IBM RS64 - IBM RS64

Architektury POWER , PowerPC a Power ISA
NXP (dříve Freescale a Motorola)
IBM
IBM / Nintendo
jiný
Související odkazy
Zrušeno šedou barvou , historické kurzívou

IBM RS64 je řada mikroprocesorů , které byly použity v pozdní 1990 v IBM RS / 6000 a AS / 400 serverů .

Tyto mikroprocesory implementují architekturu instrukční sady ( Amazon) nebo PowerPC-AS (ISA). Amazon je nadmnožinou instrukční sady PowerPC s přidáním speciálních funkcí, které nejsou ve specifikaci PowerPC, odvozených hlavně od POWER2 a původního procesoru AS / 400, a je od začátku 64bitový . Procesory v této rodině jsou optimalizovány pro komerční pracovní zátěže (celočíselný výkon, velké mezipaměti, větve) a nevykazují vysoký výkon s plovoucí desetinnou čárkou procesorů v rodině mikroprocesorů IBM POWER , jejich sourozence.

Rodina RS64 byla vyřazena brzy po zavedení POWER4 , který byl vyvinut za účelem sjednocení rodin RS64 a POWER.

Dějiny

V roce 1990 byl zahájen projekt Amazonu s cílem vytvořit společnou architekturu, která by hostila AIX i OS / 400 . AS / 400 technický tým v IBM Rochester navrhoval novou architekturu známý jako C-RISC (Commercial RISC ) nahradit IMPI architekturu AS / 400. C-RISC byl vývojem sady instrukcí IMPI, rozšířením adresního prostoru na 96 bitů a přidáním některých instrukcí RISC k urychlení výpočetně náročnějších komerčních aplikací, které byly nasazeny na AS / 400. Prezident IBM Jack Kuehler chtěl, aby používali PowerPC, ale oni se bránili a tvrdili, že stávající 32 / 64bitová sada instrukcí PowerPC neumožní životaschopný přechod pro software OS / 400 a že stávající sada instrukcí vyžaduje rozšíření komerčních aplikací na AS / 400. Nakonec tým vedený Frankem Soltisem vyvinul rozšíření instrukční sady PowerPC s názvem „Amazon“ .

Současně vývojáři RS / 6000 rozsáhle rozšiřovali svoji produktovou řadu o systémy, které sahaly od low-end pracovních stanic, přes mainframové konkurenční velké podnikové SMP systémy až po klastrované superpočítačové systémy RS / 6000-SP2 . Procesory PowerPC vyvinuté v alianci AIM se dobře hodily pro low-end pracovní stanici RISC a malý prostor na serveru. Sálové počítače a velké seskupené superpočítačové systémy však vyžadovaly více výkonu a spolehlivosti, dostupnosti a servisních funkcí než procesory určené pro Apple Power Mac. K současnému splnění požadavků nákladově zaměřeného systému Apple Power Mac, vysoce výkonných systémů a systémů RAS RS / 6000 a přechodu AS / 400 na PowerPC bylo zapotřebí více návrhů procesorů.

Amazon byl rozšířen, aby podporoval také tyto funkce, takže procesory mohly být navrženy pro použití jak ve špičkových strojích RS / 6000, tak AS / 400.

Projekt vývoje prvního takového procesoru byl „Bellatrix“ (název hvězdy v souhvězdí Orion , nazývaný také „Amazonská hvězda“). Projekt Bellatrix byl nesmírně ambiciózní ve všudypřítomném používání obvodů s vlastním časováním a pulsy a nástrojů EDA potřebných k podpoře této návrhové strategie a byl nakonec ukončen. Za účelem řešení technických pracovních stanic, superpočítačů a strojírenských / vědeckých trhů poté společnost IBM Austin (domov RS / 6000s) začala vyvíjet časově specifikovanou jednočipovou verzi Power2 (P2SC) souběžně s vývojem sofistikovaný 64bitový procesor PowerPC s rozšířeními POWER2 a dvěma sofistikovanými jednotkami s pohyblivou řádovou čárkou MAF (POWER3 / 630). Pro řešení komerčních aplikací RS / 6000 a systémů AS / 400 začala společnost IBM Rochester (domov AS / 400) vyvíjet první z high-endových 64bitových procesorů PowerPC s rozšířeními AS / 400 a IBM Endicott začala vyvíjet low-end jednočipový procesor PowerPC s rozšířeními AS / 400.

Cobra a Muskie

V roce 1995 IBM vydala procesor Cobra neboli A10 , první implementaci PowerPC AS, pro systémy IBM AS / 400 . Jednalo se o jednočipový procesor běžící na 50-77 MHz. Byl navržen s částečně vlastní metodikou v důsledku omezení doby uvedení na trh. Matrice obsahuje 4,7 milionu tranzistorů a měří 14,6 mm na 14,6 mm (213 mm 2 ). Byl vyroben společností IBM v procesu CMOS 5L, což je 0,5 µm čtyřvrstvý kovový proces CMOS. Používalo napájení 3,0 V a rozptýlilo maximum 17,7 W, minimum 13,4 W při 77 MHz. Byl zabalen do 625-kontaktního keramického kulového mřížkového pole (CBGA), které měří 32 mm na 32 mm.

V roce 1996 IBM vydala špičkovou čtyřcestnou SMP vícečipovou verzi s názvem Muskie , A25 nebo A30 v systémech AS / 400. Běžel na 125-154 MHz. Byl vyroben výrobním procesem BiCMOS .

Tyto procesory byly použity pouze ve strojích AS / 400.

RS64

RS64 nebo Apache byl představen v roce 1997. To bylo vyvinuto z „Cobra“ a „Muskie“, ale obsahoval úplnější PowerPC ISA, a proto byl nastaven které mají být použity v RS / 6000 stroje, stejně jako v systémech AS / 400. To představovalo 128 KB celkem on-die L1 cache, 4 MB plné rychlosti off-chip L2 na 128 bitové sběrnici a takt 125 MHz. Škálovalo se na konfiguraci SMP s 12 procesory ve strojích IBM.

RS64 byl v AS / 400 nazýván A35 a byl jednou označován jako PowerPC 625 , mezi zanikajícími PowerPC 620 a PowerPC 630 (později přejmenovanými na POWER3 ).

Byl vyroben procesem výroby BiCMOS.

RS64-II

RS64-II nebo Northstar byl zaveden při 262 MHz v roce 1998 s 8 MB plné rychlosti L2 na 256 bitovém 6XX sběrnici (rovněž používají v PowerPC 620 a POWER3 ). Desky procesorů obsahující 4 RS64-II lze vyměnit za stroje navržené pro podobné čtyřcestné desky RS64, čímž se zabrání „upgradu vidlicového výtahu“. RS64-II obsahoval 12,5 milionu tranzistorů, byl velký 162 mm² a čerpal maximální výkon 27 Wattů. Výroba se změnila na výrobu CMOS 0,35 μm .

RS64-II byl prvním masově prodávaným procesorem, který implementoval multithreading . V podstatě každý čip ukládá informace o stavu pro 2 vlákna v daném okamžiku a zdá se, že jsou to dva procesory OS. Jeden logický procesor spouští takzvané vlákno v popředí. Když toto vlákno narazí na událost s vysokou latencí (chybí mezipaměť L2 atd.), Vlákno pozadí se přepne na druhý logický procesor z pohledu OS. V případě „méně dlouhé“ latence (L1 miss atd.) Dojde k přepnutí vlákna pouze v případě, že je vlákno pozadí připraveno k provedení. Pokud vlákno na pozadí také čeká na zmeškání, k přepínání vlákna nedojde. IBM toto schéma nazývá „hrubé zrnité multithreading“. Není to úplně to samé jako simultánní multithreading, jaký jsme našli na pozdějších procesorech Pentium 4 . Papír IBM konstatuje, že hrubozrnné schéma se lépe hodí pro architekturu v pořadí, jako je RS64.

RS64-II se v systémech AS / 400 nazýval A50 .

RS64-III

RS64-III nebo Pulsar byl zaveden v roce 1999 při 450 MHz. Mezi klíčové změny patřily větší instrukční a datové mezipaměti 128 KiB L1, zlepšená přesnost predikce větví a snížené pokuty za nesprávnou předpověď větví nulového nebo jednoho cyklu. RS64-III má pětistupňový kanál a 256bitovou sběrnici mezipaměti L2, která poskytovala procesoru šířku pásma 14,4 GB / s z mezipaměti 8 MiB L2, implementované s 225 MHz DDR SRAM.

RS64-III má 34 milionů tranzistorů, velikost matrice 140 mm² a je vyráběn na 0,22 μm CMOS 7S procesu se šesti úrovněmi měděného propojení.

V roce 2000 uvedla IBM na trh vylepšenou verzi zvanou IStar vyráběnou procesem výroby SOI s měděnými propojeními, což zvýšilo taktovací frekvenci procesoru na 600 MHz. Toto byl první procesor implementovaný v tomto procesu. Architektonicky však byl IStar totožný s Pulsarem.

RS64-IV

RS64-IV nebo SSTAR byl zaveden v roce 2000 při 600 MHz, později se zvýšil na 750 MHz. Stejným způsobem jako RS64-III (šířka pásma 19,2 GB / s) bylo podporováno až 16 GB DDR L2. RS64-IV měl 44 milionů tranzistorů a byl 128 mm² velký vyrobený procesem 0,18 μm. Na rozdíl od POWER zůstala spotřeba energie nízká, na méně než 15 wattů na jádro.

Zatímco řada POWER nějakou dobu stagnovala na poloviční frekvenci oproti konkurenci, rodina RS64 byla na vrcholu řady velkých serverů IBM SMP UNIX. Celočíselné / komerční pracovní vytížení RS-64 IV bylo podobné procesorům Sun Microsystems, s nimiž konkurovalo, i když jeho výkon s plovoucí desetinnou čárkou nebyl srovnatelný se současným POWER3-II , který zůstal přiměřeně konkurenceschopný po celý svůj životní cyklus.

Reference

Další čtení

  • Gwennap, Linley (31. července 1995). "IBM vytváří procesory PowerPC pro AS / 400". Zpráva mikroprocesoru .

externí odkazy