PowerPC 601

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 19:42, 6 июня 2019.
PowerPC 601
KL IBM PowerPC 601.jpg
Производство: C осень 1993
Производители:
Частота CPU: 50, 66, 80 МГц. ГГц
Микроархитектура RISC (Reduced Instruction Set Computing)
L2-кэш 32 Кбайт

PowerPC 601- это первый микропроцессор PowerPC, PowerPC 601, в настоящее время выпускается как компанией IBM, так и компанией Motorola. Он представляет собой процессор среднего класса и предназначен для использования в настольных вычислительных системах малой и средней стоимости. Он был разработан в качестве переходной модели от архитектуры POWER к архитектуре PowerPC и реализует возможности обеих архитектур.

История создания

Компания IBM распространяет влияние архитектуры POWER в направлении малых систем с помощью платформы PowerPC. Архитектура POWER в этой форме может обеспечивать уровень производительности и масштабируемость, превышающие возможности современных персональных компьютеров. PowerPC базируется на платформе RS/6000 в дешевой конфигурации. В архитектурном плане основные отличия этих двух разработок заключаются лишь в том, что системы PowerPC используют однокристальную реализацию архитектуры POWER, изготавливаемую компанией Motorola, в то время как большинство систем RS/6000 используют многокристальную реализацию. Имеется несколько вариаций процессора PowerPC, обеспечивающих потребности портативных изделий и настольных рабочих станций, но это не исключает возможность применения этих процессоров в больших системах. Первым на рынке был объявлен процессор 601, предназначенный для использования в настольных рабочих станциях компаний IBM и Apple. За ним последовали кристаллы 603 для портативных и настольных систем начального уровня и 604 для высокопроизводительных настольных систем. Наконец, процессор 620 разработан специально для серверных конфигураций и ожидается, что со своей 64-битовой организацией он обеспечит исключительно высокий уровень производительности. При разработке архитектуры PowerPC для удовлетворения потребностей трех различных компаний (Apple, IBM и Motorola) при сохранении совместимости с RS/6000, в архитектуре POWER было сделано несколько изменений в следующих направлениях:

  • упрощение архитектуры с целью ее приспособления ее для реализации дешевых однокристальных процессоров;
  • устранение команд, которые могут стать препятствием повышения тактовой частоты;
  • устранение архитектурных препятствий суперскалярной обработке и внеочередному выполнению команд;
  • добавление свойств, необходимых для поддержки симметричной многопроцессорной обработки;
  • добавление новых свойств, считающихся необходимыми для будущих прикладных программ;
  • ясное определение линии раздела между "архитектурой" и "реализацией";
  • обеспечение длительного времени жизни архитектуры путем ее расширения до 64-битовой.

Архитектура PowerPC поддерживает ту же самую базовую модель программирования и назначение кодов операций команд, что и архитектура POWER. В тех местах, где были сделаны изменения, которые могли потенциально препятствовать процессорам PowerPC выполнять существующие двоичные коды RS/6000, были расставлены "ловушки", обеспечивающие прерывание и эмуляцию с помощью программного обеспечения. Такие изменения вводились, естественно, только в тех случаях, если соответствующая возможность либо использовалась не очень часто в кодах прикладных программ, либо была изолирована в библиотечных программах, которые можно просто заменить.

История PowerPC 601

Первый микропроцессор PowerPC, PowerPC 601, в настоящее время выпускается как компанией IBM, так и компанией Motorola. Он представляет собой процессор среднего класса и предназначен для использования в настольных вычислительных системах малой и средней стоимости. Он был разработан в качестве переходной модели от архитектуры POWER к архитектуре PowerPC и реализует возможности обеих архитектур. При этом двоичные коды RS/6000 выполняются на нем без изменений, что дало дополнительное время разработчикам компиляторов для освоения архитектуры PowerPC, а также разработчикам прикладных систем, которые должны перекомпилировать свои программы, чтобы полностью использовать возможности архитектуры PowerPC. Процессор 601 базировался на однокристальном процессоре IBM, который был разработан к моменту создания альянса трех ведущих фирм. Но по сравнению со своим предшественником, PowerPC 601 претерпел серьезные изменения в сторону повышения производительности и снижения стоимости. Например, в его состав было включено более сложное устройство переходов, расширенные возможностями мультипроцессорной работы, включая интерфейс шины высокопроизводительного процессора 88110 компании Motorola. В Power 601 реализована суперскалярная обработка, позволяющая выдавать на выполнение в каждом такте 3 команды, возможно не в порядке их расположения в программном коде.[Источник 1]

Описание

Процессор 601 базировался на однокристальном процессоре IBM, который был разработан к моменту создания альянса трех ведущих фирм. Но по сравнению со своим предшественником, PowerPC 601 претерпел серьезные изменения в сторону повышения производительности и снижения стоимости. Например, в его состав было включено более сложное устройство переходов, расширенные возможностями мультипроцессорной работы, включая интерфейс шины высокопроизводительного процессора 88110 компании Motorola.первенец семейства - процессор под торговой маркой PowerPC 601 появился уже в 1993 г. Он имел 32-разрядную внутреннюю структуру и размещался на кристалле прощадью 121 кв. мм. Общее количество транзисторов составляло 2,8 млн. Были выпущены модели с тактовыми частотами 50, 66, 80 МГц. На кристалле PowerPC 601 находилось три исполнительных устройства: целочисленное, вещественной арифметики и блок обработки переходов. Все три устройства работали параллельно и в значительной степени независимо. Благодаря суперскалярной архитектуре за один такт могло выполняться до трех команд одновременно. Процессор оперировал с 8-, 16-, 32-разрядными целыми числами, а также с 32-, 64-разрядными числами с плавающей запятой. На кристалле располагались раздельная кэш-память команд и данных объемом 32 Кб (16+16) и устройство управления памятью. Процессор имел 64-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адресов.[Источник 2]

Характеристики

  • Маркировка-PPCA601FF-066-1.
  • Семейство-PowerPC.
  • Архитектура-RISC.
  • Технология производства (мкм)-0.60.
  • Корпус-Ceramic CQFP-304.
  • Сокет-Solder.
  • Частота ядра MHz-66.
  • Частота шины MHz-33.
  • Множитель-1.
  • Разрядность-32bit.
  • L1 кэш-32 KB.
  • Кол-во ядер-1.
  • Кол-во потоков-1.
  • Наличие сопроцессора-integrated.
  • Напряжение ядра-3,6.[Источник 3]

Технические характеристики

PowerPC 601 RISC имеет также и определенные технический характеристики:

  • Высокая пропускная способность.
  • Возможность ветвления с нулевым циклом.
  • Блок памяти с двухэлементной очередью чтения и трехэлементной очередью записи.
  • Изменение порядка загрузки и хранения во время выполнения.
  • BPU, который выполняет операции просмотра регистра условий (CR).
  • Средства преобразования адресов.
  • Средства для повышения производительности системы.
  • Функции тестирования и отладки в системе благодаря возможности сканирования границ.

Кэширование

Микропроцессор PowerPC 601 содержит 32-килобайтный, восьмипозиционный, ассоциативный, унифицированный кэш. Размер строки кэша составляет 64 байта, разделенных на два сектора по восемь слов, каждый из которых может отслеживать, загружать, отправлять или аннулировать информацию, все эти действия могут происходить независимо друг от друга. Кэш использует политику замены информации, которая использовалась в последнее время (LRU).

Блок памяти

Блок памяти 601 содержит очереди чтения и записи, которые имеет буфер операций между внешним интерфейсом и кеш-памятью. Эти операции состоят из нескольких операций, возникающих в результате загрузки и сохранения информации,которые необходимы для поддержания кеша, поиска в таблице и других операции. Блок памяти также обрабатывает только адресные операции и не производит загрузку и сохранение в кеше. Два других элемента в очереди записи используются для операций хранения и обратной записи информации. Выполнение загрузки или сохранения считается завершенным, когда соответствующая трансляция адресов завершается, гарантируя, что работа выполнена.

Стоимость

На сегодняшний день данный процессор можно купить на различных сайтах, цена варьируется от 800 рублей до 1000 рублей (см. рисунок 1).[Источник 4]
Рисунок 1 - Процессор PowerPC 601

Источники

  1. Эволюция архитектуры power в направлении архитектуры PowerPc // StudFiles. [2019]. Дата обновления: 13.03.2015. URL:https://studfiles.net/preview/2048847/page:8/ (дата обращения 26.05.2019).
  2. Микропроцессоры PowerPC // itWeek. [2019]. Дата обновления: 15.05.2001. URL:https://www.itweek.ru/pc/article/detail.php?ID=57850 (дата обращения 26.05.2019).
  3. IBM Power PC 601 66MHz // Hardware Museum. [1998-2018]. Дата обновления: 24.05.2016. URL:https://hwmuseum.pp.ua/cpu/1531.html (дата обращения 26.05.2019).
  4. Микропроцессор PowerPC // ebay. [1995-2019]. Дата обновления: 25.05.2019. URL:https://www.ebay.com/itm/IBM-PowerPC-601-Microprocessor-First-PPCA601v5FE090-/183417565561?_ul=RU (дата обращения 26.05.2019).