POWER4

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez
POWER4
Gyártás 2001-től
Tervező IBM
Max CPU órajel 1,1 GHz – 1,9 GHz
Gyártás technológia méret 180 nm, 130 nm
Architektúra PowerPC (PowerPC v.2.00/01)
Magok száma 2
L1 gyorsítótár 64+32 KiB/mag
L2 gyorsítótár 1,41 MiB/csip
L3 gyorsítótár 32 MiB csipen kívül
Alkalmazása RS/6000 és AS/400 szerverek
Előd POWER3, RS64
Utód POWER5

A POWER4 egy IBM fejlesztésű 64 bites mikroprocesszor, amely a 64 bites PowerPC és PowerPC-AS utasításkészlet-architektúrákat implementálja. 2001-ben jelent meg, a POWER3 és RS64 mikroprocesszorokat követte. Az RS/6000 és AS/400 számítógépekben alkalmazták. Ezzel a processzorral véget ért az RS64 PowerPC-típusú mikroprocesszorok fejlesztése az AS/400 számára. A POWER4 egy többmagos mikroprocesszor, egyetlen lapkán két magot tartalmaz és ez az első ilyen felépítésű nem-beágyazott mikroprocesszor.[1] A POWER4 csip volt az első kereskedelemben kapható multiprocesszor-csip.[2] Az eredeti POWER4 órajelfrekvenciája 1,1 és 1,3 GHz volt, míg egy továbbfejlesztett verziója, a POWER4+, már elérte az 1,9 GHz-es órajel-frekvenciát. A PowerPC 970 a POWER4 egy származéka.

Funkcionális elrendezés[szerkesztés]

A POWER4 mag elvi vázlata
A POWER4 processzor blokkvázlata

A POWER4-nek egy egyesített második szintű gyorsítótára van, amely három egyenlő részre van osztva. Mindegyiknek megvan a saját független L2 vezérlője, ami képes ciklusonként 32 bájt adat (256 bit) betöltésére. A mag-csatolóegység (Core Interface Unit, CIU) csatlakoztatja az egyes L2 vezérlőket mind az adat-, mind az utasítás-gyorsítótárhoz mind a két processzorban. A nem gyorsítótárazható (NC) egység felelős az utasítás-szerializációs funkciókért és a nem gyorsítótárazható műveletek végrehajtásáért a tártopológiában. A processzornak van egy harmadik szintű gyorsítótár-vezérlője is, de az ehhez tartozó tényleges memória csipen kívüli. A GX-sínvezérlő vezérli a be/kimeneti eszközök kommunikációját, amihez két 4 bájt széles GX sín csatlakozik, az egyik a bejövő, a másik a kimenő forgalom számára. A Fabric Controller egyfajta összeköttetés-vezérlő, azaz a sínek hálózatát kontrolláló mestervezérlő; ez felügyeli mindkét L1/L2 vezérlő kommunikációját, a POWER4 csipek közötti {4 utas, 8 utas, 16 utas, 32 utas} és a POWER4 MCM-ek közötti kommunikációt. Rendelkezésre áll egy nyomkövető és hibakereső egység (Trace-and-Debug), amely ellátja a First Failure Data Capture (első hiba adatrögzítés) funkciót. A csomagban van még egy beépített önteszt funkció (Built In Self Test, BIST) és egy teljesítményfigyelő egység (PMU). A bekapcsolási reset (POR) támogatott.

Végrehajtóegységek[szerkesztés]

A POWER4 egy szuperskalár mikroarchitektúrát valósít meg, amelyet magas frekvenciájú spekulatív sorrenden kívüli végrehajtás jellemez, nyolc független végrehajtó/műveleti egység használatával. Az egységek a következők: két lebegőpontos egység (FP1-2), két betöltő-tároló egység (LD1-2), két fixpontos egység (FX1-2), egy elágazáskezelő egység (BR) és egy feltételregiszter egység (CR). Ezek a végrehajtóegységek legfeljebb nyolc műveletet képesek befejezni órajelciklusonként (a BR és CR egységeket kivéve):

  • minden lebegőpontos egység egy összevont szorzás-összeadás utasítást képes befejezni órajelciklusonként (két művelet),
  • minden betöltő-tároló egység egy utasítást képes befejezni órajelciklusonként,
  • minden fixpontos egység egy utasítást képes befejezni órajelciklusonként.

A futószalag szakaszai a következők:

  • elágazás-előrejelzés
  • utasítás-lehívás
  • dekódolás, feltörés és csoportalakítás
  • csoport-kiküldés és utasításkibocsátás
  • a betöltő-tároló egység működése
    • Load Hit Store
    • Store Hit Load
    • Load Hit Load
  • utasítás-végrehajtási futószalag

Többcsipes konfiguráció[szerkesztés]

A POWER4 konfigurációi többcsipes modulokban (multi-chip module, MCM) is megjelentek. Ezekben egy MCM négy POWER4 lapkát tartalmaz egy tokban és max. 128 MiB osztott L3 ECC gyorsítótárat a modulban (a processzorhoz képest külső memória).

Műszaki adatok[szerkesztés]

POWER4 180 nm @ CMOS 8S3 SOI
órajel, GHz 1,3 GHz
áramfelvétel 115 W 1,5 V 1,1 GHz-en
tranzisztorok száma 174 millió
kapuhossz 90 nm
kapu oxid 2,3 nm
fémréteg sűrűség vastagság
M1 500 nm 310 nm
M2 630 nm 310 nm
M3-M5 630 nm 420 nm
M6(MQ) 1260 nm 920 nm
M7(LM) 1260 nm 920 nm
dielektrikum ~4,2
Vdd 1,6 V

POWER4+[szerkesztés]

A POWER4+ a POWER4 egy javított verziója, maximális órajele 1,9 GHz. 184 millió tranzisztort tartalmaz, mérete 267 mm², 0,13 µm-es SOI CMOS folyamattal gyártották nyolc rétegű réz fémezéssel.

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. IBM’s Server Processors: The RS64 and the POWER. The CPU Shack Museum, 2011. január 24. (Hozzáférés: 2015. április 17.)
  2. William Stallings, Computer Organization and Architecture, Seventh Edition, -pp 44

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a POWER4 című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Források[szerkesztés]

További információk[szerkesztés]

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]