Power Architecture - Power Architecture

Power Architecture je registrovaná ochranná známka Podobné redukovanou instrukční sadou (RISC) instrukční sady pro mikroprocesory vyvinutých a vyrobených těmito společnostmi jako IBM , Freescale / NXP , AppliedMicro , LSI , Teledyne E2V a Synopsys . Řídícím orgánem je Power.org , který zahrnuje více než 40 společností a organizací.

„Power Architecture“ je široký pojem zahrnující všechny produkty založené na novějších procesorech POWER , PowerPC a Cell . Termín „Power Architecture“ by neměl být zaměňován s různými generacemi IBM „ POWER Instruction Set Architecture “, dřívější sadou instrukcí pro procesory IBM RISC z 90. let, od níž byla odvozena sada instrukcí PowerPC.

Power Architecture je příjmení popisující architekturu procesoru, software, řetězec nástrojů , komunitní zařízení a zařízení koncových uživatelů, nikoli přísný pojem popisující konkrétní produkty nebo technologie.

Další podrobnosti a dokumentaci k Power Architecture najdete na portálu IBM Portal for OpenPOWER .

Glosář

Může dojít k nedorozumění významu termínů, POWER , PowerPC a Power Architecture . Následující glosář poskytuje stručný popis každého výrazu spolu s odkazy na články s podrobnostmi.

Období Popis
NAPÁJENÍ P erformance O ptimization W -tý E nhanced R ISC. Stará architektura instrukční sady mikroprocesoru navržená společností IBM.
PowerPC Výkon P erformance C omputing. 32 / 64bitová instrukční sada pro mikroprocesory odvozené od POWER ISA, včetně některých nových prvků. Navrženo aliancí AIM ; Apple, IBM a Motorola.
PowerPC-AS PowerPC-A dvanced S Eries. Kódové označení „Amazon“. Čistě 64bitová varianta PowerPC s přidáním funkcí pro použití softwaru AS / 400 . Používá se v procesorech řady IBM RS64 a novějších procesorech POWER .
Moc n Kde n je číslo od 1 do 10. Série špičkových mikroprocesorů vytvořených společností IBM za použití různých kombinací instrukčních sad POWER, PowerPC, PowerPC-AS a Power.

Hlavní články: procesory POWER , Power1 , Power2 , POWER3 , Power4 , POWER5 , POWER6 , POWER7 , POWER8 , POWER9 a POWER10

Buňka Cell Broadband Engine Architecture (CBEA), mikroprocesorová architektura navržená společnostmi IBM, Sony a Toshiba, jejíž součástí je Power Architecture.
Power Architecture Široký pojem označující vše, co je POWER, PowerPC a Cell, včetně softwaru, řetězců nástrojů a koncových zařízení. Na toto se zaměřuje tento článek.
Napájení ISA Nová sada instrukcí kombinující sady instrukcí PowerPC a PowerPC Book E. Navrhl IBM a Freescale .

Dějiny

Schéma ukazující vývoj různých POWER , PowerPC a Power ISA

Power Architecture vznikla v IBM na konci 80. let, kdy tato společnost chtěla pro své pracovní stanice a servery střední třídy vysoce výkonnou architekturu RISC. Výsledkem byla „ POWER architektura “. Jeho první implementace se objevila v počítačích RS / 6000 představených v roce 1990. Jednalo se o 10čipový procesor RIOS-1, později nazvaný POWER1 . RISC Single Chip procesor (RSC) byl vyvinut z RIOS-1.

V roce 1992 vytvořily společnosti Apple , IBM a Motorola alianci AIM a vyvinuly masově prodávanou verzi procesoru POWER. Výsledkem byla „ architektura PowerPC “, upravená verze architektury POWER. První implementací PowerPC byl PowerPC 601 z roku 1993. Silně založený na RSC si našel cestu do počítačů Apple Power Mac i do systémů IBM RS / 6000. Rozdíly mezi instrukční sadou POWER a PowerPC jsou uvedeny v dodatku E příručky k PowerPC ISA v.2.02.

IBM rozšířila svou architekturu POWER pro své systémy RS / 6000, což vyústilo v osmičipový procesor POWER2 v roce 1993 a v jednočipové verzi s názvem P2SC, „POWER2 Super Chip“, v roce 1996.

Na počátku 90. let se IBM snažila nahradit své minipočítače AS / 400 založené na CISC architekturou RISC. Tato nová architektura vyvinutá pod krycím názvem „Amazon“ se mezi inženýry pracujícími na tomto projektu začala označovat jako PowerPC-AS („Advanced Series“ nebo „Amazon Series“). PowerPC-AS měla být serverová platforma s více procesory založená na RSC. Jak vývoj pokračoval v laboratořích IBM Research rozšířit RSC o podporu 64-procesorového propojení a přidat funkce specifické pro AS / 400 , připojili se vývojáři RS / 6000 a přidali některé funkce POWER2. Všechno skončilo 64bitovými procesory A10 a A30 zavedenými v roce 1995 a pozdější linkou RS64 v roce 1997, používanou v systémech AS / 400 a RS / 6000.

Aliance AIM pokračovala ve vývoji PowerPC od roku 1995 do roku 1997 a vydala procesory PowerPC druhé generace: PowerPC 602 pro set-top boxy a herní konzoly; PowerPC 603 zaměřena na vloženém trhu a přenosné počítače; PowerPC 604 pro pracovní stanice; a PowerPC 620 , 64bitový vysoce výkonný procesor pro servery. Modely 602 a 620 nikdy nenalezly široké použití, ale modely 603, 604 a jejich nástupci se staly ve svých oborech velmi populární. Společnosti Motorola a IBM také vytvořily rozšíření „Book E“ pro PowerPC, které se používá ve vestavěných implementacích: procesory PowerQUICC společnosti Motorola a rodina IBM PowerPC 400 .

Posledním úsilím Aliance AIM byla třetí generace PowerPC 750 v roce 1997. Poté se Motorola a IBM při vývoji architektury PowerPC vydaly každý svou cestou. Procesory PowerPC 750 našly široké použití jak na trhu počítačů, tak i na embedded trzích a IBM v dalších letech vyvíjela rodinu 750. Společnost Motorola se však rozhodla zaměřit na vestavěný trh s návrhy PowerPC SoC a PowerPC 7400 , které nazvali PowerPC čtvrté generace. Tento procesor obsahuje AltiVec , jednotku SIMD . PowerPC 7400 přišel v roce 1999 a byl používán společností Apple na pracovních stanicích a laptopech a různými společnostmi na telekomunikačním trhu.

V roce 1998 přišel POWER3 , který sjednotil architektury PowerPC a POWER2, ​​ale byl použit pouze na serverech IBM RS / 6000.

V roce 2000 proběhla poslední implementace architektury PowerPC-AS, RS64-IV, používaná v AS / 400 a v RS / 6000, nyní přejmenovaná na eServer iSeries a eServer pSeries. IBM také produkoval Gekko procesor - založené na PowerPC 750CXe - pro použití v Nintendo je GameCube herní konzole . IBM postavila experimentální 64bitový procesor PowerPC Rivina , který se stal prvním mikroprocesorem, který překonal hranici 1 GHz.

V roce 2001 IBM představila POWER4 , který sjednotil a nahradil architektury PowerPC-AS a POWER3.

V roce 2002 Apple potřeboval novou špičkovou součást PowerPC a přiměl IBM k výrobě 64bitového PowerPC 970 a Apple ji popsal jako PowerPC páté generace nebo „G5“. PowerPC 970 pochází z POWER4. Postrádá některé funkce orientované na server, ale má jednotku AltiVec. Model 970 a jeho potomci používají společnosti Apple a IBM a některé špičkové vestavěné aplikace.

V roce 2003 koupila společnost Tundra Semiconductor od společnosti Motorola rodinu mikroprocesorů PowerPC 100, zatímco společnost Culturecom získala licenci na technologii PowerPC od IBM pro svůj procesor V-Dragon .

Logo Power Architecture ve tvaru pásu Möbius .

Společnost Motorola v roce 2004 rozdělila svoji divizi polovodičů na novou společnost s názvem Freescale Semiconductor , zatímco IBM představila POWER5 , vývoj od POWER4. Narazil na specifikaci PowerPC na v.2.01 a znovu na v.2.02 v roce 2005 s POWER5 +. AMCC v průběhu roku 2004 licencoval IP a zaměstnance IBM týkající se rodiny PowerPC 400. Společnost Motorola / Freescale přejmenovala své rodiny PowerPC na e200 , e300 , e500 a e600 a oznámila budoucí 64bitový e700 . V roce 2004 IBM a 15 dalších společností založilo Power.org jako organizaci s posláním vyvíjet produkty točící se kolem Power Architecture a za účelem vývoje, povolování a propagace technologie Power Architecture.

V roce 2005 došlo během čtyřletého období ke specifikacím procesoru Cell , který společně vyvinuly společnosti IBM, Sony a Toshiba . Jeho primární použití je pro PlayStation 3 od Sony . Cell využívá jediné 64bitové jádro Power Architecture a přidává 8 nezávislých jader SIMD zvaných SPE. IBM také odhalila procesor Xenon , tri-core 64-bitový procesor pro použití v aplikaci s Xbox 360 . S 32bitovým procesorem Broadway založeným na PowerPC, který by Nintendo použilo pro svou konzoli Wii , nasadila IBM procesory Power Architecture do všech tří hlavních herních konzolí sedmé generace .

PA Semi licencoval technologii Power Architecture od IBM pro použití ve svých procesorech PWRficient .

Freescale se připojil k Power.org v roce 2006 a IBM zpřístupnila specifikace PowerPC 405 vědcům a akademické sféře.

Power.org vydal Power ISA verze 2.03. v září 2006. Všechny předchozí specifikace PowerPC jsou kompatibilní s 64bitovým Power ISA. To mimo jiné přidalo do specifikace VMX , virtualizaci a kódování s proměnnou délkou (VLE, 2bajtové instrukce přidané k dříve 4bajtovým instrukcím).

Společnost Power.org ve čtvrtém čtvrtletí roku 2006 vydala PAPR ( Power Architecture Platform Reference). Poskytla základ pro vývoj počítačů založených na architektuře Power Architecture s operačním systémem Linux .

V dubnu 2007 Freescale a IPextreme otevřely licenční program pro jádro PowerPC e200 společnosti Freescale . V květnu 2007 uvedla společnost IBM na trh svůj špičkový mikroprocesor POWER6 s rychlostí až 5,0 GHz, čímž zdvojnásobila výkon předchozího modelu POWER5. POWER6 přidal AltiVec do řady POWER a FPU podporující desítkovou aritmetiku. Ve stejný den společnost AMCC oznámila svůj špičkový vestavěný procesor Titan , který dosáhl 2 GHz a spotřeboval jen velmi málo energie. Využívá inovativní logický design od společnosti Intrinsity a bude k dispozici v roce 2008. Členové Power.org dokončili specifikaci Power ISA v.2.04 v červnu 2007. Vylepšení se zaměřila hlavně na serverové aplikace a virtualizaci. Na konferenci Power Architecture Developer Conference v září 2007 byly představeny koncepty Power ISA v.2.05 a specifikace ePAPR a byl odhalen referenční návrh založený na Linuxu založený na PowerPC 970MP. Specifikace Power ISA v.2.05 byla vydána v prosinci 2007.

V dubnu 2008 IBM přejmenovala svůj hardware na bázi Power Architecture, System p a System i. Nyní se jim říká „ Energetické systémy “. Současně IBM přejmenovala operační systém i5 / OS na „ IBM i “. 25. května 2008 se IBM stala prvním prodejcem, který prolomil bariéru 1 Petaflops pomocí superpočítače Roadrunner . V červnu 2008 Roadrunner vstoupil do TOP500 seznam nejrychlejších počítačů na světě na prvním místě, nahrazovat BlueGene / L , který se rozhodl, že postavení od listopadu 2004. Dne 16. června 2008, Freescale oznámil QorIQ rodin P1, P2, P3, P4 a P5, vývoj PowerQUICC, představující osmijádrový P4080.

Podle seznamu TOP500 z června 2008 využívaly třetí a šesté nejrychlejší superpočítače na světě a 22 z 50 nejrychlejších superpočítačů technologie IBM založené na Power Architecture. Z první desítky pět používalo procesory Power Architecture jako výpočetní prvky a jeden je používal jako komunikační procesory.

V září 2008 dostal zelenou nový superpočítač Blue Waters , který měl původně být založen na POWER7 . Za cenu 208 milionů USD bude obsahovat 200 000 procesorů, což v letech 2010–2011 přinese výkon více petaflopů . V prosinci 2008 byla dokončena specifikace ePAPR v.1.0 pro vestavěné počítače založené na architektuře Power Architecture. V roce 2011 IBM z projektu upustila; Společnost Cray Research poskytla skutečné použité procesory.

Specifikace Power ISA v.2.06 byla vydána v únoru 2009 a revidována v červenci 2010. Mentor Graphics umožňuje mobilní operační systém Android na platformách QorIQ a PowerQUICC III společnosti Freescale v červenci 2009.

Na konferenci ISSCC 2010 v únoru 2010 uvedla společnost IBM procesor POWER7 a odhalila „drátový procesor“ A2 - jak masivně vícejádrové, tak vícevláknové serverově orientované procesory, z nichž každý obsahuje více než 1 miliardu tranzistorů. V červnu společnost Freescale oznámila své první 64bitové jádro, e5500 , implementované v procesorech rodiny QorIQ P5 .

Freescale v červnu 2011 oznámila vícevláknové 64bitové jádro e6500 pod značkou QorIQ AMP. Znovu zavede jednotky AltiVec SIMD do nabídky Freescale a bude integrováno do několika produktů vyráběných 28 nm procesem od roku 2012.

Na veletrhu E3 v červnu 2011 Nintendo oznámilo herní konzoli Wii U , která využívá vícejádrový procesor Power Architecture neznámých vlastností, navržený a vyrobený společností IBM.

V srpnu 2013 IBM založila OpenPOWER Foundation , iniciativu na podporu inovací a spolupráce v prostoru serverů a datových center, která se otevírá pro licencování jejich budoucích procesorů POWER8 a souvisejících technologií. Také odhalili samotný procesor POWER8, vyrobený na 22 nm procesu, s 12 osmicestnými vícevláknovými jádry běžícími na 4 GHz.

IBM vydala servery založené na POWER8 v červnu 2014. Tyan , zakládající člen Nadace OpenPOWER, vydal v říjnu 2014 první hardware založený na POWER8 od jiných výrobců. Čínská společnost Suzhou PowerCore vydala CP1, první procesor odvozený od POWER8, v koncem roku 2015.

Nadace OpenPOWER Foundation vydala Power ISA verze 3.0 v prosinci 2015. Mezi velkým množstvím změn a dodatků odstraňuje různé kategorie serverů a vložených položek a přidává podporu pro budoucí procesory při zachování zpětné kompatibility.

Licencování

Power Architecture je otevřená pro licencování třetími stranami. Držitelé licence se mohou rozhodnout licencovat cokoli od jediného předdefinovaného jádra až po úplnou novou rodinu produktů Power Architecture.

IBM licencuje tvrdé (předdefinované návrhy čipů) a měkké ( syntetizovaný design, který lze použít v různých slévárnách) základní implementace 32bitové i 64bitové architektury Power Architecture, a to buď přímo, nebo prostřednictvím partnerů Power Design Center, jako jsou HCL Technologies nebo Synopsys . Na strategickém základě poskytuje IBM také licence na mikroarchitekturu i na architekturu. Licence na mikroarchitekturu umožňuje držitelům licence implementovat nový kanál pro jádro, ale ne přidávat ani odečíst pokyny z architektury Power Instruction Set Architecture ( ISA ). Licence pro mikroarchitekturu pokrývají 64bitové i 32bitové licence, i když v případě potřeby / přání jsou k dispozici individuální licence.

IBM oznámila plány na tyto specifikace jádra PowerPC 405 volně k dispozici na akademické a výzkumné komunity.

V dubnu 2007 Freescale a IPextreme otevřely jádra PowerPC e200 pro licencování dalším výrobcům.

Společnosti, které vyvinuly nebo vyvíjejí vlastní procesory založené na licenci Power Architecture na základě licence, zahrnují Tundra Semiconductor , Applied Micro Circuits Corporation , HCL Enterprise , Culturecom, PA Semi , Xilinx , Microsoft , Rapport, Sony , Honeywell , Toshiba a Cray .

produkty

Procesory

Systémy

Operační systémy

Architektura IBM Power podporuje následující operační systémy:

Mezi další operační systémy portované na architekturu Power patří:

Historické operační systémy zahrnují:

Viz také

Reference

externí odkazy