Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Zum Inhalt springen
WikipediaDie freie Enzyklopädie
Suche

PowerPC

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

PowerPC (PPC) ist eineMikroprozessor-Architektur, die 1991 durch ein US-amerikanisches Konsortium der UnternehmenApple,IBM undMotorola (ab 2004Freescale) – auch kurzAIM genannt – spezifiziert wurde. Im Jahr 2005, markiert durch den Rückzug mehrerer führender Teilnehmer und durch die Aufgabe des klassischen PC-Bereichs als Anwendungsziel, sank die Relevanz der Plattform für den öffentlich sichtbaren Bereich erheblich. Ab 2006 wurde unter dem Namen Power.org die Kern-Serie 2 weiter gepflegt. Im Jahr 2017 steht eine gepflegte Version 3 des Kerns mit dem Attribut „OpenPOWER“ zur Verfügung.

Der Name PowerPC ist einAkronym, wobeiPower fürPerformanceoptimizationwithenhancedRISC (Leistungsoptimierung durch verbessertes RISC) undPC fürPerformanceChip (Leistungs-Chip) steht.

Technik und Einsatzgebiete

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
Entwicklung des Befehlssatzes (PowerISA)

PowerPC wurde von Anfang an als eine64-Bit-Prozessorarchitektur aufRISC-Basis entworfen, wobei auch32-Bit-Versionen verfügbar sind (beiIBM „Subset“ genannt).[1] PowerPC beherrschenGleitkommazahlen doppelter und einfacher Genauigkeit und arbeiten imBig-Endian-Modus, manche Prozessormodelle können jedoch alternativ auf denLittle-Endian-Modus umschalten. Fast alleProzessoren neuerer Bauart verfügen auch über die von Motorola entwickelteAltiVec-Vektoreinheit oder das IBM-ÄquivalentVMX. AltiVec wurde mit dem PowerPC 7400 aliasPowerPC G4 eingeführt. Der letzte Vertreter der PowerPC-Familie, der noch der AIM-Allianz entstammt, ist der Doppelkern-Prozessor PowerPC 970MP sowie dessen Einkern-Version PowerPC 970GX – von Apple alsPowerPC G5 vermarktet steht er gemeinsam mit dessen Vorversionen PowerPC 970 und 970FX mit bis zu 2,7 GHz Taktfrequenz für die letzten von Apple alsPower Macintosh gebauten Desktop- und (alsXserve) Server-Computer.

Neuere Versionen des PowerPC-Prozessors tragen keine Generations-Bezeichnung mehr (wie G3, G4, G5).

Der Gekko (CPU imNintendo GameCube) weist als Besonderheit spezielle Befehle auf, mit denen paarweise einfach-genaue Gleitkommazahlen, die sich in Floatingpoint-Registern befinden, bearbeitet werden können. Die Opcodes der Befehle überschneiden sich mit denen der AltiVec-Befehle.

Computer

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

PowerPC-Prozessoren werden u. a. in der IBMpSeries (RS/6000) und im IBMBlade JS20 und JS21 sowie in denMotorola-PowerStack-Rechnern eingesetzt. Seit 1996 basieren auchAmiga-Rechner faktisch auf PowerPC-Prozessoren, und auch kompatible Systeme wie derPegasos-Rechner von Genesi und derAmigaOne von Eyetech setzen ihn ein.

Apple verwendete die Prozessoren zwischen 1994 und 2006 für die Herstellung der eigenen Computer, wechselte dann jedoch zux86-Prozessoren von Intel.[2] Allerdings kaufte Apple im April 2008 die Firma P.A. Semi auf, die eine besonders stromsparende Variante der G5-Prozessoren entwickelte. Die Zielsetzung dieses Geschäftes war zunächst unklar, später stellte sich heraus, dass Apple den so eingekauften Sachverstand für die Entwicklung eigener Prozessoren nutzte.

Eingebettete Systeme

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
PCI-104-Modul mit PPC405-CPU

Auch in vieleneingebetteten Systemen kommen PowerPC-Prozessoren zum Einsatz.

Bei Heimanwendern sind dies zum BeispielDigitalreceiver wie died-box 2 (PPC823) oder dieDreambox (PPC405), sowie Spielekonsolen wieNintendosGameCube,Wii undWii U,MicrosoftsXbox 360 sowie (in Form desCells) inSonysPlayStation 3.

Auch in PKW und in der zivilen und militärischen Luft- und Raumfahrt kommt die PowerPC-Architektur zum Einsatz. Mehrere zum Mars gesandte „Orbiter“ und „Lander“ basieren auf verschiedenen PowerPC-Varianten, zum Beispiel verwendet derMars Reconnaissance Orbiter eine gegen Strahlung geschützte Variante des G3. Auch die KampfflugzeugeF-22 Raptor undF-35, derAN/ALR-93 oder derAN/ALQ-135M verwenden PowerPC-CPUs, insbesondere im Bereich derSignalverarbeitung.

Geschichte und Zukunft

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Das Konsortium wurde auf Bestreben vonApple gegründet, die einen Nachfolger für die von ihnen verwendeten680x0-Prozessoren von Motorola (ab 2004Freescale, 2015 vonNXP Semiconductors übernommen) suchten. Der vonIBM für deren High-End-Workstations entwickelte POWER-Prozessor war wegen seiner leistungsfähigen und erweiterbaren Architektur ein interessanter Kandidat, jedoch in der Fertigung viel zu teuer, da es sich zum damaligen Zeitpunkt noch um ein Modul mit mehreren Chips handelte. Motorola brachte in die Entwicklung die Speicherverwaltungs- und Puffer-Einheit ihrer 88000-RISC-Prozessoren ein (die88k-Familie wurde daraufhin eingestellt, die68k-Familie existiert heute noch als Mikrocontroller und bildet auch die Basis für die hierzu kompatibleColdFire-Familie).

Gleichzeitig mit der Entwicklung der PowerPC-Prozessoren wurde mit derPowerPCReferencePlatform, kurzPReP, auch eine Referenzplattform geschaffen, die zur Konkurrenz der etablierten,Intel-basiertenPCs mit dem BetriebssystemWindows („Wintel“) werden sollte. Dabei zeigte sich dann allerdings, dass die Allianz der drei Firmen nicht in allen Belangen einer Meinung war; und die ohnehin eher zurückhaltenden Bemühungen verliefen später im Sande.

PReP wurde kurze Zeit später durch dieCommonHardwareReferencePlatform, kurzCHRP, abgelöst, die ab 1995 inPowerPC Platform umbenannt worden war. Der jüngste, kommerziell erhältliche Spross dieser Familie war der IBM-zertifiziertePegasos vonGenesi, der auch durch Freescale vertrieben wurde.

2004 schlossen sich mehrere Firmen unter Power.org zusammen. Das Design des PowerPC 450[3] und des Pegasos wurde offengelegt[4] und diePowerArchitecturePlatformReference, kurzPAPR, lösteCHRP (bzw. diePowerPC Platform) als Plattform-Spezifikation ab.

Am 6. Juni 2005 kündigte Apple an, die PowerPC-Architektur aufzugeben und künftig PC-Systeme mitx86-Architektur mit Prozessoren vonIntel zu fertigen. (Ab 2020 begann der Übergang zurArm-Architektur, wobei Apple die Prozessoren selbst entwickelt und beiTSMC fertigen lässt.)

In einem am 6. Dezember 2005 veröffentlichten Interview bekräftigte der CEO von Freescale, Michel Mayer, u. a. als Konsequenz hieraus die Entscheidung, die PowerPC-Baureihe ggf. umzubenennen und sich bei der weiteren Vermarktung nicht weiter um den Desktop-/Laptop-Markt zu kümmern.

Auf der Ende Juni 2005 abgehaltenen 20.Internationalen Supercomputer-Konferenz ISC 2005 zeigte sich außerdem, dass sechs der zehn zu diesem Zeitpunkt schnellsten Computer der Welt auf PowerPC basierten, davon fünf auf dem PowerPC 440 (eServer BlueGene).[5]

Der Schwerpunkt der Einsatzgebiete der PowerPC-Architektur verlagert sich somit an die beiden Enden der Skala: den Bereich eingebetteter Systeme einerseits und den Hochleistungsserverbereich andererseits.

2013 wurde mit derOpenPOWER Foundation eine Allianz zur gemeinsamen Fertigung von Power-basierten Produkten zwischen IBM, Google, Nvidia, Mellanox, Tyan[6] und Samsung[7] gegründet.

PowerPC-Generationen und -Modelle (Auswahl)

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
PowerPC 601 von IBM
Die eines PowerPC 603 von Motorola (XPC603FE75-2B)
Die eines PowerPC 603e von Motorola (XPC603EFE117MJ)
PowerPC 604e 233 MHz, montiert auf einerPhase5CyberStormPPC Karte fürAmiga-Rechner
Motorola XPC750ARX266PE
GEKKO im GameCube

Erste Generation G1

  • MPC601 – 50, 66, 80 und 100 MHz, 32 KByte Unified L1 Cache, L2 Cache bis 1 MByte; 0,6 µm Herstellungsprozess (1993, verwendet u. a. in der erstenPower-Mac-Generation)
  • MPC601+ – 110 und 120 MHz, sonst wie MPC601; 0,6 µm Herstellungsprozess
  • MPC602 – speziell für Embedded-Anwendungen (gemultiplexter Daten-/Adressbus); 0,6 µm Herstellungsprozess

Zweite Generation G2

  • MPC603 – 66 bis 80 MHz, 16 KByte (8 KByte Instruction, 8 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte; vor allem für den mobilen und „Low Cost“-Bereich; 0,5 µm Herstellungsprozess
  • MPC603e – 100 bis 200 MHz, ab 166 MHz 32 KByte L1 Cache (16 KByte Instruction, 16 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte (größere L1 Caches für bessere 68k Emulator-Performance); 0,5 µm Herstellungsprozess
  • MPC603ev – 225 bis 300 MHz, 32 KByte L1 Cache (16 KByte Instruction, 16 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte; 0,35 µm Herstellungsprozess
  • MPC604 – 100 bis 180 MHz, 32 KByte L1 Cache (16 KByte Instruction, 16 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte; der 604 war vor dem 603 erhältlich (1994) und der erste High End PowerPC; 0,5 µm Herstellungsprozess
  • MPC604e – 166 bis 233 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte; 0,35 µm Herstellungsprozess
  • MPC604r – 250 bis 375 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), L2 Inline-Cache bis 1 MByte; 0,25 µm Herstellungsprozess (300- und 350-MHz-Modell) oder 0,35 µm (250-MHz-Modell), Codename „Mach 5“ und „Helmwind“
  • MPC620 – 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 1 bis 128 MByte L2 Cache; die erste64-Bit-PowerPC-Implementierung (nicht POWER)
  • x704 BiCOMOS PowerPC Implementierung von Exponential Technologies (nie verfügbar)[8]

Dritte GenerationG3

  • MPC750 – 200 bis 366 MHz, 0,25 µm Herstellungsprozess, Codename „Arthur“, eingeführt 1997
  • MPC750CX – 350 bis 550 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 256 KByte on-Chip L2 Cache, 0,18 µm Herstellungsprozess; Codename „Sidewinder“
  • MPC750CXe – 400 bis 700 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 256 KByte on-Chip L2 Cache, L3 Cache extern möglich, 0,18 µm Herstellungsprozess; Codename „Anaconda“
  • MPC750FX – 600 bis 1000 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 512 KByte on-Chip L2 Cache, L3 Cache extern möglich, 0,13 µm Herstellungsprozess; Codename „Sahara“
  • MPC750GX – 733 bis 1000 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 1024 KByte on-Chip L2 Cache, L3 Cache extern möglich, 0,13 µm Herstellungsprozess; Codename „Gobi“
  • Gekko 485 MHz (verwendet imNintendoGameCube)
  • RAD750 – Strahlungsresistente Version für Anwendungen in derRaumfahrt

Vierte GenerationG4

  • MPC7400 – 350 bis 500 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, maximal 2 MByte L2 Cache (ECC und non-ECC), Verlustleistung max. 11 Watt, erster PowerPC mitAltiVec, Codename „Max“
  • MPC7410 – 400 bis 550 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, maximal 2 MByte L2 Cache (ECC und non-ECC), Verlustleistung max. 11 Watt
  • MPC7441 – 600 und 700 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 KByte L2 Cache on Chip, maximal 2 MByte L3 Cache; Low Power-Version des 7450/7451
  • MPC7445 – 600 bis 1000 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 KByte L2 Cache on Chip, Verlustleistung max. 26 Watt
  • MPC7447 – 600 bis 1267 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 oder 512 KByte L2 Cache on Chip, Verlustleistung max. 26 Watt, kein L3 Cache
  • MPC7447A – 600 bis 1420 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 512 KByte L2 Cache on Chip, Verlustleistung max. 29 Watt
  • MPC7448 – 600 bis 2000 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 1024 KByte L2 Cache mitECC on Chip, Verlustleistung ca. 10 Watt bei 1,5 GHz
  • MPC7450 – 533 bis 867 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, Codename „Voyager“
  • MPC745 – 300 bis 350 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, Verlustleistung max. 5,3 Watt
  • MPC7451 – 533 bis 867 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 KByte L2 Cache on Chip, maximal 2 MByte L3 Cache
  • MPC7455 – 600 bis 1425 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 KByte L2 Cache on Chip, maximal 2 MByte L3 Cache, Verlustleistung max. 45 Watt, Codename „Apollo“
  • MPC7457 – 600 bis 1333 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 512 KByte L2 Cache on Chip, maximal 2 MByte L3 Cache, Verlustleistung max. 25 Watt
  • MPC755 – 300 bis 400 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, maximal 1 MByte L3 Cache, Verlustleistung max. 8 Watt

Fünfte GenerationG5

  • 970 – 64-Bit-Implementierung, abgeleitet vom IBM POWER4, erweitert um VMX (IBMs Äquivalent zu MotorolasAltiVec) mit 1,4 GHz, 1,6 GHz, 1,8 GHz, und 2,0 GHz Taktfrequenz (2003)
  • 970FX – mit bis zu 2,5 GHz Taktfrequenz (2004), von Apple auf 2,7 GHz übertaktet
  • 970MP – Dual Core mit 1,4 bis 2,5 GHz Takt (2005); Codename „Antares“
  • 970GX – bis zu 3 GHz Takt. Bei 1,6 GHz 16 W Leistungsaufnahme, 85 W bei 3 GHz (2006)

Betriebssysteme

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Die meisten aktuellen Versionen der gelisteten Betriebssysteme haben heute (Stand: 2026) keine (offizielle) Unterstützung für die PowerPC-Architektur mehr, da der PowerPC-Prozessor auch nicht mehr in aktuellenDesktop-Systemen,Workstations undServern zu finden ist. Es gibt jedoch Versionen fürEmbedded-Systeme und inoffiziellePorts für ältere PowerPC-Desktop-Computer (wie etwa die ApplePower-Macintosh-Reihe).

Weblinks

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
Commons: PowerPC – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
  1. Daniel Tabak:RISC Systems and Applications. Research Studies Press, University of California 1996,ISBN 978-0-471-96027-0,S. 148 (englisch, 435 S.,eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche):“It should be noted that the PowerPC architecture was designed from the beginning with future 64-bit implementations in mind. The PowerPC architecture was defined as a 64-bit architecture with a 32-bit subset.” 
  2. Stephan Ehrmann: WWDC: Apple steigt um auf Intel-Architektur. In:Heise online. 6. Juni 2005 (4. Update). Abgerufen am 9. März 2016.
  3. Mattias Hermannstorfer: Forscher erhalten Einblick in PowerPC-Spezifikationen. In:Heise online. 15. Dezember 2005. Abgerufen am 13. Februar 2022.
  4. Mattias Hermannstorfer: Design des PowerPC-Mainboards Pegasos veröffentlicht. In:Heise online. 12. Januar 2006. Abgerufen am 13. Februar 2022.; Zitat: „Die vollständige Designunterlagen für das PowerPC-basierte Mainboard Pegasos lassen sich nun von der Webseite der PowerPC-Community Power.org herunterladen.“.
  5. Andreas Stiller: Top500 der Supercomputer: IBM dominiert. In:Heise online. 22. Juni 2005 (Bericht über die 20. internationale Supercomputer-Konferenz „ISC 2005“ in Heidelberg). Abgerufen am 9. März 2016.
  6. Christof Windeck: IBM sucht neue Kunden für Power-Prozessoren. In:Heise online. 6. August 2013. Abgerufen am 13. Februar 2022.
  7. Christof Windeck: Samsung tritt der OpenPOWER-Foundation bei. In:Heise online. 13. Februar 2014. Abgerufen am 13. Februar 2022.
  8. Carsten Meyer: Exponential zeigt X704-Mac mit 450 MHz. In:Heise online. 15. März 1997. Abgerufen am 9. März 2016.
  9. Hyperion Entertainmenthttps://www.hyperion-entertainment.biz
  10. https://www.sciopta.com SCIOPTA; RTOS.
Konzepte

ASIC •SoC •FPGA (CLB) •CPLD •EPLD •PLA •PAL •GAL •PSoC •Reconfigurable Computing (Xputer) •Soft microprocessor •Circuit underutilization •High-level synthesis •Hardwarebeschleunigung

Programmiertechnik

Masken-programmiert •Antifuse •EPROM •E²PROM •Flash •SRAM

Programmiersprachen

Verilog(A,AMS) •VHDL(AMS,VITAL) •SystemVerilog(DPI) •SystemC •AHDL •Handel-C •PSL •UPF •PALASM •ABEL •CUPL •OpenVera •C to HDL •Flow to HDL •MyHDL •JHDL •ELLA

Hersteller

Accellera •Achronix •Altera (Intel) •AMD (Xilinx) •Aldec •Bitmain •Cadence •Duolog •Forte •Infineon (Cypress) •Lattice •Mentor Graphics •Microchip Technology •Signetics •Synopsys(Magma,Virage Logic) •Texas Instruments •Tabula •

Produkte
Hardware

Stratix •Agilex •Cyclone •Arria •Max •Kintex •Zynq •Virtex •iCE

Software

Intel Quartus Prime •Xilinx ISE •Xilinx Vivado •ModelSim •VTR

IP
Proprietär

ARC •Arm Cortex-M •PowerPC •LEON •LatticeMico8 •MicroBlaze •PicoBlaze •Nios •Nios II

Open-Source

JOP •LatticeMico32 •OpenCores •OpenRISC •RISC-V •Zet

Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=PowerPC&oldid=264336431
Kategorien:

[8]ページ先頭

©2009-2026 Movatter.jp