باور بي سي 600

الموسوعة الحرة

كانت عائلة معالجات PowerPC 600 أول عائلة من معالجات PowerPC يتم تصنيعها. صُممت هذه المعالجات في منشأة سومرست بمدينة أوستن، تكساس ، بتمويل مشترك وطاقم عمل من مهندسين من شركتي IBM وموتورولا كجزء من تحالف AIM . افتُتحت سومرست عام 1992، وكان هدفها إنتاج أول معالج PowerPC، ثم مواصلة تصميم معالجات PowerPC للأغراض العامة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية . ظهر الجيل الأول منها، PowerPC 601، عام 1993، وسرعان ما تبعه الجيل الثاني بمعالجات PowerPC 603 وPowerPC 604 وPowerPC 620 ذي 64 بت.

عائلة

وحدة المعالجة المركزيةمراحل خط الأنابيبسمات
6014ثلاث وحدات تنفيذ، وتوقع ثابت للتفرع. دعم المعالجة المتعددة المتناظرة (SMP).
6034خمس وحدات تنفيذ، وتوقع التفرع. لا يوجد معالجة متوازية متناظرة.
6046معالجة فائقة التوازي، تنفيذ خارج الترتيب، 6 وحدات تنفيذ. دعم المعالجة المتعددة المتناظرة.
6205التنفيذ خارج الترتيب - دعم المعالجة المتعددة المتناظرة (SMP).

باور بي سي 601

وصل النموذج الأولي لمعالج PowerPC 601 إلى أول شريحة سيليكون في أكتوبر 1992

كان معالج PowerPC 601 أول جيل من المعالجات الدقيقة التي تدعم مجموعة تعليمات PowerPC الأساسية ذات 32 بت . بدأ العمل على تصميمه بجدية في منتصف عام 1991، وتوفرت أولى رقائق النموذج الأولي في أكتوبر 1992. تم طرح أول معالجات 601 في محطة عمل IBM RS/6000 في أكتوبر 1993 (إلى جانب معالجات IBM POWER2 متعددة الرقائق الأكثر قوة )، وفي أول أجهزة Apple Power Macintosh في 14 مارس 1994. كان 601 أول تطبيق متقدم أحادي الرقاقة لبنية POWER/PowerPC، وقد صُمم وفق جدول زمني مكثف لترسيخ مكانة PowerPC في السوق وتعزيز تحالف AIM. ولتحقيق هذا الجدول الزمني الطموح للغاية مع تضمين وظائف جديدة جوهرية (مثل تحسينات كبيرة في الأداء، وتعليمات جديدة، والأهم من ذلك، أول تطبيق للمعالجة المتعددة المتناظرة (SMP) في POWER/PowerPC)، اعتمد التصميم على عدد من التقنيات الرئيسية واستراتيجيات إدارة المشاريع. استفاد فريق 601 من جزء كبير من البنية الأساسية وأجزاء من معالج IBM RISC أحادي الشريحة (RSC)، [ 1 ] ولكنه أضاف أيضًا دعمًا لغالبية تعليمات PowerPC الجديدة غير الموجودة في مجموعة تعليمات POWER . وبينما تم تعديل كل جزء تقريبًا من تصميم RSC، وخضعت العديد من وحدات التصميم لتعديلات جوهرية أو إعادة تصميم كاملة نظرًا لاختلاف بنية ناقل الإدخال/الإخراج الموحد ودعم SMP/ تماسك الذاكرة ، فقد كانت تغييرات PowerPC الجديدة، التي استفادت من بنية RSC الأساسية، مفيدة للغاية في تقليل عدم اليقين في مساحة الشريحة/تخطيطها وتحليل/ضبط التوقيت. ومن الجدير بالذكر أن 601 لم يقتصر على تنفيذ وظائف رئيسية جديدة هامة مثل SMP، بل عمل أيضًا كجسر بين معالجات POWER ومعالجات PowerPC المستقبلية لمساعدة IBM ومطوري البرامج في انتقالهم إلى PowerPC. استغرقت عملية التصميم من البداية إلى إنتاج النموذج الأولي الأول لـ 601 اثني عشر شهرًا فقط، وذلك بهدف تسريع طرح PowerPC في السوق مبكرًا.

حافلة 60x

بهدف دعم جهود دمج بنية ناقل 88110 بسرعة في جهاز 601 لصالح التحالف وعملائه، لم تكتفِ إدارة موتورولا بتوفير مواصفات بنية ناقل 88110، بل وفّرت أيضًا عددًا من المصممين ذوي الخبرة في هذا الناقل للمساعدة في تنفيذ منطق ناقل 60x والتحقق منه. ونظرًا لإلمام فريق تصميم أنظمة آبل ببنية ناقل الإدخال/الإخراج من موتورولا 88110، ولأن تنفيذ هذا الناقل كان مُحددًا وموثقًا بشكل جيد، فقد اعتمد فريق 601 تقنية الناقل لتسريع طرح المنتج في السوق. أُعيد تسمية الناقل إلى ناقل 60x بعد تنفيذه على جهاز 601. [ 2 ] انضم مصممو موتورولا هؤلاء (وعدد قليل من مصممي آبل) إلى أكثر من 120 مصممًا من آي بي إم في تصميم جهاز 601.

ساهم استخدام ناقل 88110 كأساس لناقل 60x في تحسين الجداول الزمنية بعدة طرق. فقد ساعد فريق Apple Power Macintosh بتقليل حجم إعادة تصميم دوائر ASIC الداعمة ، كما قلل الوقت اللازم لمصممي المعالجات ومهندسيها لاقتراح وتوثيق والتفاوض وإتمام واجهة ناقل جديدة (مما أدى إلى تجنب "حروب الناقلات" التي توقعها فريق إدارة 601 لو لم يتم اعتماد ناقل 88110 أو نواقل RSC السابقة). ومن الجدير بالذكر أن قبول ناقل 88110 لصالح جهود Apple والتحالف جاء على حساب جهود فريق تصميم نظام IBM RS/6000 الأول، الذين كانت دوائر ASIC الداعمة الخاصة بهم قد تم تنفيذها بالفعل على بنية ناقل RSC المختلفة تمامًا.

أصبح هذا الناقل 60x فيما بعد واجهة أساسية طويلة الأمد للعديد من متغيرات معالجات 601 و 603 و 604 و G3 و G4 و Motorola/Freescale PowerQUICC .

تصميم

باور بي سي 601

صُممت الشريحة لتناسب مجموعة واسعة من التطبيقات، وتدعم ذاكرة التخزين المؤقت الخارجية من المستوى الثاني (L2) والمعالجة المتعددة المتناظرة . تحتوي على أربع وحدات وظيفية، تشمل وحدة الفاصلة العائمة ، ووحدة الأعداد الصحيحة ، ووحدة التفرع، ووحدة التسلسل. كما يشتمل المعالج على وحدة إدارة الذاكرة . يتكون خط أنابيب الأعداد الصحيحة من أربع مراحل، وخط أنابيب التفرع من مرحلتين، وخط أنابيب الذاكرة من خمس مراحل، وخط أنابيب الفاصلة العائمة من ست مراحل.

طُرح معالج PowerPC 601 لأول مرة في أنظمة IBM خريف عام 1993، وسُوِّق من قِبَل IBM باسم PPC601 ومن قِبَل موتورولا باسم MPC601. عمل بسرعات تتراوح بين 50 و80  ميجاهرتز. صُنع باستخدام تقنية CMOS  بدقة 0.6 ميكرومتر مع أربعة مستويات من التوصيلات البينية المصنوعة من الألومنيوم . بلغت مساحة الشريحة 121 مم² واحتوت على 2.8 مليون ترانزستور. يتميز المعالج بذاكرة تخزين مؤقتة موحدة من المستوى الأول (L1) بسعة 32 كيلوبايت ، وهي سعة كانت تُعتبر كبيرة في ذلك الوقت بالنسبة لذاكرة تخزين مؤقتة مدمجة. وبفضل هذه السعة الكبيرة جزئيًا، اعتُبر معالجًا عالي الأداء في فئته، متفوقًا على معالج Intel Pentium المنافس. استُخدم PowerPC 601 في أجهزة كمبيوتر Power Macintosh الأولى من Apple ، وفي مجموعة متنوعة من محطات عمل RS/6000 وخوادم SMP من IBM و Groupe Bull .  

كانت شركة IBM المُصنِّع الوحيد للمعالجات الدقيقة 601 و601+ في مصانعها الإنتاجية في بيرلينغتون، فيرمونت، وإيست فيشكيل، نيويورك . استخدم المعالج 601 تقنية IBM CMOS-4s، بينما استخدم المعالج 601+ تقنية IBM CMOS-5x. أُعيدت تسمية عدد قليل جدًا من هذه المعالجات (601 و601+) بشعارات وأرقام قطع موتورولا، ووُزِّعت من خلال موتورولا.

باور بي سي 601 فولت

معالج PowerPC 601v، لاحظ الشريحة الأصغر قليلاً

تم طرح نسخة محدثة، PowerPC 601v أو PowerPC 601+ ، تعمل بتردد يتراوح بين 90 و120  ميجاهرتز، في عام 1994. صُنعت هذه النسخة باستخدام  تقنية CMOS الأحدث بدقة 0.5 ميكرومتر، مع أربعة مستويات من التوصيلات البينية، مما أدى إلى شريحة بمساحة 74  مم² . أُعيد تصميم 601+ من CMOS-4s إلى CMOS-5x بواسطة فريق متخصص من شركة IBM. ولتجنب تأخيرات طرح المنتج في السوق الناتجة عن تغييرات أدوات التصميم وتوحيد قواعد التصنيع، صُممت كلتا النسختين 601 و601+ باستخدام أدوات IBM EDA على أنظمة IBM، وصُنعتا في مرافق تابعة لشركة IBM فقط. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

باور بي سي 603

صورة لشريحة معالج PowerPC 603
معالج PowerPC 603 في حزمة رباعية مسطحة ذات وصلة سلكية

كان معالج PowerPC 603 أول معالج يُطبّق بنية PowerPC الكاملة ذات 32 بت كما هو مُحدد. طُرح في عام 1994، وكان تصميمه متطورًا في ذلك الوقت، إذ كان من أوائل المعالجات الدقيقة التي تُتيح إصدارًا مزدوجًا (يصل إلى ثلاثة مع طي الفروع) وتنفيذًا خارج الترتيب، إلى جانب استهلاك منخفض للطاقة يبلغ 2.2 واط  وشريحة صغيرة بمساحة 85  مم² . [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] صُمم ليكون معالجًا منخفض التكلفة واستهلاك الطاقة للتطبيقات المحمولة. ومن أبرز ميزاته وظائف توفير الطاقة (وضع السكون، ووضع القيلولة، ووضع السكون الكامل) التي تُقلل بشكل كبير من متطلبات الطاقة، حيث يستهلك 2 ميلي واط فقط في وضع السكون الكامل. يحتوي معالج 603 على خط أنابيب من أربع مراحل وخمس وحدات تنفيذ: وحدة الأعداد الصحيحة، ووحدة الأعداد العشرية، ووحدة التنبؤ بالفروع ، ووحدة التحميل/التخزين، ووحدة سجل النظام. يحتوي على ذاكرات تخزين مؤقتة منفصلة من المستوى الأول بحجم 8 كيلوبايت للتعليمات والبيانات وناقل ذاكرة 32/64 بت بسرعة 60x، تصل إلى 120 ميجاهرتز عند 3.8 فولت. [ 10 ] لم يكن لدى النواة 603 دعم للأجهزة لتقنية SMP .   

معالج PowerPC 603 في حزمة مصفوفة شبكية من الكرات الخزفية

احتوى معالج PowerPC 603 على 1.6 مليون ترانزستور، وصُنع بواسطة شركتي IBM وMotorola بتقنية  CMOS بدقة 0.5 ميكرومتر، مع أربعة مستويات من التوصيلات البينية. بلغت مساحة الشريحة 85  مم² ، واستهلكت 2.2  واط بتردد 80  ميجاهرتز. [ 10 ] [ 11 ] يُعدّ تصميم 603 السلف المباشر لتصميم PowerPC 750 ، الذي سوّقته شركة Apple باسم PowerPC "G3".

كان من المفترض استخدام معالج 603 في أجهزة كمبيوتر أبل ماكنتوش المحمولة ، لكنه لم يكن قادرًا على تشغيل برامج محاكاة 68K بأداءٍ كافٍ وفقًا لمعايير أبل، وذلك بسبب صغر حجم ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج. ونتيجةً لذلك، اختارت أبل استخدام معالج 603 فقط في سلسلة أجهزة Performa المكتبية منخفضة التكلفة. [ 12 ] [ 13 ] تسبب هذا في تأخير إطلاق جهازي أبل باوربوك 5300 وباوربوك ديو 2300 ، حيث فضّلت أبل انتظار نسخة مُحسّنة من المعالج. وقد أدى استخدام أبل لمعالج 603 في سلسلة Performa 5200 إلى اكتساب المعالج سمعة سيئة. فإلى جانب مشكلة أداء محاكاة 68K، شُحنت أجهزة Performa بمجموعة متنوعة من عيوب التصميم، بعضها خطير، تتعلق بجوانب أخرى من تصميم أجهزة الكمبيوتر، بما في ذلك أداء الشبكة واستقرارها، ومشاكل ناقل البيانات (العرض، والسرعة، والتنازع، والتعقيد)، وأخطاء ذاكرة القراءة فقط (ROM)، وأداء القرص الصلب. [ 14 ] [ 15 ] لم تكن أي من مشاكل سلسلة 5200، باستثناء أداء محاكاة 68K، ناتجة بشكل أساسي عن المعالج 603. بل تم تعديل المعالج ليتوافق مع لوحات أم 68K ومكونات أخرى قديمة. [ 16 ] يصنف موقع Low End Mac جهاز Performa 5200 كأسوأ جهاز ماك على الإطلاق. [ 17 ] انتشر استخدام المعالج 603 على نطاق واسع في مختلف الأجهزة المدمجة.

باور بي سي 603 إي

تمت معالجة مشاكل الأداء في معالج 603 الأصلي باستخدام معالج PowerPC 603e . وتمت زيادة سعة ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول إلى 16  كيلوبايت، مع ذاكرة تخزين مؤقت للتعليمات والبيانات ذات أربع اتجاهات، ووصلت سرعات الساعة في البداية إلى 200  ميجاهرتز. احتوى معالج 603e على 2.6 مليون ترانزستور على شريحة مساحتها 98 مم²  . [ 18 ] [ 19 ] وقد استُخدم في أنظمة مثل BeBox ، وسلسلة IBM ThinkPad 800 ، وبطاقات التسريع التي أنتجتها Phase5 لجهاز Amiga ، وأجهزة راسم الإشارة الرقمية التي صنعتها LeCroy ، وكوكبة أقمار Iridium الصناعية، وجهاز Mark 54 Lightweight Torpedo . [ 20 ] [ 21 ]

باور بي سي 603ev

باور بي سي 603ev

تم تطوير معالج PowerPC 603ev ، وهو نسخة مُحسّنة من معالج 603e المصنّع بتقنية 350  نانومتر ، حيث زادت سرعة الساعة القصوى إلى 300 ميجاهرتز مع تقليل حجم الشريحة إلى 78 مم² . احتفظ معالج 603ev بتصميم معالج 603e الذي يضم 2.6 مليون ترانزستور، واستهلك طاقة تصل إلى 6 واط عند سرعة 300 ميجاهرتز. [ 22 ] [ 23 ] أصبح معالج 603ev أول معالج PowerPC مكتبي شائع يصل إلى سرعة 300 ميجاهرتز، وقد ظهر في جهاز Power Macintosh 6500 .     

فريسكيل جي 2

تُعدّ نواة PowerPC 603e، التي أعادت شركة Freescale Semiconductor تسميتها إلى G2 ، أساسًا للعديد من معالجات PowerQUICC II المدمجة ، ولذلك فهي تخضع للتطوير المستمر. تحمل معالجات PowerQUICC II SoC من Freescale التسمية MPC82xx، وتأتي بتكوينات متنوعة تصل سرعتها إلى 450 ميجاهرتز. 

باور بي سي إي 300

قامت شركة فري سكيل بتطوير النواة 603e، وأطلقت عليها اسم e300 ، في معالجات PowerQUICC II Pro المدمجة.  وتمت إضافة ذاكرة تخزين مؤقتة من المستوى الأول (L1) أكبر حجماً (32/32 كيلوبايت) وغيرها من التحسينات في الأداء. تحمل معالجات PowerQUICC II Pro SoC من فري سكيل اسم MPC83xx، وتأتي بتكوينات متنوعة تصل سرعتها إلى 667  ميجاهرتز. كما تُعدّ النواة e300 النواة الأساسية لمعالج MPC5200B SoC المستخدم في حاسوب EFIKA الصغير .

باور بي سي 604

باور بي سي 604 إي

طُرح معالج PowerPC 604 في ديسمبر 1994 بالتزامن مع معالج 603، وصُمم ليكون شريحة عالية الأداء لمحطات العمل والخوادم منخفضة التكلفة، ولذلك كان يدعم المعالجة المتعددة المتناظرة في مكوناته المادية. استُخدم معالج 604 على نطاق واسع في أنظمة Apple المتطورة، كما استُخدم في أجهزة Macintosh المتوافقة ، وخوادم ومحطات عمل IBM RS/6000 منخفضة التكلفة ، ولوحات تسريع Amiga ، وكوحدة معالجة مركزية مدمجة لتطبيقات الاتصالات.

المعالج 604 هو معالج فائق التوازي قادر على تنفيذ أربع تعليمات في وقت واحد. يتميز 604 بخط أنابيب من ست مراحل وست وحدات تنفيذ تعمل بالتوازي، حيث تُنهي ما يصل إلى ست تعليمات في كل دورة. يحتوي على وحدتين للأعداد الصحيحة البسيطة ووحدة واحدة للأعداد الصحيحة المركبة ، ووحدة واحدة للأعداد العشرية ، ووحدة واحدة لمعالجة التفرعات لإدارة التنفيذ خارج الترتيب ، ووحدة واحدة للتحميل والتخزين. كما يحتوي على  ذاكرتي تخزين مؤقتتين منفصلتين من المستوى الأول (L1) بسعة 16 كيلوبايت لكل منهما، إحداهما للبيانات والأخرى للتعليمات. أما الواجهة الخارجية فهي ناقل بيانات 60x ذو 32 أو 64 بت، ويعمل بترددات ساعة تصل إلى 50  ميجاهرتز.

تحتوي شريحة PowerPC 604 على 3.6 مليون ترانزستور، وقد صُنعت بواسطة شركتي IBM وMotorola بتقنية  CMOS بدقة 0.5 ميكرومتر، مع أربعة مستويات من التوصيلات البينية. بلغ قياس الشريحة 12.4  مم × 15.8  مم (196  مم² ) ، واستهلكت طاقة تتراوح بين 14 و17  واط عند تردد 133  ميجاهرتز. وكانت تعمل بسرعات تتراوح بين 100 و180  ميجاهرتز. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]

باور بي سي 604 إي

باور بي سي 604 إي

طُرح معالج PowerPC 604e في يوليو 1996، وأُضيفت إليه وحدة تسجيل الحالة وذاكرات  تخزين مؤقتة منفصلة من المستوى الأول (L1) بسعة 32 كيلوبايت للبيانات والتعليمات، بالإضافة إلى تغييرات أخرى في نظام الذاكرة ووحدة التنبؤ بالتفرع، مما أدى إلى زيادة في الأداء بنسبة 25% مقارنةً بسابقه. احتوى على 5.1 مليون ترانزستور، وصُنع بواسطة شركتي IBM وMotorola بتقنية  CMOS بدقة 0.35 ميكرومتر مع خمسة مستويات من التوصيلات البينية. بلغت مساحة الشريحة 148 مم²  أو 96 مم² ، وصُنعت بواسطة Motorola وIBM على التوالي، واستهلكت طاقة تتراوح بين 16 و18 واط بتردد 233 ميجاهرتز. عمل بسرعات تتراوح بين 166 و233 ميجاهرتز، ودعم ناقل ذاكرة يصل تردده إلى 66 ميجاهرتز. [ 27 ] [ 28 ]     

معالج PowerPC 604ev "Mach5"

تم طرح معالج PowerPC 604ev أو 604r أو "Mach 5" في أغسطس 1997، وكان في الأساس نسخة مطورة من معالج 604e، تم تصنيعه بواسطة شركتي IBM وموتورولا بتقنية أحدث، مما أتاح له الوصول إلى سرعات أعلى مع استهلاك أقل للطاقة. كانت مساحة الشريحة 47  مم² ، وتم تصنيعها بتقنية CMOS بدقة 0.25  ميكرومتر، مع خمسة مستويات من التوصيلات البينية، وكان يستهلك 6  واط عند تردد 250  ميجاهرتز. كان يعمل بسرعات تتراوح بين 250 و400  ميجاهرتز، ويدعم ناقل ذاكرة يصل تردده إلى 100  ميجاهرتز.

بينما تخلت شركة أبل عن معالج 604ev في عام 1998 لصالح معالج PowerPC 750 ، استمرت شركة IBM في استخدامه في الطرازات المبتدئة من أجهزة الكمبيوتر RS/6000 لعدة سنوات.

باور بي سي 620

كان معالج PowerPC 620 أول تطبيق كامل لبنية PowerPC ذات 64 بت . كان من الجيل الثاني من معالجات PowerPC إلى جانب 603 و604، ولكنه كان موجهاً لسوق محطات العمل والخوادم المتطورة. كان يتمتع بقوة كبيرة نظرياً، وكان من المفترض إطلاقه في البداية مع معالجات PowerPC الأخرى، لكن تم تأجيله حتى عام 1997. وعندما طُرح، كان أداؤه ضعيفاً نسبياً، وتفوق عليه معالج 604e الأرخص ثمناً بكثير. [ 29 ] لذلك، لم يُنتج معالج 620 بكميات كبيرة، ولم يُستخدم إلا نادراً. كانت شركة Groupe Bull هي المستخدم الوحيد لمعالج PowerPC 620 في أجهزة Escala UNIX ، لكنها لم تُسلم أعداداً كبيرة منه. قررت شركة IBM، التي كانت تنوي استخدامه في محطات العمل والخوادم، انتظار معالجات RS64 و POWER3 ذات 64 بت الأكثر قوة.

أنتجت شركة موتورولا  معالج 620 بتقنية تصنيع 0.5 ميكرومتر. احتوى على 6.9 مليون ترانزستور، وبلغت مساحة الشريحة 311  مم² . عمل بترددات ساعة تتراوح بين 120 و150 ميجاهرتز، واستهلك 30 واط عند تردد 133 ميجاهرتز. تم تصنيع طراز لاحق بتقنية تصنيع 0.35 ميكرومتر ، مما مكّنه من الوصول إلى تردد 200 ميجاهرتز.     

كان المعالج 620 مشابهًا للمعالج 604. فهو يمتلك خط أنابيب من خمس مراحل، ويدعم المعالجة المتعددة المتناظرة بنفس القدر، ويحتوي على نفس عدد وحدات التنفيذ: وحدة تحميل/تخزين، ووحدة تفرع، ووحدة معالجة الفاصلة العائمة، وثلاث وحدات للأعداد الصحيحة. [ 30 ] وبفضل ذاكرة التخزين المؤقت الأكبر  للتعليمات والبيانات (32 كيلوبايت)، ودعم ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني (L2) التي قد تصل سعتها إلى 128 ميجابايت ، ووحدات تفرع وتحميل/تخزين أكثر قوة ذات مخازن مؤقتة أكبر، كان المعالج 620 يتمتع بقوة فائقة. كما كان جدول سجل التفرعات أكبر حجمًا، مما يسمح له بتوزيع المزيد من التعليمات، وبالتالي معالجة التنفيذ خارج الترتيب بكفاءة أعلى من المعالج 604. وتم تحسين وحدة الفاصلة العائمة أيضًا مقارنةً بالمعالج 604. فمع دورة جلب أسرع ودعم العديد من التعليمات الرئيسية في العتاد (مثل الجذر التربيعي)، بالإضافة إلى ناقلات بيانات أسرع وأوسع، أصبح المعالج 620 أكثر كفاءة من وحدة معالجة الفاصلة العائمة في المعالج 604. 

6XX وMX والحافلات المستقبلية

كان ناقل النظام عبارة عن ناقل ذاكرة أوسع وأسرع بسعة 128 بت يُسمى ناقل 6XX . صُمم ليكون ناقل نظام لأنظمة المعالجات المتعددة، حيث يتم توصيل المعالجات وذاكرة التخزين المؤقت والذاكرة ووحدات الإدخال/الإخراج، بمساعدة شريحة تحكم النظام. يدعم هذا الناقل معالجات PowerPC ذات 32 بت و64 بت، وعناوين ذاكرة أكبر من 32  بت، وبيئات NUMA . كما استُخدم في أنظمة POWER3 وRS64، بالإضافة إلى أنظمة RS/6000 القائمة على 604 (مع شريحة الجسر "Orca" [ 31 ] ). [ 32 ]

استُخدمت وحدة الإدخال/الإخراج MX IO لتوصيل الإدخال/الإخراج في الأنظمة القائمة على معالجات 6xx. تضمنت الشرائح (التي سُميت في البداية على اسم الثعابين) جسورًا بين ناقل 6xx وناقل MX، بالإضافة إلى شرائح إضافية للربط بين ناقل MX وناقل الإدخال/الإخراج القياسي.

تطورت ناقلة 6XX لاحقًا إلى ناقلة متماسكة موزعة تُعرف باسم ناقلة النسيج ، بينما تطورت ناقلة MX إلى ناقلة GX (حيث يشير الحرف G إلى الاسم الرمزي للمشروع GigaProcessor)، وكلاهما استُخدم في معالج POWER4 . ثم استُخدمت ناقلتا GX+ و GX++ لاحقًا في معالجي POWER5 و POWER6 على التوالي. كما تُستخدم ناقلة GX في الحواسيب المركزية من نوع z10 و z196 من IBM .

العائلة الممتدة

باور بي سي 602

كان معالج PowerPC 602 نسخةً مُصغّرة من معالج PowerPC 603، صُمّم خصيصًا لأجهزة ألعاب الفيديو من قِبل شركتي موتورولا وآي بي إم، وطُرح في فبراير 1995. [ 33 ] يحتوي على ذاكرة تخزين مؤقتة من المستوى الأول (L1) أصغر حجمًا (4  كيلوبايت للتعليمات و4  كيلوبايت للبيانات)، ووحدة حسابية أحادية الدقة للفاصلة العائمة [ 33 ] ، ووحدة تنبؤ مُصغّرة للتفرع العكسي. كان يُقدّم بسرعات تتراوح بين 50 و80  ميجاهرتز، ويستهلك 1.2  واط عند 66  ميجاهرتز. يتكون من مليون ترانزستور، ويبلغ حجمه 50  مم² ، ومُصنّع بتقنية CMOS بدقة 0.5  ميكرومتر، مع أربعة مستويات من التوصيلات البينية. [ 34 ]

قامت شركة 3DO بتطوير جهاز ألعاب M2 ، الذي استخدم اثنين من معالجات PowerPC 602، [ 33 ] [ 35 ] ولكن لم يتم تسويقه أبدًا.

باور بي سي 603 كيو

في 21 أكتوبر 1996، أعلنت شركة Quantum Effect Devices (QED) ، المتخصصة في أشباه الموصلات، عن معالج متوافق مع معمارية PowerPC 603، أطلقت عليه اسم " PowerPC 603q "، وذلك خلال مؤتمر Microprocessor Forum . وعلى الرغم من اسمه، لم يكن له أي قاسم مشترك مع أي معالج 603 آخر. فقد كان تطبيقًا متكاملًا لمعمارية PowerPC ذات 32 بت، موجهًا لسوق الأنظمة المدمجة المتطورة، وتم تطويره على مدار عامين. ونتيجة لذلك، تميز بصغر حجمه وبساطته وكفاءته في استهلاك الطاقة، مع قوة أداء عالية؛ إذ كان يُضاهي معالج 603e الأكثر تكلفة، مع استهلاك طاقة أقل. واعتمد على خط أنابيب متسلسل من خمس مراحل، يتضمن وحدة معالجة عددية صحيحة واحدة، ووحدة معالجة فاصلة عائمة مزدوجة الدقة (FPU)، وذاكرتي تخزين مؤقت منفصلتين: إحداهما للتعليمات بسعة 16 كيلوبايت، والأخرى للبيانات بسعة 8 كيلوبايت. وبينما كانت وحدة المعالجة العددية الصحيحة تصميمًا جديدًا كليًا، فقد تم اشتقاق وحدة معالجة الفاصلة العائمة من معالج R4600 لتوفير الوقت. كانت مساحتها 69 مم مربعاً، وتم تصنيعها باستخدام عملية تصنيع بدقة 0.5 ميكرومتر، واستهلكت 1.2 واط فقط عند تردد 120 ميجاهرتز. [ 36 ] [ 37 ]      

صُمم المعالج 603q لشركة موتورولا، لكنها انسحبت من العقد قبل بدء الإنتاج الكامل. ونتيجةً لذلك، أُلغي مشروع المعالج 603q لأن شركة QED لم تتمكن من الاستمرار في تسويقه لعدم امتلاكها ترخيصًا خاصًا بمعالجات PowerPC.

باور بي سي 613

يبدو أن "PowerPC 613" هو الاسم الذي أطلقته موتورولا على الجيل الثالث من معالجات PowerPC. [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] ويُزعم أنه أُعيد تسميته إلى " PowerPC 750 " ردًا على معالج x704 من شركة Exponential Technology ، الذي صُمم ليتفوق على معالج 604 بفارق كبير. مع ذلك، لا توجد مصادر تُؤكد هذه المعلومات، وقد يكون الأمر مجرد تكهنات، أو إشارة إلى معالج مختلف تمامًا.

باور بي سي 614

على غرار معالج PowerPC 613، يُحتمل أن يكون "PowerPC 614" اسمًا أطلقته موتورولا على الجيل الثالث من معالجات PowerPC، [ 38 ] [ 40 ] ثم أُعيد تسميته لاحقًا للسبب نفسه. وقد طُرحت فكرة إعادة تسمية هذا المعالج إلى " PowerPC 7400 "، بل ورفعته موتورولا إلى الجيل الرابع من معالجات PowerPC على الرغم من أن الاختلافات المعمارية بين "G3" و"G4" كانت طفيفة. مع ذلك، لا توجد مصادر تُؤكد أيًا من هذه المعلومات، وقد يكون الأمر مجرد تكهنات، أو إشارة إلى معالج مختلف تمامًا.

باور بي سي 615

معالج " PowerPC 615 " هو معالج PowerPC أعلنت عنه شركة IBM عام 1994، لكنه لم يُطرح للإنتاج بكميات كبيرة . تميز هذا المعالج باحتوائه على نواة x86 مدمجة، مما مكّنه من معالجة تعليمات PowerPC وx86 بشكل أصلي. [ 41 ] كان بإمكان نظام التشغيل الذي يعمل على PowerPC 615 اختيار تنفيذ تعليمات PowerPC ذات 32 بت أو 64 بت، أو تعليمات x86 ذات 32 بت، أو مزيج من الثلاثة. يتطلب مزج التعليمات تبديل سياق في وحدة المعالجة المركزية مع تكلفة إضافية بسيطة. كان نظاما التشغيل الوحيدان اللذان يدعمان 615 هما Minix وإصدار تطوير خاص من نظام التشغيل OS/2 . [ 42 ]

كان حجمه 330  مم² ، وصُنع بواسطة شركة IBM بتقنية 0.35  ميكرومتر. وكان متوافقًا من حيث عدد الدبابيس مع معالجات بنتيوم من إنتل ، ومماثلًا لها في السرعة. طُرح المعالج كنموذج أولي فقط، وتوقف البرنامج جزئيًا بسبب عدم دعم مايكروسوفت له. لاحقًا، انتقل المهندسون العاملون على معالج PowerPC 615 إلى شركة Transmeta ، حيث عملوا على معالج Crusoe . مع التقدم المُحرز في تطوير برامج الترجمة الديناميكية، مثل تقنية FX!32 من Digital، أُثيرت شكوك حول تخصيص موارد الأجهزة لتشغيل الملفات الثنائية الأجنبية، في حين يُمكن استخدام هذه الموارد لتحسين الأداء الأصلي، مما يُفيد أيضًا أداء الملفات الثنائية المترجمة. [ 43 ] : 94

باور بي سي 625

كان "PowerPC 625" الاسم الأولي لمعالجات PowerPC من سلسلة Apache ذات 64 بت، والتي صممتها شركة IBM استنادًا إلى مجموعة تعليمات "Amazon" PowerPC-AS. أُعيد تسميتها لاحقًا إلى " RS64 ". ولم يُستخدم اسم "PowerPC 625" مطلقًا للمعالجات النهائية.

باور بي سي 630

كان "PowerPC 630" الاسم الأولي لمعالج PowerPC عالي الأداء ذي 64 بت، والذي صممته شركة IBM لتوحيد مجموعتي تعليمات POWER و PowerPC . أُعيد تسميته لاحقًا إلى " POWER3 "، على الأرجح لتمييزه عن معالجات "PowerPC" الموجهة للمستهلكين والتي استخدمتها شركة Apple .

باور بي سي 641

"باور بي سي 641" ، الاسم الرمزي هابانيرو ، هو مشروع باور بي سي متوقف من شركة آي بي إم في الفترة ما بين 1994 و1996. وقد أشير إلى أنه كان الجيل الثالث من باور بي سي المبني على معالج 604. [ 44 ] [ 45 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ستوكس، جون (3 أغسطس 2004). "معالج باور بي سي على أبل: تاريخ معماري، الجزء الأول (الصفحة 2، "باور بي سي 601")" . آرس تكنيكا .
  2. ↑ "واجهة ناقل البيانات للمعالجات الدقيقة 32 بت" (ملف PDF) . موتورولا . 1997.
  3. ↑ ألين، م.؛ بيكر، م. (فبراير 1993). جوانب المعالجة المتعددة للمعالج الدقيق PowerPC 601. كومبكون. ص 117-126 . 
  4. ↑ بيكر، مايكل ك.؛ وآخرون . (سبتمبر 1993). "معالج PowerPC 601 الدقيق". IEEE Micro . 13 (5): 54–68 . Bibcode : 1993IMicr..13e..54B . doi : 10.1109/40.238002 . S2CID 26895845 .  
  5. ↑ مور، سي آر (فبراير 1993). المعالج الدقيق باور بي سي 601. كومبكون. ص 109-116 . 
  6. ↑ "معالج PowerPC 601" . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2009.
  7. ↑ Pham et al., "A 3.0 W 75 SPECint92 85 SPECfp92 Superscalar RISC Microprocessor", ISSC Digest Of Technical Papers , pp. 212–213, Feb 1994.
  8. ↑ Burgess et al., "The PowerPC 603 Microprocessor: A High Performance, Low Power, Superscaler RISC Microprocessor", Proceedings of COMPCON '94 , Feb. 1994.
  9. ↑ غاري وآخرون، "معالج PowerPC 603 الدقيق: تصميم منخفض الطاقة للتطبيقات المحمولة"، وقائع مؤتمر COMPCON '94 ، فبراير 1994.
  10. 1 2 3 جيروسا وآخرون، "معالج دقيق فائق القياس RISC بقدرة 2.2 واط و80 ميجاهرتز"، مجلة IEEE للدوائر المتكاملة ، المجلد 29، الصفحات 1440-1454، ديسمبر 1994.
  11. ↑ جيمس كاهل؛ دين أوجدن. "معالج باور بي سي 603" . شركة آي بي إم. مؤرشف من الأصل في 6 أغسطس 1997.
  12. ↑ لينلي غويناب (27 فبراير 1997). "آرثر يُعيد إحياء خط إنتاج باور بي سي" (ملف PDF) . تقرير المعالجات الدقيقة . المجلد 11، العدد 2. S2CID 51808955. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 30 يوليو 2018. كانت ذاكرة التخزين المؤقت الصغيرة بسعة 8 كيلوبايت في معالج 603 سيئة للغاية بالنسبة لبرامج نظام التشغيل ماك، وخاصةً لمحاكاة 68K؛ حتى ذاكرة التخزين المؤقت في معالج 603e تُسبب انخفاضًا ملحوظًا في الأداء عند سرعات الساعة العالية. ونظرًا لهدف تصميم آرثر المتمثل في 250 ميجاهرتز وما فوق، كان من المنطقي مضاعفة سعة ذاكرة التخزين المؤقت مرة أخرى.   
  13. ↑ جانسن، دانيال (2014). "وحدات المعالجة المركزية: باور بي سي 603 و603e" . موقع Low End Mac . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 يوليو 2018 .
  14. ↑ باربر، سكوت (1997). "مشاكل بيرفورما وباور ماك x200" . موقع Low End Mac . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 يوليو 2018 .
  15. ↑ دافيسون، ريمي. "أسوأ 10 أجهزة ماك على الإطلاق" . موقع Insanely Great Mac. مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 2010. تم الاطلاع عليه في 30 يوليو 2018 .
  16. ↑ نايت، دانيال (2014). "باور ماك وبيرفورما x200، أجهزة مستعملة" . موقع Low End Mac . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 يوليو 2018 .
  17. ↑ "Performa 5200" . Low End Mac. 1995. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 يوليو 2018 .
  18. ↑ "صفحة 603e من شركة فري سكيل" . شركة فري سكيل لأشباه الموصلات .
  19. ↑ "صفحة IBM 603e" . مؤرشفة من الأصل في 7 فبراير 2009.
  20. ↑ كتالوج منتجات الاختبار والقياس من LeCroy لعام 1998، TMCAT98 0498
  21. ↑ كتالوج منتجات الاختبار والقياس من ليكروي 2001
  22. ↑ "صفحة 603e من شركة فري سكيل" . شركة فري سكيل لأشباه الموصلات .
  23. ↑ "صفحة IBM 603e" . مؤرشفة من الأصل في 7 فبراير 2009.
  24. ↑ ستوكس، جون (3 أغسطس 2004). "معالج باور بي سي على أبل: تاريخ معماري، الجزء الأول (الصفحة 6، باور بي سي 604)" . آرس تكنيكا.
  25. ↑ غويناب، لينلي (18 أبريل 1994). "معالج PPC 604 يتفوق على معالج بنتيوم" (ملف PDF) . تقرير المعالجات الدقيقة . 8 (5).
  26. ↑ سونغ، بيتر س.؛ دينمان، مارفن؛ تشانغ، جو (أكتوبر 1994). "معالج PowerPC 604 RISC الدقيق". IEEE Micro . 14 (5): 8. Bibcode : 1994IMicr..14e...8S . doi : 10.1109/MM.1994.363071 . S2CID 11603864 . 
  27. ↑ "صفحة IBM's PowerPC 604e" . IBM .
  28. ↑ "صفحة NXP's PowerPC 604e" .
  29. ↑ "شركة آي بي إم تتخلى عن خطط نظام باور بي سي 620" . تيك مونيتور . مجموعة نيو ستيتسمان الإعلامية المحدودة. 25 أغسطس 1997. تم الاطلاع عليه في 20 مارس 2021 .
  30. ↑ شين، جون بول؛ ليباستي، ميكو هـ. (2013). تصميم المعالجات الحديثة: أساسيات المعالجات فائقة القياس ( طبعة مُعاد إصدارها). لونغ غروف، إلينوي: دار نشر ويفلاند. الصفحات 302-303 . ISBN   978-1-4786-0783-0.
  31. ↑ "شريحة أوركا... قلب خوادم IBM RISC System/6000 "Value"" (PDF) .
  32. ↑ تومسون، توم؛ رايان، بوب. "PowerPC 620 Soars" . بايت. مؤرشف من الأصل في 20 ديسمبر 1996.
  33. 1 2 3 "M2". الجيل القادم (6). إيماجين ميديا : 36-40 . يونيو 1995.
  34. ↑ "مواصفات معالج PowerPC 602 RISC" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 7 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2016 .
  35. ↑ معلومات عن جهاز 3DO/Matsushita M2
  36. ↑ «شركة QED تعلن عن تطوير تقنية معالجات PowerPC الدقيقة بالإضافة إلى معالجات MIPS الدقيقة الحالية» (بيان صحفي). شركة Quantum Effect Devices . ٢١ أكتوبر ١٩٩٦. مؤرشف من الأصل في ١٢ يوليو ٢٠٠٧.
  37. ↑ تورلي، جيم (18 نوفمبر 1996). "معالج PowerPC 603q من QED يتجه نحو التكلفة المنخفضة". تقرير المعالجات الدقيقة : 22-23 .
  38. 1 2 معالجات PowerPC تستعد للجيل القادم – معالجات RISC أسرع في طريقها خلال عام 1997
  39. ↑ آرت أريزبي - مدير مشروع/مدير هندسة، موتورولا، 1991-1996
  40. 1 2 أسماء المعالجات الرمزية – معالجات باور بي سي
  41. ↑ هالفيل، توم ر. "وجهات نظر بديلة حول 615" . بايت . مؤرشف من الأصل في 20 ديسمبر 1996.
  42. ↑ "مايكروسوفت تقضي على معالج PowerPC 615" . ذا ريجستر . 1 أكتوبر 1998.
  43. ↑ "شركة دي سي تكشف عن تقنية FX!32" . الأخبار الإلكترونية . 6 نوفمبر 1995. ص 1، 94. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أكتوبر 2022 . 
  44. ↑ "سيرة تشارلز مور الذاتية" (ملف PDF) . مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) في 24 يوليو 2011.
  45. ↑ إيفري، ديفيد ك. (1999). "أجهزة جي 3 - إنها تتحسن باستمرار" . مؤرشف من الأصل في 10 أكتوبر 1999.

للمزيد من القراءة

  • فايس، شلومو؛ سميث، جيمس إدوارد (1994). باور وباور بي سي . مورغان كوفمان. ISBN 1558602798.— الأجزاء ذات الصلة: الفصل 8 (يصف PowerPC 601)، والفصل 11 (مقارنة بين PowerPC 601 و Alpha 21064)