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2010-11-20 23:21:45

简介  PowerPC 是一种)架构的),其基本的设计源自(国际商用机器公司)的
  

IBM PowerPC 601

(Performance Optimized With Enhanced RISC;《IBM Connect 电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能优化”)架构。二十世纪九十年代,IBM()、Apple()和Motorola()公司开发PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。

定义

  PowerPC 体系结构规范(PowerPC Architecture Specification)发布于 1993 年,它是一个 64 位规范 ( 也包含 32 位子集 )。几乎所有常规可用的 PowerPC(除了新型号 IBM 和所有 IBM pSeries 高端服务器)都是 32 位的。

家族谱系

  目前,主流的PowerPC处理器制造商有IBM、Freescale™ Semiconductor(原摩托罗拉半导体部)、AMCC、LSI等[1]。其中以IBM和Freescale的PowerPC处理器最为流行。

IBM的PowerPC家族

  IBM目前共有3个主要的PowerPC处理系列:Power、Power PC和CELL。POWER,POWER PC中间,还有一个Star系列。
  POWER系列CPU从1990开始生产、装备到RS/6000(即RISC System/6000)UNIX工作站和服务器上,现在被称为eServer™ pSeries®服务器(最新的名称是POWER System p系列),主要的型号有POWER 1,POWER 2™,POWER 3™,POWER 4™,POWER 4+,以及目前的POWER 5,POWER 5+,power6和power7。
  Star系列处理器,是Power PC架构的另一种技术实现,与POWER系列非常类似。由于此系列的各种CPU代号都有Star或者用某一颗星的名字来命名,因此被称为Star系列。
  Power PC系列,是从POWER架构发展出来的一个分支,最早在1993年发布,用于从单板机、电池电源管理到超级计算机和Mainframe主机。Power PC最早登上主角的地位是从作为Power Macintosh 6100的CPU开始的。
  今天,Power PC家族有三条产品线,分别是嵌入式的Power PC 400系列,Power PC 700和Power PC 900系列。Power PC 400系列被IBM转让给AMCC,发展成为PowerPC 405 Family、PowerPC 440 Family、PowerPC 460 Family 3大系列。

Freescale PowerPC系列

  Freescale公司提供了数量众多的含集成化外设的PowerPC处理器,目前在网络设备市场取得了非常可观的成功。目前Freescale公司已经调整其PowerPC产品策略,将其划分成3个主要市场:网络设备、汽车电子(MPC5xx系列)和工业控制。
  Freescale PowerPC在通讯领域的成功,很可能要归功于PowerQUICC,这也是IBM的PowerPC和Freescale 的PowerPC的最重要的区别。1993年,摩托罗拉半导体事业部(飞思卡尔半导体前身)在充分理解通信系统应用的基础上,生产了第一颗包含QUICC(Quad Integrated Communications Controller)的芯片--MC68360。此时,QUICC实际上是一颗独立的处理器。1994年,摩托罗拉半导体事业部的工程师开始把MC68360的QUICC和PowerPC内核结合,将集成了QUICC的PowerPC处理器称为PowerQUICC,并将其中的QUICC处理模块称为CPM。
  1995年,MPC860芯片面市,标志着一个通信处理器时代的开始。这颗芯片实现了作为控制中心的PowerPC处理器和作为数据处理中心的CPM的分离,采用了数据通路和控制通路分开的思想。
  PowerQUICC系列芯片也一路升级,从PowerQUICC I到PowerQUICC II,再到PowerQUICC III和PowerQUICC II pro。目前,Freescale 将CPM升级为QE(QUICC Engine)。
  伴随PowerQUICC的升级,Freescale PowerPC内核也在升级。
  603内核系列:MPC850、MPC860、MPC875、MPC885等,目前是最低端的Freescale PowerPC处理器。这类PowerPC处理器没有包含SDRAM接口,用户必须使用MPC860提供的UPM(USER Programmable Machines)配置成SDRAM接口。603内核配合PowerQUICC I。
  603E内核系列:MPC8250、MPC8260、MPC8272等。从PowerPC内核的角度看,603到603E的升级不大,主要是MMU上,此外包含了SDRAM控制器。603E内核配合PowerQUICC II。
  E300内核系列:MPC8349、MPC8347、MPC8360等。E300系列与603E系列结构基本一致,在处理器内核上的修改不多。QE最先在MPC8360上实现,此外支持DDR SDRAM接口。E300内核配合PowerQUICC II pro。
  E500内核系列:包括MPC8540、MPC8560、MPC8548等。E500内核共有V1 、V2两个版本。V1版本和V2版本的最大区别在于MMU。基于E500内核的PowerPC处理器是Freescale高端处理器的发展方向。E500 内核和603E有很大的不同,只有指令系统是兼容的,其他内核组件都不相同。E500内核支持DDR SDRAM,RapidIO和千兆以太网接口。E500内核配合PowerQUICC III。
  E600内核系列:也称为G4,包括MPC7410,MPC7447,MPC7448,MPC8641等。与IBM的Power 700系列的最大不同在于G4系列支持AltiVec结构。这类处理器也是Apple用于MAC机的芯片。
  E700系列:支持64位的PowerPC结构,开发中(最新消息不明,怀疑被放弃).
  飞思卡尔 QorIQ通信平台是飞思卡尔的 PowerQUICC通信处理器的下一代演进产品,包含一个或者更多个核,一共有5个不同的产品平台。按照功能和性能,分为 P1, P2, P3, P4 和P5,同老的PowerPC产品保持软件兼容,例如PowerQUICC平台。
  QorIQ 商标和P1、P2、P4产品家族在2008年6月被公布。所有的QorIQ处理器基于 e500 or e5500 核心。P10xx 和 P20xx 系列基于e500v2 核心,P340xx 和P40xx 系列基于 e500mc 核心,P50xx 则基于e5500 核心。
  P1系列
  P1系列被设计用于网关、以太网交换机、无线局域网接入点和通用控制目的。P1系列属于入门级,运行在400到800MHz,用于替代PowerQUICC II Pro 和PowerQUICC III平台。P1系列封装成689个引脚,同P2系列兼容。
  P1011 -包含一个800MHze500核心,256 kB L2 cache,4个SerDes lanes,3个吉比特以太网控制器,以及一个用于老实电话的时分复用引擎(TDM engine) 。
  P2系列
  P2系列设计用于网络、电信、军工的广泛应用。能运行在-40 到 125 °C,特别适合苛刻条件下的应用。P2系列属于中端产品,运行在800Mhz到1.2GHz,用于替代PowerQUICC II Pro 和PowerQUICC III平台。
  P3系列
  P3 系列设计属于中端产品,用于交换机和路由器。P3系列提供了一个多核平台,支持4个e500mc核心,每个核心频率能达到1.5 GHz。P3系列拥有1.3 GHz 64-bit DDR3内存控制器,18个SerDes lanes,以及用于数据包操作和调度、正则表达式、RAID、安全、加密和RapidIO的硬件加速器。
  P3系列的多个核心能够运行在对称模式和非对称模式,意味着多个核心可以一起或者非别引导运行操作系统。
  P4系列
  P4系列属于高端产品,用于核心网或者企业级交换机、路由器。提供极限多核平台,支持8个e500mc核心 ,每一个核达到1.5 GHz。
  P5系列
  P5系列基于高性能64-bit e5500 核心,频率提高到2.5 GHz 。2010年6月介绍,可能2010年底可有样片,2011年可批量生产。

功能与优势

  PowerPC 处理器有广泛的实现范围,包括从诸如RoadRunner 那样的世界上最快的超级计算机, 到次世代3大游戏主机(WII、PS3、X360)都基于PowerPC。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现,因为它具有优异的性能、巨大的数据吞吐量、较低的能量损耗以及较低的散热量。
  用于嵌入式的PowerPC, 同ARM相比,具有以下优势:
  
  优势1 超高的性能
  最新的QorIQ P4含有8个1.5 GHz的e500mc核,计算性能远非最高端的ARM可比。
  同等条件下的每兆赫兹的MIPS 比ARM高。ARM 大概是1.1 MIPS/MHz,Power Architecture 是大于2.3MIPS/MHz
  优势2 强大的数据吞吐量
  支持DDR2甚至DDR3内存控制器,ARM一般只有SDRAM控制器
  QUICC Engine技术使得每一个三速以太网控制器达到1.2Gb/s的全双工通信速率
  8颗UCC(通用通信控制器)能使千兆以太网、HDLC、UTOPIA/Packet over SONET(POS)的数据速率高达OC-12
  优势3:稳定性,可靠性
  设备能可靠稳定运行在: -40℃-105℃
  Powerpc架构具有很强稳定性能,高可靠性
  更长的产品寿命周期(通常10到15年以上)
  苛刻条件下,芯片具有很强健壮性,适合工业级应用
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