PowerPC 7xx

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Jump to navigation Jump to search

A PowerPC 7xx a 32 bites PowerPC mikroprocesszorok harmadik generációs családja; az IBM és a Motorola tervezte és gyártotta (a Motorola félvezetőgyártó részlege 2004-től önálló cégként kezdett működni, Freescale Semiconductor néven, folytatva a processzorok gyártását). Ezt a családot az Apple Inc. PowerPC G3 néven forgalmazta, és 1997. november 10-én mutatta be. A „PowerPC G3” jelentése kissé elmosódott, sokan – hibásan – úgy képzelik, hogy egy mikroprocesszort takar, miközben valójában több, különböző gyártóktól származó mikroprocesszor tartozik ezek közé. Ilyen jelölést kaptak az Apple Macintosh számítógépek egyes típusai is, mint például a PowerBook G3, az IMac G3 sorozat, az iBookok és néhány asztali gép, beleértve mindkét a bézs, kék és fehér Power Macintosh G3 modelleket. Az alacsony energiaigény és kis méret a processzorokat ideálissá tette a laptopokban való felhasználásra, és a család utolsó tagjait az Apple iBook (G3) modellekbe szerelték.

A 7xx család tagjait szintén széles körben használták beágyazott eszközökben, így printerekben, routerekben, tárolóeszközökben, űreszközökben[1] és videojáték-konzolokban.

A 7xx családnak megvoltak a maga gyengeségei, például az SMP támogatás és SIMD lehetőségek hiánya és a viszonylag gyenge FPU. A Motorola 74xx processzorsorozat a 7xx folytatása.

Processzorok[szerkesztés]

PowerPC 740/750[szerkesztés]

300 MHz-es Motorola PowerPC 750 processzor lapkán kívüli L2 gyorsítótárral, a Power Mac G3 CPU modulján

A PowerPC 740 és 750 (kódnevén Arthur)[2] 1997 végén volt bevezetve, amely a PowerPC 603e processzort váltotta fel. A továbbfejlesztések között található egy gyorsabb (66 MHz-es) 60x rendszersín, nagyobb L1 gyorsítótárak (32 KiB utasítás és 32 KiB adat), egy második fixpontos egység, egy továbbfejlesztett lebegőpontos egység, és a magasabb elérhető magfrekvencia. A 750 egy opcionális 256, 512 vagy 1024 KiB méretű külső egyesített L2 gyorsítótárat támogat. A gyorsítótár-vezérlő és gyorsítótár-címkék a lapkán helyezkednek el. A gyorsítótár elérése egy dedikált 64 bites sínen keresztül történik.

A 740 és 750 dinamikus elágazásbecsléssel rendelkezik, amelyet egy 64 bejegyzéses elágazási célutasítás-gyorsítótár (branch target instruction cache, BTIC) támogat. Az elágazáskezelő rendszer az elágazások kimenetelének eredményét egy 512 bejegyzés × 2 bites elágazástörténet-táblában (BHT) helyezi el. A dinamikus elágazásbecslés ennek a BHT táblának a bejegyzéseit, az elágazások feljegyzett korábbi kimenetelét használja az aktuális elágazás eredményének jóslására. A BTIC az elágazási címen lévő első két utasítást tárolja.

A 740/750 modellek 6,35 millió tranzisztort tartalmaznak; kezdetben ezeket az IBM és a Motorola gyártotta alumínium-alapú gyártási eljárással. A lapka mérete 67 mm² 0,26 µm-es folyamatban, órajele eléri a 366 MHz-et, 7,3 W fogyasztás mellett.

1999-ben az IBM 0,20 µm-es folyamattal és réz fémezéssel készült változatokat kezdett gyártani; ezekben a maximális órajelfrekvencia 500 MHz-re nőtt, a fogyasztás 6 W-ra, a lapkaméret pedig 40 mm²-re csökkent.

A 740-es teljesítménye kicsivel jobb volt, a fogyasztása és a lapkamérete viszont kisebb, mint a Pentium II processzoré. A 750-es lapkán kívüli L2 gyorsítótára közel 30%-kal növeli a teljesítményt a feladatok többségében. A kialakítás igen sikeres volt, fixpontos teljesítménye rövidesen meghaladta a PowerPC 604e-ét, emiatt a 604-es egyik tervezett utódjának fejlesztését meg is szüntették.

A PowerPC 740 teljesen lábkompatibilis a régebbi 603-assal, ami lehetővé tette a PowerBook 1400, 2400 modellek, sőt még a PowerBook 500/G3 prototípus egyszerű feljavítását (upgrade). A 750-es 360 tűs ball grid array (BGA) tokozást kapott, mivel a bele épített L2 gyorsítótár-sín több csatlakoztatást igényelt.

A PowerPC 750 processzort sok Apple számítógépben használták, például az eredeti iMac-et is ezzel szerelték.

RAD750[szerkesztés]

A RAD750 egy a PowerPC 750-en alapuló sugárzástűrő processzor illetve egykártyás számítógéprendszer. Magas sugárzású környezetekben, például műholdak és más űreszközök fedélzeti számítógépeiként való felhasználásra tervezték. A RAD750 2001-ben jelent meg kereskedelmi termékként. A Mars Science Laboratory és Mars Reconnaissance Orbiter űreszközök fedélzeti számítógépeiben is RAD750-es processzor működik.[3]

A processzor 10,4 millió tranzisztorból áll, a BAE Systems gyártja, 250 vagy 150 nm-es folyamattal; lapkájának felülete 130 mm², órajele 110-től 200 MHz-ig terjedhet. A CPU 200 000–1 000 000 rad sugárzási szintet képes elviselni, üzemi hőmérséklete −55 és 125 °C között lehet. A RAD750 processzorok ára meghaladhatja a 200 000 USD-t: a magas ár főleg a PowerPC 750 architektúra sugárzás elleni védelemmel ellátott kiadásainak tervezéséből és gyártásából adódik, és ehhez hozzájárul a minden egyes legyártott processzorcsipet érintő kiterjesztett ellenőrzés.

PowerPC 745/755[szerkesztés]

Motorola 1998-ban átdolgozta a 740/750 kialakítást és lekicsinyítette a lapkaméretet 51 mm²-re, egy újabb 0,22 µm-es alumínium alapú gyártási folyamat alkalmazásával. Az elérhető sebesség max. 600 MHz-re növekedett. A 755-öst néhány iBook típusba építették. Ez után a modell után a Motorola úgy döntött, hogy nem fejleszti tovább a 750-es processzorokat, hanem inkább saját PowerPC 7400 processzorai és más magok fejlesztését folytatja.

PowerPC 750CX[szerkesztés]

Az IBM tovább folytatta a PowerPC 750 vonal fejlesztését, 2000-ben bemutatta a PowerPC 750CX (kódnevén Sidewinder) processzort. Ennek 256 KiB lapkára épített/integrált L2 gyorsítótára van; ez megnövelte a teljesítményt, míg csökkentette az energiafogyasztást és a bonyolultságot. 400 MHz-en fogyasztása 4 W alatt marad. A 750CX 20 millió tranzisztorból áll, az L2 gyorsítótárat is beleértve. Lapkamérete 43 mm², egy 0,18 µm-es réz vezetős folyamattal készült. A 750CX processzort egyetlen iMac és iBook revízióban alkalmazták.

PowerPC 750CXe[szerkesztés]

533 MHz-es PowerPC 750CXe nagy teljesítményű Ball Grid Array tokozásban

A 2001-ben bemutatott 750CXe (kódnevén Anaconda) a 750CX egy kisebb módosítása, amelyben az elérhető frekvenciát 700 MHz-re, a memóriasín frekvenciáját 100 MHz-ről 133 MHz-re emelték. A 750CXe-ben javítottak a lebegőpontos teljesítményen is a 750CX-hez képest.[4] Több iBook modellben és az utolsó G3 alapú iMac-ben használták ezt a processzort.

A 750CXe-nek létezett egy alacsonyabb árú változata is, a 750CXr, amely kisebb frekvenciákon működött.

Gekko[szerkesztés]

A Gekko a Nintendo Nintendo GameCube játékkonzol egyedi központi processzora. A PowerPC 750CXe processzoron alapul: utasításkészletében közel 50 új utasítást tartalmaz, egy módosított FPU-val rendelkezik, amely képes bizonyos SIMD funkcionalitásra. 256 KiB lapkára épített L2 gyorsítótára van, a processzor 485 MHz-es, a memóriasín 162 MHz-es órajelen működik, az IBM gyártotta (2007-ig) egy 180 nm-es folyamattal. Lapkájának mérete 43 mm².

PowerPC 750FX[szerkesztés]

A 750FX (kódnevén Sahara) 2002-ben jelent meg. Jellemzői a megnövekedett frekvencia: az órajel elérheti a 900 MHz-et, a sín sebessége a 166 MHz-et, és el van látva egy max. 512 KiB lapkára épített/integrált L2 gyorsítótárral. Memória-alrendszerét számos további javítással is ellátták: továbbfejlesztett és gyorsabb (200 MHz-es) 60x sínvezérlőt kapott, az L2 gyorsítótár sínje szélesebb lett, és a rendszer képes az L2 gyorsítótár részeinek lezárására.[4] Gyártása 0,13 µm-es réz alapú low-K dielektrikumos eljárással és szilícium szigetelőn (SoI) technológiával történt. A 750FX 39 millió tranzisztorból áll, lapkájának mérete 35 mm², fogyasztása kevesebb mint 4 W 800 MHz-en, tipikus munkafeladatokban. Ez volt az Apple által (az iBook G3-ban) használt utolsó G3 típusú processzor.

A 750FX alacsony fogyasztású változata is rendelkezésre állt, 750FL néven.

750FX processzor működteti a NASA Orion Multi-Purpose Crew Vehicle űrhajóját.[5] Az Orion a Honeywell International Inc. eredetileg a Boeing 787-es sugárhajtású utasszállító repülőgép számára kifejlesztett fedélzeti számítógépét használja.

PowerPC 750GX[szerkesztés]

A 750GX (kódnevén Gobi) processzor 2004-ben volt bemutatva, mint a legutolsó és leghatékonyabb 7xx processzor az IBM-től. Ebben lapkára épített 1 MiB L2 gyorsítótár szerepel, legnagyobb órajel-frekvenciája 1,1 GHz, max. 200 MHz sín-sebességet támogat, és egyéb fejlesztéseket is kapott a 750FX-hez képest. 0,13 µm-es réz fémezésű folyamattal készült, low-K dielektrikum és szilícium szigetelőn (silicon on insulator, SOI) technológia alkalmazásával.

A 750GX 44 millió tranzisztorból áll, lapkamérete 52 mm², fogyasztása kevesebb mint 9 W 1 GHz-en, tipikus terhelés mellett.

Kis fogyasztású verziója is megjelent, 750GL néven.

PowerPC 750VX[szerkesztés]

A 750VX (kódnevén Mojave) egy híreszteléseken alapuló, nem megerősített és meg sem jelent típus a 7xx vonalból. Ez lett volna a vonal addigi leghatékonyabb tagja, max. 4 MiB csipen kívüli harmadik szintű gyorsítótárral, 400 Mhz-es DDR előoldali sínnel és a PowerPC 970-ben alkalmazott AltiVec implementációval. A várakozások szerint órajele elérte volna az 1,8 GHz-et (kezdéskor az 1,5 GHz-et), további futószalag-állapotokkal és fejlett energiagazdálkodás jellemzőkkel rendelkezett volna.[6] A hírek szerint elkészült és gyártásra kész állapotban volt 2003 decemberében, de ez az időpont már túl késő volt, hogy jelentős számú megrendelést kapjon, mivel az Apple iBook vonala átváltott a G4-esekre még ugyanaz év októberében, így ez a processzor gyorsan kikerült a fejlesztési tervből. Soha nem hozták forgalomba és semmi hír nem jelent meg róla azóta.

Voltak tervezett utódai, mint a 750VXe, ami túllépte volna a 2 GHz-es órajelet.

PowerPC 750CL[szerkesztés]

A 750CL továbbfejlesztett 750CXe: sebessége 400 MHz és 1 GHz között jár, max. 240 MHz-es rendszersínt támogat, L2 gyorsítótára támogatja az előzetes utasításkód-lehívást, és a grafikát segítő utasításokkal egészítették ki. Mivel a hozzáadott grafikai funkciók közel azonosak a Gekko processzorban találhatókkal, nagyon valószínű, hogy a 750CL ugyanannak a processzornak egy zsugorított (kisebb csíkszélességű folyamatra konvertált) általános célú változata.

A 750CL egy 90 nm réz alapú, low-K dielektrikumot alkalmazó szilícium szigetelőn (SoI) technológiával készült. Tranzisztorszáma 20 millió, lapkamérete 16 mm². Fogyasztása max. 2,7 W 600 MHz-en, 9,8 W 1 GHz-en.[7][8]

Broadway[szerkesztés]

Ez a Broadway processzor a New York-i East Fishkill-ben készült, de az IBM kanadai üzemében tokozták, a fémborító felirata szerint

A Nintendo Wii CPU-ja látszólag azonos a 750CL-lel, ám ez 729 MHz-en fut, a bolti 750CL által nem támogatott frekvencián. Mérete mindössze 4,2 x 4,5 mm (18,9 mm²), a „Gekko” mikroprocesszor méretének (43 mm²) kevesebb mint fele. A GameCube első kiadásában található.[9]

Espresso[szerkesztés]

A Nintendo Wii U konzol CPU-ja a feltételezések szerint a Broadway architektúra valamely továbbfejlesztett változata. A többségében meg nem erősített információk szerint ez egy három magos processzor, 1,24 GHz-en fut és 45 nm-es eljárással készül.

A jövő[szerkesztés]

Az IBM újabban nem teszi közzé a 750-es család fejlesztési tervét, amivel az egyedi processzorgyártó képet igyekszik erősíteni. Az IBM erőforrásait tekintve a 750-es magot továbbra is fejleszteni és gyártani fogják, amíg erre kereslet mutatkozik. Az IBM konkrétan nem tervezi a hétköznapi 750-alapú mikroprocesszorok gyártását 90 nm-nél kisebb csíkszélességű technológiával, ezzel gyakorlatilag kivezeti ezt a piacról, amelyben ez a csip hálózati eszközökként még versenyképes lenne. Ugyanakkor az IBM elkészítette az Espresso processzort a Nintendónak, ami egy 750-alapú kialakítás, olyan javításokkal, mint a multiprocesszoros támogatás (az alkatrész hárommagos), új 45 nm gyártási eljárás és eDRAM a szabályos L2 gyorsítótár helyett – ám nem ismert, hogy vannak-e további változtatások a kialakításon.

A Freescale Semiconductor megszüntetett minden a 750-es kialakítással kapcsolatos fejlesztést, saját PowerPC e500 magon alapuló vonalának érdekében (PowerQUICC III).

Eszközlista[szerkesztés]

Ez a lista az ismert 750-alapú kialakítások teljes listája. A képek csak illusztrációk és nem méretarányosak.

Név kódnév gyártó kép gyártási folyamat tranzisztorok lapkaméret magok órajel FSB L2 gyorsítótár fogyasztás tok bevezetés
PPC750
MPC750
Arthur IBM
Motorola

MPC750.jpg

0,25 µm-es Al 6,35 millió 67 mm² 1 233 - 366 MHz 66 MHz 256 - 1024 kB
lapkán kívüli
fél sebesség
7,3W @ 366 MHz 360 tűs CBGA 1997
PPC740
MPC740
Arthur IBM
Motorola

MPC740.jpg

0,25 µm-es Al 6,35 millió 67 mm² 1 233 - 366 MHz 66 MHz nincs L2 gyorsítótár 7,3W @ 366 MHz 255 tűs CBGA 1997
MPC755 Doyle Motorola
Freescale

MPC755.jpg

0,22 µm-es Al 6,75 millió 51 mm² 1 300 - 400 MHz 66 MHz 256 - 1024 kB
lapkán kívüli
fél sebesség
5,4W @ 400 MHz[10] 360 tűs PBGA
360 pin CBGA
1998
MPC745 Conan Motorola
Freescale

MPC745.jpg

0,22 µm-es Al 6,75 millió 51 mm² 1 300 - 350 MHz 66 MHz nincs L2 gyorsítótár 5,4W @ 400 MHz[10] 255 tűs PBGA 1998
PPC750L Lonestar IBM

PPC750L.jpg

0,20 µm-es Cu 6,35 millió 40 mm² 1 300 - 533 MHz[11] 100 MHz 256 - 1024 kB
lapkán kívüli
fél sebesség
6W @ 500 MHz[12] 360 tűs CBGA 1999
PPC740L Lonestar IBM

PPC740L.jpg

0,20 µm-es Cu 6,35 millió 40 mm² 1 300 - 533 MHz 100 MHz nincs L2 gyorsítótár 6W @ 500 MHz 255 tűs CBGA 1999
PPC750CX
PPC750CXe
PPC750CXr
PPCDBK
Sidewinder
Anaconda

Gekko
IBM

PPC750CXe.jpg

0,18 µm-es Cu 20 millió
(L2 gyorsítótárral együtt)
42,7 mm² 1 350 - 600 MHz
366 - 700 MHz
300 - 533 MHz
486 MHz
100 MHz
133 MHz
133 MHz
162 MHz
256 kB 4,2W @ 400 MHz[13]
6 W @ 600 MHz[14]
7,8 W @ 533 MHz[15]
4,9W @ 486 MHz
256 tűs PBGA 2000
2001
2003
2001
RAD750 BAE Systems

RAD750.jpg

0,25 µm-es - 0,15 µm-es 10,4 millió 130 mm² 1 110 - 200 MHz 66 MHz[16] 0 - 1024 kB
lapkán kívüli
5 W @ 133 MHz[17] 360 tűs CBGA
sugárzástűrő
2001
PPC750FX
PPC750FL
Sahara IBM

PPC750FX.jpg

0,13 µm-es SOI 38 millió
(L2 gyorsítótárral együtt)
34,3 mm² 1 600 - 900 MHz
600 - 733 MHz
166 MHz 512 kB 5,4 W @ 800 MHz[18]
5,1 W @ 733 MHz[19]
292 tűs CBGA 2002
2007
PPC750GX
PPC750GL
Gobi IBM

PPC750GX.jpg

0,13 µm-es SOI 74 millió
(L2 gyorsítótárral együtt)
52,5 mm² 1 733 - 1000 MHz
800 - 933 MHz
200 MHz 1024 kB 8,3 W @ 1000 MHz[20]
6,5 W@ 933 MHz[21]
292 tűs CBGA 2003
2005
PPC750CL
Broadway
IBM

PPC750CL.jpg

90 nm SOI 20 millió
(L2 gyorsítótárral együtt)
15,9 mm² 1 400 - 1000 MHz
729 MHz
240 MHz
243 MHz
256 kB 10,5 W (max) @ 1 GHz[22]
3,9 W @ 729 MHz[23]
278 tűs PBGA 2006
Espresso IBM

Nintendo-Wii-U-MCM.jpg

45 nm SOI 60 millió (?) 27,7 mm² 3 1243 MHz
1243 MHz
1243 MHz
? 512 kB
2048 kB
512 kB
? PBGA MCM 2012

Jegyzetek[szerkesztés]

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a PowerPC 7xx című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Források[szerkesztés]

További információk[szerkesztés]

  • Gwennap, Linley (17 February 1997). "Arthur Revitalizes PowerPC Line". Microprocessor Report. pp. 10–13.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]

  • iMac G3, az Apple Inc. (korábban Apple Computer, Inc.) iMac személyi számítógép-vonal első modellje és a Legacy-free PC piaci kategória kezdeményezője
  • iBook G3, az Apple iBook személyi számítógép-vonal első két modellje, később felváltotta a fehér Macbook (nem pro), az utolsó tömeggyártású G3 processzorokat használó gép (beszüntetve 2003 októberében)
  • PowerBook G3, az Apple Macintosh laptop-vonala, 1997 és 2000 között
  • Power Macintosh G3, „bézs G3” vagy „platina G3”, a doboz színe miatt – az Apple 1997 novemberétől 1999 januárjáig gyártott gépsorozata
  • Power Macintosh G3 (Blue & White), „kék-fehér G3”, avagy „B&W G3” (az eredeti Power Macintosh G3-tól való megkülönböztetés miatt) – Apple Power Macintosh gépek
  • Nintendo GameCube, hatodik generációs játékkonzol a Nintendótól
  • Nintendo Wii, a Nintendo hetedik generációs játékkonzolja