PowerPC 400
| POWER , PowerPC и Power ISA. Архитектуры |
|---|
| NXP (ранее Freescale и Motorola) |
| ИБМ |
|
| IBM/Нинтендо |
| Другой |
| Ссылки по теме |
| Отменено выделено серым цветом , историческое — курсивом |
Семейство PowerPC 400 представляет собой линейку 32-битных встроенных RISC, процессорных ядер основанных на PowerPC или Power ISA архитектурах набора команд . Ядра предназначены для использования внутри специализированных приложений, начиная от системы на кристалле (SoC) микроконтроллеров , сетевых устройств, специализированных интегральных схем (ASIC) и программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA) до телеприставок и систем хранения данных. устройства и суперкомпьютеры .
Корпорация Applied Micro Circuits (AMCC) купила у IBM активы, связанные с ядрами семейства 400, 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. Несколько ядер также доступны для лицензирования OEM- производителями IBM и Synopsys .
Варианты
[ редактировать ]| Имя | Этапы конвейера |
|---|---|
| PowerPC 401 | 3 |
| PowerPC 405 | 5 |
| PowerPC 440 | 7 |
| PowerPC 470 | 9 |
PowerPC 403
[ редактировать ]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 той эпохи ( PowerPC 601 , PowerPC 603 и PowerPC 604 ) он был на очень низком уровне, , без блока управления памятью (MMU) или блока с плавающей запятой например (FPU). Ядро предлагалось для заказных чипов и в готовых версиях, включая версии с MMU, со скоростями от 20 до 80 МГц.
PowerPC 403 используется, среди прочего, в тонких клиентах , телевизионных приставках , RAID -контроллерах, сетевых коммутаторах и принтерах. В первом TiVo использовался PowerPC 403GCX с частотой 54 МГц.
AMCC приобрела дизайн 403 у IBM в 2004 году, но решила не продавать его, вместо этого сосредоточившись на ядрах 405 и 440.
PowerPC 401
[ редактировать ]Несмотря на то, что 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. Оно имело единственную проблему, трехэтапный конвейер, без MMU или DMA. и только 2 КБ инструкций и 1 КБ данных кэша L1 . Всего конструкция содержала всего 85 000 транзисторов и работала на частоте до 100 МГц, потребляя всего 0,1 Вт или меньше. Приложения, использующие ядро 401, варьируются от телеприставок и телекоммуникационных коммутаторов до принтеров и факсов. [ 1 ] [ 2 ]
PowerPC 405
[ редактировать ]
PowerPC 405 был выпущен в 1998 году и был разработан для недорогих встраиваемых систем на кристалле (SoC), чувствительных к цене и производительности. Он имеет пятиступенчатый конвейер, отдельные кэши L1 для инструкций и данных объемом 16 КБ , шину CoreConnect , интерфейс вспомогательного процессора (APU) для возможности расширения и поддерживает тактовую частоту, превышающую 400 МГц. Ядро 405 соответствует Power ISA v.2.03 с использованием спецификации Book III-E. И AMCC, и IBM разрабатывают и продают процессоры, использующие 405 ядер. IBM и Synopsys также предлагают полностью синтезируемое ядро. IBM объявила о планах сделать спецификации ядра PowerPC 405 бесплатными для академического и исследовательского сообщества. [ 3 ]
Приложения на базе PowerPC-405 включают цифровые камеры, модемы, телеприставки (процессоры IBM STB04xxx). [ 4 ] ), мобильные телефоны, GPS-устройства, принтеры, факсы, сетевые карты , сетевые коммутаторы, устройства хранения данных и сервисные процессоры для серверов. используется до двух ядер 405 Xilinx Virtex-II Pro и Virtex-4 В ПЛИС . В 2004 году Hifn IBM PowerNP купила сетевые процессоры , использующие 405 ядер. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
- PlayStation 2
- В более поздних версиях PlayStation 2 slim использовался чип PowerPC 405, эмулирующий MIPS R3000A , который использовался в качестве процессора ввода-вывода в более ранних моделях. [ 9 ]
- V-Dragon
- Китайская , компания Culturecom использует ядро 405 для своего V-Dragon процессора который обеспечивает работу терминалов Linux и телеприставок. Процессор V-Dragon включает в себя механизм многоязычной генерации символов (MCGE), который обрабатывает и генерирует китайские символы непосредственно в процессоре. [ 10 ]
- АПМ801хх
- AppliedMicro имеет серию системных продуктов на базе ядра PowerPC 405 под новым названием: APM801xx . На сегодняшний день (осень 2010 г.) это наиболее энергоэффективные продукты Power Architecture, поддерживающие частоты до 800 МГц при ~1 Вт или 0,3 Вт в холостом режиме. 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 оперативной памяти (SRAM), OCC контролирует весь чип. [ 12 ]
PowerPC 440
[ редактировать ]
Представленный в 1999 году процессор PowerPC 440 был первым ядром PowerPC от IBM, включавшим расширение Book E к спецификации PowerPC. Он также включал технологию шины CoreConnect, предназначенную для обеспечения интерфейса между частями внутри устройства «система-на-чипе » (SoC) на базе PowerPC.
Это высокопроизводительное ядро с отдельными кэшами L1 для инструкций и данных объемом 32 КБ , семиступенчатым конвейером двойной выдачи с выходом из строя, поддерживающим скорость до 800 МГц и кэшами L2 до 256 КБ. В ядре отсутствует блок с плавающей запятой (FPU), но имеется связанный с ним четырехступенчатый FPU, который можно включить с помощью интерфейса APU (вспомогательного процессора). Ядро 440 соответствует Power ISA v.2.03 с использованием спецификации Book III-E.
В настоящее время Xilinx включает в состав FPGA Virtex-5 FXT одно или два ядра (в зависимости от члена семейства).
И AMCC, и IBM разрабатывают и продают автономные процессоры, использующие 440 ядер. IBM и Synopsys также предлагают полностью синтезированные ядра.
- BRE440 Rad Hard SOC
- Broad Reach Engineering использовала синтезированное ядро IBM 440 для создания радиационно-стойкой встроенной SoC, которая включает в себя различные периферийные устройства (два Ethernet MAC, PCI, контроллеры памяти, контроллеры DMA, EDAC и SIO), 32 КБ кэша L1 и 256 КБ кэша L1. Кэш L2. Это устройство было построено с использованием радиационно-жесткого процесса Honeywell HX5000 при длине волны 150 нм. BRE440 работает на тактовой частоте от десятков до 150 МГц.
- ККДОК
- QCDOC — это специальный суперкомпьютер, созданный для решения небольших, но чрезвычайно ресурсоемких задач квантовой физики . Он использует специальные ASIC на базе 440 для достижения пиковой производительности примерно 10 терафлопс.
- Синий Джин/L
- Два ядра 440 используются в процессорах Blue суперкомпьютера IBM Gene/L в , который до июня 2008 года занимал первое место в списке 500 лучших суперкомпьютеров мира с пиковой производительностью почти 500 терафлопс 2008 году.
- СиСтар
- 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 суперкомпьютерных кластерах. Устройство SeaStar обеспечивает соединение со скоростью 6,4 ГБ/с с процессорами на базе Opteron через HyperTransport (вместе образуя обрабатывающий элемент PE), а также шесть каналов со скоростью 7,6 ГБ/с с соседними PE. SeaStar2+ предлагает внутриузловую полосу пропускания 9,6 ГБ/с и функцию исправления ошибок для перехвата ошибок на пути между вычислительными узлами.
- АМСС 460
- PowerPC 460EX и 460GT от AMCC, несмотря на свое название, являются процессорами с ядром 440. [ 13 ] Они доступны с частотой 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
- Intrinsity разработала ныне несуществующее ядро Titan для AppliedMicro с нуля, используя спецификацию ядра PowerPC 440. Компания AppliedMicro использовала ядро Titan в своей высокопроизводительной системе на кристалле семейства APM832xx, но эти детали так и не поступили на рынок.
- Виртукс-5 FXT
- В свою Virtex-5 FXT FPGA линейку продуктов компания Xilinx встраивает до двух ядер PPC440. Встроенный PPC440 имеет максимальную частоту 550 МГц и подключается к окружающей матрице FPGA через специальный перекрестный переключатель, увеличивая производительность системы семейства Virtex-5 FXT более чем в 2,6 раза по сравнению со встроенным PPC405 семейства Virtex-4 FX.
- ЛСИ САС
- LSI использует ядро PowerPC 440 в ряде своих микросхем контроллеров SAS , включая широко используемый вариант SAS2008. [ 14 ]
- Акалис CPU872
- Acalis CPU872 — это узкоспециализированный чип SoC для обеспечения безопасности, созданный CPU Tech . Он предназначен для высокочувствительных и критически важных систем, таких как военные приложения. В нем предусмотрены меры по предотвращению несанкционированного доступа и обратного проектирования , и он производится на высокозащищенном заводе Trusted Foundry IBM. Он имеет встроенную 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
[ редактировать ]Процессорное ядро суперкомпьютера Blue Gene/P спроектировано и изготовлено IBM. Он очень похож на PowerPC 440, но подробностей раскрыто мало.
- Синий Джин/П
- Процессор Blue Gene/P состоит из четырех ядер PowerPC 450, работающих на частоте 850 МГц и производительностью 13,6 гигафлопс общей . IBM заявляет об очень энергоэффективной конструкции по сравнению с другими процессорами суперкомпьютеров. [ 16 ]
PowerPC 460
[ редактировать ]Представленные в 2006 году ядра 460 аналогичны процессору 440, но достигают частоты 1,4 ГГц, разработаны с многоядерных учетом цифровой обработки сигналов приложений и имеют 24 дополнительные инструкции (DSP). Ядра спроектированы так, чтобы быть маломощными, но высокопроизводительными, и ожидается, что 464-H90 будет потреблять 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 и может быть лицензировано у IBM или Synopsys для производства на разных литейных заводах . 460S можно настроить с различным объемом кэш-памяти L1 и L2, а также с SMP и FPU или без них. [ 17 ]
- PowerPC 464-H90 — 90-нм жесткое ядро (не подлежащее синтезу), выпущенное в 2006 году, будет предлагать настраиваемое ядро для ASIC , которые могут быть изготовлены на базе IBM или на производственных мощностях Chartered или Samsung .
- PowerPC 464FP-H90 - выпущенный в 2007 году, представляет собой аппаратное ядро, в которое добавлен блок с плавающей запятой двойной точности (FPU).
ПрикладнойМикро
[ редактировать ]- PowerPC 460SX и 460GTx основаны на ядре 464-H90. Они ориентированы на высокопроизводительные хранилища и сетевые приложения соответственно. Они работают на частоте от 0,8 до 1,2 ГГц, имеют 512 КБ кэш-памяти второго уровня, которая используется как хранилище SRAM , контроллер памяти DDR2 с тактовой частотой 400 МГц, четыре контроллера Gigabit Ethernet, контроллеры PCIe и множество ускорителей и контроллеров для конкретных приложений. Они производятся по 90-нм техпроцессу.
- APM82181 - SoC на базе 464 с частотой 0,8–1 ГГц, предназначенный для устройств хранения данных. Контроллер DDR2, SRAM объемом 256 КБ , настраиваемый как кэш L2. PCIe, SATA2, USB2, Gbit Ethernet и различные другие интерфейсы ввода-вывода и ускорители, такие как разгрузка TCP/IP, а также RAID5 и ускорители шифрования.
- APM86190 и APM86290 PACKETpro – под кодовым названием «Мамба», это 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 кэша L2, контроллер DDR3, PCIe, SATA2, USB2, Gbit Ethernet и различные другие интерфейсы ввода-вывода и ускорители, такие как разгрузка TCP/IP и ускоритель шифрования с энергонезависимым хранилищем для криптографические ключи и безопасная загрузка и обнаружение несанкционированного доступа.
- APM86791 PACKETpro - под кодовым названием «Keelback», это одноядерный процессор SoC на базе ядра PowerPC 465, работающий на частоте 1 ГГц, с кэшем L1 32 КБ инструкций/32 КБ данных и кэшем L2 256 КБ, контроллером DDR3, 2x PCIe, 2x SATA2, 2x USB2, 4x Gbit Ethernet. Он также включает в себя ускоритель шифрования на базе ARM Cortex-M3 под названием SLIMpro, работающий на частоте 250 МГц, который обеспечивает безопасную загрузку из ПЗУ и обнаружение изменений. [ 18 ] [ 19 ]
PowerPC 470
[ редактировать ]Встроенное и настраиваемое ядро 470, соответствующее Power ISA v2.05 Book III-E, было разработано IBM совместно с LSI и реализовано в PowerPC 476FP в 2009 году. [ 20 ] Ядро 476FP имеет кэш-память L1 объемом 32/32 КБ, двойные целочисленные блоки и SIMD двойной точности с поддержкой FPU , который обрабатывает инструкции DSP . Излучающая мощность 1,6 Вт при частоте 1,6 ГГц при техпроцессе 45 нм. Конвейер с 9 выходами из строя, конвейер с 5 проблемами обрабатывает скорости до 2 ГГц, поддерживает шину PLB6, кэш L2 объемом до 1 МБ и до 16 ядер в SMP конфигурациях .
- LSI Axxia ACP3448 — 1,8 ГГц, 4 ядра 476FP, 512 КБ кэш-памяти L2 на ядро, 4 МБ кэш-памяти L3 на кристалле, 2 контроллера DDR3, 2 порта 10 Гбит Ethernet, 3 порта 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 476FP-ядер со встроенным DSP и графическим процессором для игровых консолей.
- Модуль НТЦ 1888ТХ018 – SoC для бортовых систем обработки видео и мультимедиа самолетов
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ PowerPC становится потребительским. Архивировано 26 мая 2006 г. на Wayback Machine , BYTE, сентябрь 1996 г.
- ^ Телеприставка на базе 401, IBM
- ^ «Ядро IBM PowerPC 405 доступно квалифицированному академическому и исследовательскому сообществу» . Power.org . Архивировано из оригинала 24 мая 2007 г. Проверено 14 ноября 2006 г.
- ^ «STB043xx — Интегрированные контроллеры приставок STB045xx — IBM Microelectronics» .
- ^ http://www.hifn.com/uploadedFiles/Company/News_and_Events/Press_Releases/20040105.pdf [ только URL-адрес PDF ]
- ^ Руководство пользователя встроенного процессорного ядра PPC405-S. Архивировано 1 марта 2012 г. на Wayback Machine.
- ↑ Халфхилл, Том Р. (12 июля 1999 г.). «PowerPC 405GP имеет шину CoreConnect». Отчет микропроцессора .
- ↑ Халфхилл, Том Р. (11 ноября 2002 г.). «IBM PowerPC 405EP расширяет семейство». Отчет микропроцессора .
- ^ «ИОП/Деккард» . Вики для разработчиков PS2 .
- ^ «Культурком» . Архивировано из оригинала 30 сентября 2007 г. Проверено 27 сентября 2007 г.
- ^ «Семейство энергоэффективных процессоров AppliedMicro APM801xx предназначено для потребительских устройств с поддержкой видео мощностью 1 Вт» . Проектирование встраиваемых компьютеров . Архивировано из оригинала 25 мая 2010 г. Проверено 16 августа 2010 г.
- ^ Тодд Роуздал (20 декабря 2014 г.). «Код прошивки OCC теперь с открытым исходным кодом» . openpowerfoundation.org . Проверено 27 декабря 2014 г.
- ^ «Встроенный процессор PowerPC 460EX» (PDF) .
- ^ «Контроллер ввода-вывода SAS2008» .
- ^ «CPU Tech выпускает многоядерный процессор PowerPC(R) Acalis(R) CPU872 со встроенной памятью DRAM и защитой от несанкционированного доступа – Business Wire» (пресс-релиз). 28 апреля 2008 г.
- ^ «Информационный центр IBM – 26 июня 2007 г. IBM утроила производительность самого быстрого и энергоэффективного суперкомпьютера в мире – США» .
- ^ «Ядра микропроцессора IBM PowerPC 460» . Архивировано из оригинала 30 мая 2015 г. Проверено 16 ноября 2008 г.
- ^ ЦП ARM защищает процессор APM - Liney Group
- ^ Applied Micro добавляет ядро ARM в урезанный процессор безопасности – EETimes
- ^ «Информационный центр IBM – 15 сентября 2009 г. IBM объявляет о выпуске самого высокопроизводительного встраиваемого процессора для систем на кристалле – США» . ИБМ .
- ^ «Новый коммуникационный процессор Axxia от LSI отличается асимметричной многоядерной архитектурой и революционной производительностью» . Корпорация ЛСИ. 9 февраля 2010 г.
- ^ «Китайский IP-провайдер планирует семейство Power» . ЭТаймс .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- 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 .