파워PC

設計 企業 및 設計者	애플 , IBM , 모토로라
비트	32비트 / 64비트
發表	1992年
버전	2.02
救助	RISC
類型	로드 스토리지

파워PC (PowerPC, Performance Optimization With Enhanced RISC ? Performance Computing의 略語, 簡單히 PPC )는 1991年 애플 , IBM , 모토로라 等이 提携한 AIM 聯合 에서 發表한 RISC 方式의 命令 集合 아키텍처(Instruction Set Architecture)를 말한다. PowerPC 命令 集合은 持續的으로 進化하고 있으며, 2006年 에 Power ISA로 이름을 바꾸었으나, 그 以後에도 파워PC는 파워 아키텍처 基盤의 몇몇 프로세서를 統稱하는 名稱으로 使用되고 있다.

파워PC 아키텍처 自體는 動作의 基本이 되는 命令 集合 이나 레지스터 集合, 메모리 魚드레싱 , 캐시 모델 等을 規定하고 있지만 이들의 具現 方法에 對한 規定은 없다. 그러므로 極端的으로 파워 피氏 아키텍처에서 內部的으로 CISC 또는 소프트웨어 를 具現해도 파워 피氏 프로세서라고 부를 수 있다. 이러한 特徵으로 實際로 製造되는 모델은 高速化를 爲해서 아키텍처 水準에서는 規定되어 있지 않은 部品(2次, 3次 캐시나 關聯 레지스터 等)을 갖추고 있는 것이 普通이다.

元來는 AIM(애플, IBM, 모토로라) 플랫폼의 CPU가 이런 意味로 開發된 것이지만, CPU 말고는 開發된 것이 없으므로 오늘날까지 남아 있는 파워피氏 系列 프로젝트의 唯一한 成果物이기도 하다. 파워피氏는 애플 컴퓨터 辭意 파워맥 에 使用되었다. 그 밖에는 IBM 의 一部 워크스테이션 , 서버 나 BlueGene/L 뿐만 아니라 슈퍼 컴퓨터 에도 使用된다.

또한 基板 크기가 작고 消費 電力이 낮으며 자일링스 FPGA 龍 IP 코어 도 提供한다. 現在는 모토로라 에서 分離된 프리스케일 洗米컨덕터 와 IBM 에서 開發하여 製造하고 있다.

特徵 [ 編輯 ]

POWER , 파워PC , 파워 ISA 아키텍처
NXP (過去 名稱: 프리스케일 & 모토로라)
파워PC e 시리즈 (2006) e200 e300 e500 e600 e5500 e6500 Qor 시리즈 (2008) QorIQ Qorivva
IBM
POWER 시리즈 (1990) POWER1 POWER2 POWER3 POWER4 POWER5 POWER6 POWER7 파워8 POWER9 POWER10 파워PC 시리즈 (1992) 6xx 4xx 7xx 74xx 970 A2 RS64 (1996) RAD 시리즈 (1997) RAD6000 RAD750 RAD5500
IBM/닌텐도
게코 브로드웨이 에스프레소
기타
타이탄 PWRficient 셀 제논 X704
關聯 링크
오픈파워 파운데이션 AIM 얼라이언스 RISC 블루 陳 Power.org PAPR PReP CHRP AltiVec
灰色: 取消 , 기울임體: 歷史的
v t e

파워 피氏는 RISC 槪念으로 만들어져 있으며 슈퍼 스칼라 方式으로 命令을 實行한다.

基本的인 파워의 特徵에 몇 가지 修正 事項이 追加되었다.

• 빅 엔디言 및 리틀 엔디言 支援 (G5 除外)
• 單精密度 浮動小數點 演算에 倍精密度 不動小數點 演算 追加
• 32 비트 命令과 64 비트 命令 集合이 完全하게 下位 互換
• 32個의 GPR (汎用 레지스터)과 32 個의 FPR (浮動小數點 레지스터)
• 파워 아키텍처 가운데 複雜한 것을 省略한 命令 集合
• 命令은 基本的으로 하드 와이어 (Hard-Wired) 論理로 具現(一部는 마이크로 코드로 具現)
• G4(第4 世代) 시리즈에서는128 비트 單位로 벡터 演算 을 實施하는 AltiVec ( 애플 컴퓨터 는 벨로시티 엔진(Velocity Engine)이라고 부른다)를 適用
• G5의 벡터 年産 裝置는 슈퍼 스칼라나 슈퍼 파이프 라인 으로 200個의 命令을 同時에 處理할 수 있도록 向上됨

歷史 [ 編輯 ]

1970年代 後半, 존 콕 의 RISC 아이디어를 着眼한 美 IBM 辭意 801 프로토타입 칩으로 始作되었다. 801을 基本으로 한 코어는 수많은 IBM 製品에 採用되어 最終的으로는 16個의 레지스터 를 가진 ROMP 프로세서인 IBM RT 까지 發展했다. 그러나 RT 프로세서의 性能은 充分하다고 말할 수 없었기 때문에 IBM은 美國 프로젝트 라고 불리는 市場에서 가장 高速의 프로세서를 開發할 프로젝트를 始作했다. 이렇게 하여 開發된 것이 POWER 아키텍처이며, 1990 年 初에 RISC System/6000 과 함께 發表되었다.

本來 POWER 마이크로프로세서는 슈퍼 스칼라 를 實現한 最初의 프로세서의 하나이며, 높은 性能으로 멀티 프로세서 에 對應하고 있었다. 하지만 IBM의 RS/6000의 製品群을 低性能 製品에서부터 高性能 製品으로 擴大할 즈음 POWER 프로세서로부터 몇 個의 構成 要素를 없애 싱글 칩 프로세서로 할 必要가 생겼기 때문에 IBM는 RSC (RISC 싱글 칩)의 開發에 着手했다. RSC는 開發의 初期 段階에서는 個人부터 工業用으로까지 폭넓게 使用할 수 있을 可能性을 가진 高技能의 프로세서가 될 것이라고 여겨졌다.

1991年 IBM은 애플 컴퓨터에 POWER 아키텍처를 基盤으로 한 싱글 칩 마이크로프로세서 開發을 共同協力 하자고 提案한다. 애플컴퓨터는 그 當時 事務用 컴퓨터用 프로세서의 最大 供給 業體인 모토로라에 이 事實을 提案한다. 이 理由는 모토로라가 IBM보다 마이크로프로세서의 大量生産 經驗이 豐富하고 마이크로프로세서에 對한 2次 供給者가 必要했기 때문이다. 이로써 IBM, 애플 컴퓨터, 모토로라라는 AIM 聯合 이 誕生한다.

1991年 PowerPC는 AIM 聯合에게 가장 큰 要素의 하나가 되었다. 當時 個人用 컴퓨터 市場에서는 마이크로소프트 윈도우 를 開發하고 있었으며, 인텔 프로세서가 市場을 支配하고 있었다. 또한 CISC 아키텍처의 인텔 80386 및 80486 이 大部分의 컴퓨터에 採用되고 있어 다음의 펜티엄 프로세서의 開發도 順調롭게 進行되고 있었다. PowerPC 프로세서는 冒險的인 要素를 包含하고 있었지만, 擴大되고 있는 마이크로소프트와 인텔에게 支配 當하지 않으려고 開發을 繼續 進行하였다.

POWER 系列 프로세서의 開發에 參加하는 일은 모토로라에게는 다시 없을 機會였다. 이 時點에서 모토로라는 이미 自社 製品의 RISC 프로세서 MC88000 을 市場에 投入하고 있었다. 그러나 이 프로세서는 貧弱한 設計 手法과 製造上의 問題로 인해 市場에서는 낮은 評價를 받았고, 販賣는 沈滯하고 있었다. 이 때문에 모토로라는 MIPS 나 SPARC 競合 製品에 依해 市場을 잃고 있었다. 그러나 新型 POWER 系列 프로세서의 開發에 參加하면 캐시 部分을 設計하기만 해도 잘 테스트된 高性能 RISC 프로세서를 販賣할 수 있게 되므로 RISC 프로세서 市場에서의 反擊이 期待되었다. 또한 重要한 顧客인 애플 컴퓨터와의 關係의 改善이나 IBM에 制限 버전을 供給할 수 있을 可能性도 있었다.

한便 評價를 낮게 받았던 MC88000 프로세서는 이미 生産되고 있었고 애플사는 이미 이 프로세서를 利用한 프로토타입의 컴퓨터를 使用하고 있었다. 이 때문에 開發 中인 POWER 아키텍처 單一 칩 버스에 하드웨어의 段階에서 MC88000의 버스와의 互換性을 갖게 하면 論理 基板 을 다시 設計하는 것보다 더 빠르게 新型 프로세서를 市場에 投入할 수 있었다. 最終的으로 新型 프로세서 PowerPC에 對한 要求를 設計에 包含시키게 되었다.

그러나 PowerPC가 市場에 投入되기 直前 큰 움직임이 있었다. 애플 컴퓨터에 加勢한 IBM과 모토로라의 兩 會社는 PowerPC 프로세서에 適用한 시스템을 提案했다. 마이크로소프트는 모토로라의 PowerPC 서버 專用의 윈도우 NT 3.51을 發表하고 선마이크로시스템 도 솔라리스 OS 의 PowerPC 판을 發表했다. 또한 IBM은 自社 製品의 AIX 유닉스 를 移植하고, OS/2 의 移植도 計劃하고 있었다. 또한 90年代 中旬 PowerPC 프로세서는 벤치마크에 最高 速度의 x86 系列 프로세서와 맞먹거나 凌駕하는 性能을 發揮했다. 그러나 이러한 움직임은 얼마 안 되는 期間에 끝나고 結局 PowerPC 新型 아키텍처에 期待되고 있던 理想이 實現되는 일은 없었다. 윈도, OS/2, 그리고 썬의 顧客은 PowerPC 龍 소프트웨어의 不足을 理由로 PowerPC 프로세서는 거의 돌아보지 않았다. 이러한 運營 體制의 後繼가 市場에 投入되는 일은 없고, PowerPC로부터 完全하게 떨어져 갔다. 最終的으로는 애플의 Mac OS 그리고 常用이 아닌 PPC 리눅스 만이 남았다.

2005年 PowerPC 系列 CPU에 큰 變化가 찾아왔다. 于先 2005年 의 E3 에 展示된 次世代 게임機(레볼루션(코드네임, 現在의 Wii ), 플레이 스테이션3 , 엑스박스 360 )의 CPU가 모두 PowerPC 系列 아키텍처가 搭載된 것이다. 한便 只今까지 PowerPC를 採用하고 있었던 애플 컴퓨터 會社의 매킨토시 가 2006 年부터 인텔 辭意 CPU로 全面的으로 바꾸어 가는 것이 發表되었다. 現在 애플은 인텔 아키텍처를 完全하게 받아들이는 作業이 끝났으므로 PowerPC의 PC를 위한 프로세서로서의 歷史는 끝났다.

現在는 게임機, 서버나 슈퍼 컴퓨터 그리고 軍事用 裝備에 採用되고 있다.

PowerPC의 프로세서 [ 編輯 ]

G1 [ 編輯 ]

PowerPC 系列은 IBM의 旣存의 POWER 프로세서를 基盤으로 設計되었다. 그러므로 正式으로는 PowerPC의 世代에 對한 數字가 없다.

• PowerPC 601 - 50,66,80,90 MHz, POWER 命令도 具現
• PowerPC 601+ - 外部 버스 의 3倍 클럭 그리고 動作, 저電源 電壓火(+2.5V) 100, 110, 120 MHz
• PowerPC 602 - 저價格판 3DO 의 後繼 M2 에 採用될 豫定이었다. M2를 基盤으로 했다. 코糯米 의 業務用 게임機 에 使用되었다.

G2 [ 編輯 ]

알루미늄 配線 603, 604 G2街 1世代이고, 2世代의 境遇 IBM이 文書에서 603e와 604e 모두 같은 配線을 適用하였다고 하였으나 250 MHz 以上에 對한 文書가 흩어져 있어서 確實한 情報는 없다. 다만 어느 쪽이나 서로 버스가 完全하게 互換되었기 때문에 굳이 區別하는 것은 重要하지 않았다.

• PowerPC 603 - 消費 電力이 낮음
  • PowerPC 603e - 消費 電力이 낮고 速度가 改善됨
  • PowerPC 603ev - PowerPC 603e보다 速度가 改善됨
• PowerPC 604 - SMP 互換, 인라인 L2 캐시, 高速의 不動小數點 演算
  • PowerPC 604e - 604의 낮은 消費 電力, 작아지고 速度가 改善됨
  • PowerPC 604ev - 604e의 낮은 消費 電力, 작아지고 速度가 改善됨
• PowerPC 615 - x86 과 PowerPC 命令의 兩立을 目標로 한 프로세서. 펜티엄 互換 소켓에 裝着 可能. x86 프로세서로서는 當時의 펜티엄 等에 對抗할 수 있는 性能을 維持할 것으로 展望되었지만 命令의 變換할 때 性能이 떨어진다. 다이 크기가 330 제곱 밀리미터와 파워피氏 系列으로서는 마이크로소프트 等이 支援하지 않을 可能性이 커서 開發이 中止되었다.
• PowerPC 620 - 64 비트板. 그 設計는 POWER3에 引繼된다
• x0704 - exponential technology 社에 依한 虎患 칩. BiCMOS가 製造한 것. 클럭 數는 當時의 PowerPC를 웃돌고 있었다.(433/500/533 MHz)

G3 [ 編輯 ]

G3(第3 世代) 以後는 一般的으로 PowerPC를 採用한 代表的인 製品이 있다. 파워 매킨토시 시리즈로 애플 表記에 함께 使用함으로써 區分이 一般的으로 明確하게 되었다. 性能에 비해 消費 電力이 낮은 것이 特徵으로 現在는 主로 임베디드 시스템 에 利用된다.

• PowerPC 75x,74x - PowerPC G3 시리즈 로 불린다. 603e의 系列이며, PowerPC 75x에는 白 사이드 캐시를 採用하였다. 淨水 演算 裝置를 2個가 基本이다.
  • PowerPC 750L -750 라인
  • PowerPC 750CX/CXe -256KB L2 캐시를 內臟
  • PowerPC 750FX/FL -130나노미터 SOI L2 캐시 512KB
  • PowerPC 750GX -90나노미터 SOI, 200 MHz FSB 對應, L2 캐시 1메가바이트, 1.1 GHz 까지
  • PowerPC 750CL -L2 캐시 256KB, 400 MHz ~1 GHz, PowerPC 750GX의 約 50% 節電
• Gekko - 닌텐도 게임 큐브用으로 開發된 것(PowerPC 750CXe를 基盤으로 倍精密度 不動少數(失手) 演算 對應, SIMD를 追加한 設計)
• Broadway - 90나노미터 SOI, 닌텐도 의 Wii 龍으로 開發(게코와 互換되며 PowerPC 750CL 基盤이라고 여겨지지만 仔細한 것은 公開되어 있지 않음)

G4 [ 編輯 ]

G3을 基盤으로 不動小數點 演算 機能을 强化, SIMD 와 對稱形 멀티 프로세서 (SMP) 機能을 追加. 旣存의 60x 버스보다 높은 水準의 制御 機能을 가졌다. MPX 버스 와도 互換된다.

• MPC 74xx - G4 시리즈 로 불린다. 모토로라 및 프리스케일 洗米컨덕터 에서 開發.
  • AltiVec ( Velocity Engine ) 搭載
  • CPU 버스에 MPX 버스 ( MaxBus ) 採用
  • SMP 互換
• MPC 7400
  • MPC 7410 - 低電力판. 180 나노미터 工程으로 製造.
• MPC 7450 - L2 캐시 256 킬로바이트 內臟, L3 캐시 對應, 淨水 演算 裝置를 4個 基本으로 파이프 라인 의 段階를 높여 速度를 빠르게 함.
  • MPC 7451 - 低電力판
  • MPC 7445 - 7455의 L3 캐시 인터페이스 除去 製品.
  • MPC 7455 - 180 나노미터 公正,SOI를 採用. 클록은1GHz 에 다다름.
  • MPC 7457 - 130 나노미터 公正,L2 캐시를512KB 에
  • MPC 7447 - 7457의 L3 캐시 인터페이스 省略 타입. 電力 節約.
  • MPC 7448 - 90나노미터 工程으로 製造,1메가바이트의 L2 캐시, e600 코어를 採用.
  • MPC 8641 - e600 코어를 採用. 메모리 컨트롤러, PCI 익스프레스 컨트롤러를 內臟.
  • MPC 8641D - MPC 8641의 듀얼 코어판.

G5 [ 編輯 ]

PowerPC 970 - POWER4 基盤으로 設計. G5로 불린다.

• 64 비트
• 파이프라인이 많아지고 더 높은 클럭으로 動作한다.
• FSB 高速化(1 GHz 初)
• 高速의 不動小數點 演算
• AltiVec 虎患의 VMX를 搭載
• 리틀 엔디言(little endian)과 互換되지 않는다.

PowerPC 970은 다음과 같이 나뉜다.

• PowerPC 970FX - 90 나노미터 工程으로 速度가 빨라졌다. 電力 節約 機能 파워 튠(PowerTune) 包含.
• PowerPC 970MP - 듀얼 코어, 各 코어에 L2 캐시 1메가바이트 內臟
• PowerPC 970GX - PowerPC 970MP의 싱글 코어·低電力판, L2 캐시 1메가바이트 內臟

PWRficient PA6T는 P.A. 半導體로 設計한 64비트 互換 G5 製品이다.

• 節電 (2 GHz , 듀얼 코어로 平均 消費 電力 13와트 消費)
• 멀티 코어 CONEXIUM 버스를 採用하였다.
• 엔디言(endian)에 對應

같이 보기 [ 編輯 ]

• IBM 파워 - IBM 의 유닉스 서버 및 워크스테이션 用意 CPU
• 매킨토시 - 애플 컴퓨터 의 個人用 컴퓨터
• 셀 - 소니 컴퓨터 엔터테인먼트 , 도시바 와 共同으로 開發한 PowerPC系列 프로세서로 플레이스테이션 3 等의 CPU.
• 제논 - 마이크로소프트 의 게임機 人 엑스박스 360 의 CPU, PowerPC系列 트리플 코어 프로세서.
• 게임 큐브 , Wii - 닌텐도 의 게임機 . CPU에 PowerPC 系列 프로세서 Gekko, Broadway를 使用.

外部 링크 [ 編輯 ]

• (英語) IBM PowerPC 機能
• (英語) 프리스케일 PowerPC 프로세서
• (英語) 32비트 PowerPC 아키텍처(PDF)
• (英語) 애플 PowerPC G5