированиеФиксированный / переменный
РазветвлениеКод состояния
Порядок байтовБольшой / Би
РасширенияAltiVec , APU, DSP , CBEA
ОткрытьДа, и без лицензионных отчислений
Регистры
  • 32 × 64/32-битные регистры общего назначения
  • 32 × 64-битные регистры с плавающей запятой
  • 32 × 128-битные векторные регистры
  • 32-битный регистр кода состояния
  • 32-битный регистр ссылок
  • 32-битный счетный регистр
+ еще
Принципиальная схема типичного процессора Power ISA.

Питания ISA представляет собой набор инструкций архитектуры (ISA) , разработанный OpenPower Foundation , во главе с IBM . Первоначально он был разработан ныне несуществующей отраслевой группой Power.org . [ необходима цитата ] Power ISA - это эволюция PowerPC ISA, созданная слиянием ядра PowerPC ISA и дополнительной Book E для встроенных приложений. Слияние этих двух компонентов в 2006 году было возглавлено основателями Power.org, IBM и Freescale Semiconductor . ISA разделен на несколько категорий, и каждый компонент определяется как часть категории; каждая категория находится в определеннойКнига . Процессоры реализуют набор этих категорий. Для реализации определенных категорий требуются различные классы процессоров, например, процессор класса сервера включает категории Base , Server , Floating-Point , 64-Bit и т. Д. Все процессоры реализуют категорию Base.

Power ISA - это архитектура загрузки / сохранения RISC . Он имеет несколько наборов регистров :

  • 32 × 32-битные или 64-битные регистры общего назначения (GPR) для целочисленных операций .
  • 64 × 128-битные векторные скалярные регистры (VSR) для векторных операций и операций с плавающей запятой .
    • 32 × 64-битные регистры с плавающей запятой (FPR) как часть VSR для операций с плавающей запятой.
    • 32 × 128-битные векторные регистры (VR) как часть VSR для векторных операций.
  • 8 × 4-битных полей регистра условий (CR) для сравнения и управления .
  • 11 специальных регистров разного размера: регистр счетчика (CTR), регистр связи (LR), временная развертка (TBU, TBL), альтернативная временная база (ATBU, ATBL), аккумулятор (ACC), регистры состояния (XER, FPSCR, VSCR, SPEFSCR).

Инструкции имеют длину 32 бита, за исключением подмножества VLE (кодирование переменной длины), которое обеспечивает более высокую плотность кода для встроенных приложений нижнего уровня. Большинство инструкций являются тройными , т. Е. Имеют два исходных операнда и одно назначение. Поддерживаются операции с плавающей запятой одинарной и двойной точности, совместимые со стандартом IEEE-754 , в том числе дополнительные объединенные команды умножения-сложения (FMA) и десятичные инструкции с плавающей запятой. Существуют условия для операций SIMD с целочисленными данными и данными с плавающей запятой до 16 элементов в одной инструкции.

Power ISA поддерживает гарвардский кэш , то есть разделение кэшей данных и инструкций, а также поддержку унифицированных кешей. Операции с памятью строго загружаются / сохраняются, но допускают выполнение вне очереди . Там также поддержка как большой и прямой порядок байтов адресации с отдельными категориями для и за перебор режимов странице байтов, а также поддержка как 32-разрядные и 64-разрядные адреса.

Различные режимы работы включают пользователя, супервизора и гипервизора.

Категории [ править ]

  • База - Большая часть Книги I и Книги II
  • Сервер - Книга III-S
  • Встроенный - Книга III-E
  • Разное - числа с плавающей запятой, вектор, обработка сигналов, блокировка кеша, десятичные числа с плавающей запятой и т. Д.

Книги [ править ]

Спецификация Power ISA разделена на пять частей, называемых «книгами»:

  • Книга I - « Архитектура набора команд пользователя» охватывает базовый набор команд, доступный для прикладного программиста. Ссылка на память, управление потоком, целые числа, числа с плавающей запятой, числовое ускорение, программирование на уровне приложений. Он включает главы, посвященные вспомогательным процессорам, таким как DSP и расширения AltiVec .
  • Книга II - Архитектура виртуальной среды определяет модель хранения, доступную программисту приложений, включая время, синхронизацию, управление кешем, функции хранения, порядок байтов.
  • Книга III - Архитектура операционной среды включает исключения, прерывания, управление памятью, средства отладки и специальные функции управления. Он разделен на две части.
    • Книга III-S - определяет инструкции супервизора, используемые для общих / серверных реализаций. В основном это содержимое Книги III бывшего PowerPC ISA.
    • Книга III-E - определяет инструкции супервизора, используемые для встроенных приложений. Он является производным от бывшего PowerPC Book E.
  • Книга VLE - Архитектура кодированных инструкций переменной длины определяет альтернативные инструкции и определения из Книги I-III, предназначенные для более высокой плотности команд и приложений очень низкого уровня. Они используют 16-битные инструкции и порядок байтов с прямым порядком байтов.

Технические характеристики [ править ]

Power ISA v.2.03 [ править ]

Спецификация Power ISA v.2.03 [1] основана на предыдущей версии PowerPC ISA v.2.02 [2] в POWER5 + и расширении Book E [3] спецификации PowerPC . Книга I включает пять новых глав, касающихся вспомогательных процессоров, таких как DSP и расширения AltiVec .

Совместимые ядра

  • Freescale PowerPC e200 , e500
  • IBM PowerPC 405 , 440 , 460 , 970 , POWER5 и POWER6
  • IBM Cell PPE

Power ISA v.2.04 [ править ]

Спецификация Power ISA v.2.04 [4] была окончательно доработана в июне 2007 года. Она основана на Power ISA v.2.03 и включает изменения, главным образом, в часть Book III-S, касающуюся виртуализации , функциональности гипервизора , логического разделения и обработки виртуальных страниц .

Совместимые ядра

  • Все ядра, соответствующие предыдущим версиям Power ISA
  • PA6T сердечник из PA Semi
  • Титан от AMCC

Power ISA v.2.05 [ править ]

Спецификация Power ISA v.2.05 [5] была выпущена в декабре 2007 года. Она основана на Power ISA v.2.04 и включает изменения, главным образом, для Книги I и Книги III-S , включая значительные улучшения, такие как десятичная арифметика (Категория: Decimal Floating-Point в Книге I ) и улучшения серверного гипервизора.

Совместимые ядра

  • Все ядра, соответствующие предыдущим версиям Power ISA
  • МОЩНОСТЬ6
  • PowerPC 476

Power ISA v.2.06 [ править ]

Спецификация Power ISA v.2.06 [6] была выпущена в феврале 2009 года и пересмотрена в июле 2010 года. [7] Она основана на Power ISA v.2.05 и включает расширения для процессора POWER7 и ядра e500-mc . Одна важная новая функция - это векторно-скалярные инструкции с плавающей запятой ( VSX ). [8] Книга III-E также включает значительные улучшения для встроенных спецификаций, касающихся гипервизора и виртуализации в одно- и многоядерных реализациях.

В ноябре 2010 года спецификация была пересмотрена до версии B Power ISA v.2.06, расширяющей возможности виртуализации. [7] [9]

Совместимые ядра

  • Все ядра, соответствующие предыдущим версиям Power ISA
  • МОЩНОСТЬ7
  • A2I
  • e500-mc
  • e5500

Power ISA v.2.07 [ править ]

Спецификация Power ISA v.2.07 [10] была выпущена в мае 2013 года. Она основана на Power ISA v.2.06 и включает в себя основные улучшения функциональности логических разделов , транзакционной памяти , расширенного мониторинга производительности, новых функций управления хранилищем, дополнений к Векторные средства VMX и VSX (VSX-2), а также AES [10] : 257 [11] и режим счетчика Галуа (GCM), SHA-224, SHA-256, [10] : 258 SHA-384 и SHA-512 [10] : 258 ( SHA-2 ) криптографических расширений и циклического контроля избыточности (CRC)алгоритмы . [12]

В апреле 2015 года спецификация была пересмотрена до спецификации Power ISA v.2.07 B. [13]

Совместимые ядра

  • Все ядра, соответствующие предыдущим версиям Power ISA
  • МОЩНОСТЬ8
  • e6500 ядро
  • A2O

Power ISA v.3.0 [ править ]

Спецификация Power ISA v.3.0 [14] [15] была выпущена в ноябре 2015 года. Это первая версия, появившаяся после основания OpenPOWER Foundation. Она включает улучшения для широкого спектра рабочих нагрузок и удаляет категории серверов и встроенных систем. при сохранении обратной совместимости и добавлена ​​поддержка инструкций VSX-3. Новые функции включают 128-битные операции с плавающей запятой четверной точности, генератор случайных чисел , аппаратную сборку мусора и аппаратные доверенные вычисления.

В марте 2017 года спецификация была пересмотрена до спецификации Power ISA v.3.0 B. [16]

Совместимые ядра

  • Все ядра, соответствующие предыдущим версиям Power ISA
  • POWER9 [17]

Power ISA v.3.1 [ править ]

Спецификация Power ISA v.3.1 [18] была выпущена в мае 2020 года. В основном она обеспечивает поддержку новых функций, представленных в POWER10, но также включает в себя понятие опциональности спецификации PowerISA. Инструкции теперь могут иметь длину восемь байтов , «инструкции с префиксом», по сравнению с обычными четырехбайтовыми «командами слов». Также добавлено много новых функций для инструкций SIMD и VSX.

Совместимые ядра

  • Все ядра, соответствующие предыдущим версиям Power ISA
  • POWER10 [19]

См. Также [ править ]

  • Вычислительное оборудование с открытым исходным кодом

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Power ISA v.2.03" . Power.org. 29 сентября 2006 г. Архивировано из оригинала на 2012-11-24 . Проверено 20 октября 2010 .
  2. ^ "Книга по архитектуре PowerPC, версия 2.02" . IBM. 2005-02-24 . Проверено 16 марта 2007 .
  3. ^ "PowerPC Book E v.1.0" (PDF) . IBM. 2002-05-07 . Проверено 16 марта 2007 .
  4. ^ "Power ISA Version 2.04" (PDF) . Power.org. 2007-06-12. Архивировано из оригинального (PDF) 27 сентября 2007 года . Проверено 14 июня 2007 .
  5. ^ "Power ISA Version 2.05" . Power.org. 2007-10-23. Архивировано из оригинала на 2012-11-24 . Проверено 18 декабря 2007 .
  6. ^ «Power.org представляет достижения в области спецификаций и новые услуги на конференции разработчиков архитектуры Power» (пресс-релиз). Power.org. 2007-09-24. Архивировано из оригинала на 2007-10-12 . Проверено 24 сентября 2007 .
  7. ^ a b «Power ISA версии 2.06, редакция B» . Power.org. 2010-07-23. Архивировано из оригинала на 2012-11-24 . Проверено 12 февраля 2011 .
  8. ^ «Ускорение рабочих нагрузок с векторно-скалярной архитектурой IBM POWER» . IBM. 2016-03-01 . Проверено 2 мая 2017 .
  9. ^ «Power ISA 2.06 Rev. B обеспечивает полную виртуализацию оборудования для встроенного пространства» . EETimes. 2010-11-03 . Проверено 8 июня 2011 .
  10. ^ a b c d "Power ISA Version 2.07" (PDF) . Power.org. 2013-05-15 . Проверено 23 мая 2015 .
  11. ↑ Леонидас Барбоса (21 сентября 2014). «Встроенная криптография POWER8» . IBM.
  12. ^ Оптимизация производительности и методы настройки процессоров IBM Power Systems, включая IBM POWER8 . IBM. Август 2015. с. 48. ISBN 9780738440927.
  13. ^ "Power ISA версии 2.07 B" . Power.org. 2015-04-09 . Проверено 6 января 2017 .
  14. ^ Объявление новой эры открытости с Power 3.0
  15. ^ "Power ISA Version 3.0" . openpowerfoundation.org. 2016-11-30 . Проверено 6 января 2017 .
  16. ^ "Power ISA версии 3.0 B" . Power.org. 2017-03-27 . Проверено 11 августа 2019 .
  17. ^ [PATCH, COMMITTED] Добавить полную поддержку binutils Power ISA 3.0 / POWER9
  18. ^ "Power ISA версии 3.1" . openpowerfoundation.org. 2020-05-01 . Проверено 23 мая 2020 .
  19. ^ Карлос Эдуардо Сео (2020-05-12). «Мы выпустили архитектуру набора команд для POWER10. Power ISA v3.1 доступен на портале IBM для OpenPOWER» . twitter.com . Проверено 23 мая 2020 .