IBM РС64

IBM RS64 — семейство микропроцессоров IBM RS/6000 и AS/400 , представленное в середине 1990-х годов и используемое в серверах .

(ISA) «Amazon» или «PowerPC-AS» Эти микропроцессоры реализуют архитектуру набора команд . Amazon — это расширенный набор инструкций PowerPC с добавлением специальных функций, отсутствующих в спецификации PowerPC, в основном заимствованных из POWER2. ^{[ нужна ссылка ]} он был 64-битным и исходный процессор AS/400, и с самого начала . Процессоры этого семейства оптимизированы для коммерческих рабочих нагрузок (целочисленная производительность, большой кэш, ветвления) и не обладают высокой производительностью с плавающей запятой , как процессоры семейства POWER , его родственного брата.

Семейство RS64 было снято с производства вскоре после появления POWER4 , который был разработан для объединения семейств RS64 и POWER.

История

В 1990 году группа инженеров AS/400 в IBM Rochester начала работу над новой архитектурой, известной как C-RISC (Commercial RISC ), которая заменит архитектуру IMPI AS/400. ^[1]^[2] C-RISC представлял собой развитие набора команд IMPI, в котором адресное пространство было расширено до 96 бит и добавлено несколько инструкций RISC для ускорения более ресурсоемких коммерческих приложений, которые создавались для AS/400. Президент IBM Джек Кюлер хотел, чтобы они использовали PowerPC, но они сопротивлялись, утверждая, что существующий 32/64-битный набор команд PowerPC не обеспечит жизнеспособный переход на программное обеспечение OS/400 и что существующий набор команд требует расширений для коммерческих приложений на AS/400. По настоянию Кюлера группа из Рочестера под руководством Фрэнка Солтиса исследовала возможность расширения набора команд PowerPC для поддержки потребностей платформы AS/400. Эти расширения стали известны как Amazon и были выбраны исполнительным руководством IBM для дальнейшего развития вместо продолжающейся разработки C-RISC. ^[3]

В то же время разработчики RS/6000 широко расширяли свою линейку продуктов, включив в нее системы, от простых рабочих станций до мейнфреймов, конкурирующих с крупными корпоративными SMP-системами, и кластерных RS/6000-SP2 суперкомпьютерных систем . Процессоры PowerPC, разработанные альянсом AIM, хорошо подходят для недорогих рабочих станций RISC и небольшого серверного пространства. Но мейнфреймам и большим кластерным суперкомпьютерным системам требовалось больше функций производительности, надежности, доступности и удобства обслуживания, чем процессорам, разработанным для Apple Power Mac. Для одновременного удовлетворения требований экономичного Apple Power Mac, высокопроизводительных систем RAS RS/6000 и перехода AS/400 на PowerPC требовалось несколько конструкций процессоров.

Amazon также был расширен для поддержки этих функций, так что процессоры можно было разрабатывать для использования как в высокопроизводительных машинах RS/6000, так и в AS/400.

Проектом по разработке первого такого процессора стала «Беллатриса» (название звезды в созвездии Ориона , также называемой «Звездой Амазонки»). Проект Bellatrix был чрезвычайно амбициозным в плане повсеместного использования самосинхронных и импульсных схем, а также инструментов EDA, необходимых для поддержки этой стратегии проектирования, и в конечном итоге был прекращен. Чтобы охватить рынки технических рабочих станций, суперкомпьютеров, а также инженерно-научные рынки, IBM Austin (родина RS/6000) приступила к разработке однокристальной версии Power2 (P2SC) для быстрого выхода на рынок параллельно с разработкой сложный 64-битный процессор PowerPC с расширениями POWER2 и двумя сложными блоками с плавающей запятой MAF (POWER3/630). Для поддержки коммерческих приложений RS/6000 и систем AS/400 компания IBM Rochester (родина AS/400) приступила к разработке первого высокопроизводительного 64-разрядного процессора PowerPC с расширениями AS/400, а IBM Endicott приступила к разработке однокристальный процессор PowerPC бюджетного класса с расширениями AS/400.

Кобра и Маски

В 1995 году IBM выпустила процессор Cobra , или A10 , первую полную реализацию PowerPC AS для систем IBM AS/400 . Это был однокристальный процессор, работавший на частоте 50–77 МГц. Он был разработан с использованием полуиндивидуальной методологии из-за ограничений по времени выхода на рынок. Кристалл содержит 4,7 миллиона транзисторов и имеет размеры 14,6х14,6 мм (213 мм). ²). Он был изготовлен IBM по технологии CMOS 5L, четырехслойной металлической КМОП-технологии толщиной 0,5 мкм. Он использовал источник питания 3,0 В и рассеивал максимум 17,7 Вт, минимум 13,4 Вт на частоте 77 МГц. Он был упакован в 625-контактную решетчатую решетку из керамических шариков (CBGA) размером 32 на 32 мм.

Cobra предшествовала упрощенная реализация, известная как Cobra-Lite в 1994 году, которая использовалась в первых системах IBM Advanced/36 . ^[1] В нем не хватало 17 инструкций из полной версии PowerPC AS ISA, которые не были нужны для Advanced/36.

В 1996 году IBM выпустила высокопроизводительную 4-процессорную SMP многокристальную версию под названием Muskie , A25 или A30 в системах AS/400. Он работал на частоте 125-154 МГц. Он был изготовлен по BiCMOS технологии .

Эти процессоры использовались только в машинах AS/400 и Advanced/36.

РС64

RS64 был представлен в 1997 году. Он был разработан на основе «Cobra» и «Muskie», но включал или Apache в себя более полную PowerPC ISA и поэтому был предназначен для использования в машинах RS / 6000, а также в системах AS / 400. Он имел 128 КБ общий объем встроенной кэш-памяти L1 4 МБ , полноскоростную внешнюю кэш-память L2 на 128-битной шине и тактовую частоту 125 МГц. Он масштабировался до конфигурации SMP с 12 процессорами на машинах IBM.

RS64 назывался A35 в AS/400 и одно время назывался PowerPC 625 , между несуществующим PowerPC 620 и PowerPC 630 (позже переименованным в POWER3 ).

Он был изготовлен по технологии BiCMOS.

РС64-II

RS64 -II или Northstar был представлен на частоте 262 МГц в 1998 году с 8 МБ полной скорости L2 на 256-битной шине 6XX (также используется в PowerPC 620 и POWER3 ). Платы процессора, содержащие 4 RS64-II, можно было заменить на машины, предназначенные для аналогичных 4-полосных плат RS64, избегая «модернизации вилочным погрузчиком». RS64-II содержал 12,5 миллионов транзисторов, имел площадь 162 мм² и максимальную мощность 27 Вт. 0,35 мкм Производство было изменено на изготовление КМОП .

RS64-II был первым процессором массового рынка, реализовавшим многопоточность . По сути, каждый чип хранит информацию о состоянии для двух потоков в любой момент времени и выглядит для ОС как два процессора. Один логический процессор запускает так называемый поток переднего плана. Когда этот поток сталкивается с событием с высокой задержкой (промах кэша L2 и т. д.), фоновый поток переключается на второй логический процессор с точки зрения ОС. В случае события с «менее длинной» задержкой (промах L1 и т. д.) переключение потоков произойдет только в том случае, если фоновый поток готов к выполнению. Если фоновый поток также ожидает промаха, переключение потоков не произойдет. IBM называет эту схему «грубой многопоточностью». Это не совсем то же самое, что одновременная многопоточность , реализованная в более поздних процессорах Pentium 4 . В документе IBM отмечается, что крупнозернистая схема лучше подходит для упорядоченной архитектуры, такой как RS64.

назывался A50 RS64-II в системах AS/400 .

РС64-III

RS64 -III или Pulsar был представлен в 1999 году на частоте 450 МГц. Ключевые изменения включали увеличение кэша инструкций и данных L1 объемом 128 КиБ, повышение точности прогнозирования ветвлений и снижение штрафов за неправильное предсказание ветвлений до нуля или одного цикла. RS64-III имеет пятиступенчатый конвейер и шину кэша L2 шириной 256 бит, что обеспечивает процессору пропускную способность 14,4 ГБ/с из кэша L2 емкостью 8 МБ, реализованного с помощью DDR SRAM с частотой 225 МГц.

RS64-III имеет 34 миллиона транзисторов, размер кристалла 140 мм² и изготовлен по технологии CMOS 7S 0,22 мкм с шестью уровнями медных межсоединений.

В 2000 году IBM выпустила усовершенствованную версию под названием IStar, изготовленную по технологии SOI с медными межсоединениями, что увеличило тактовую частоту процессора до 600 МГц. Это был первый процессор, реализованный в этом процессе. Однако архитектурно IStar был идентичен Pulsar.

РС64-IV

RS64 -IV или Sstar был представлен в 2000 году на частоте 600 МГц, позже увеличенной до 750 МГц. Кэш-память DDR L2 объемом до 16 МБ поддерживалась так же, как и RS64-III (пропускная способность 19,2 ГБ/с). RS64-IV имел 44 миллиона транзисторов и имел площадь 128 мм², изготовленный по технологии 0,18 мкм. В отличие от POWER, энергопотребление оставалось низким — менее 15 Вт на ядро.

Какое-то время, пока линейка POWER оставалась на половине тактовой частоты своих конкурентов, семейство RS64 было на вершине линейки больших SMP UNIX-серверов IBM. Производительность целочисленных/коммерческих рабочих нагрузок RS-64 IV была аналогична процессорам Sun Microsystems , с которыми он конкурировал, хотя его мощность с плавающей запятой не была сопоставима с современным POWER3-II , который оставался достаточно конкурентоспособным на протяжении всего своего жизненного цикла.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Фрэнк Г. Солтис (1997). Внутри AS/400, второе издание . Дьюк Пресс. ISBN 978-1882419661 .
^ Лейф Свальгаард (08 октября 2003 г.). «Эмулятор Re:Re:MI» . MI400 (список рассылки) . Проверено 26 февраля 2021 г.
^ Адам Т. Столлман; Фрэнк Г. Солтис (1 июля 1995 г.). «Внутри PowerPC AS» . Система журнала iNEWS . Архивировано из оригинала 31 августа 2013 года.

Дальнейшее чтение

Гвеннап, Линли (31 июля 1995 г.). «IBM создает процессоры PowerPC для AS/400». Отчет микропроцессора .

Внешние ссылки

Документ IBM по RS64-IV
27 лет IBM RISC
Когда PowerPC не PowerPC? - История архитектуры POWER Фрэнка Солтиса
ВЛАСТЬ народу
64-битный коммерческий процессор 4-го поколения, совместимый с PowerPC
Внутри PowerPC AS. Архивировано 31 августа 2013 г. на Wayback Machine.

[inside-as400-1] Jump up to: ^а ^б Фрэнк Г. Солтис (1997). Внутри AS/400, второе издание . Дьюк Пресс. ISBN 978-1882419661 .

[2] Лейф Свальгаард (08 октября 2003 г.). «Эмулятор Re:Re:MI» . MI400 (список рассылки) . Проверено 26 февраля 2021 г.

[3] Адам Т. Столлман; Фрэнк Г. Солтис (1 июля 1995 г.). «Внутри PowerPC AS» . Система журнала iNEWS . Архивировано из оригинала 31 августа 2013 года.

[1]

[2]

[3]

POWER , PowerPC и Power ISA. Архитектуры
NXP (ранее Freescale и Motorola)
Серия PowerPC e (2006 г.) е200 е300 е500 е600 е5500 е6500 Кор сериал (2008) Идет снег Каривва
ИБМ
Силовой сериал (1990) МОЩНОСТЬ1 МОЩНОСТЬ2 МОЩНОСТЬ3 МОЩНОСТЬ4 МОЩНОСТЬ5 МОЩНОСТЬ6 POWER7 МОЩНОСТЬ8 POWER9 Мощность10 Серия PowerPC (1992) 6хх 4хх 7хх 74хх 970 А2 (2010) А2И А2О Серия РАД (1997) РАД6000 РАД750 РАД5500 РС64 Серия (1996 г.)
IBM/Нинтендо
Гекко Бродвей Эспрессо
Другой
Титан PWRэффективный Клетка Ксенон X704
Ссылки по теме
Фонд OpenPOWER Альянс AIM РИСК Синий Джин Power.org ПАПР ПОДГОТОВКА ЧРП АлтиВек
Отменено выделено серым цветом , историческое — курсивом
v т и