PowerPC (Performance Optimization With Enhanced RISC - Performance Computing), prescurtatPPC, este o arhitectură pentrumicroprocesoare de tipRISC derivate din arhitectura procesoruluiIBM POWER. PowerPC a fost specificată prima dată în anul 1991 de către consorțiulAIM al firmelorApple,IBM șiMotorola. Procesoarele PowerPC urmau să fie proiectate și produse în comun de IBM și Motorola și utilizate pe computerele Apple și pe piațasistemelor înglobate. Din 2004, arhitectura a fost administrată de fundația Power.org, iar din anul 2007 descendenta din acest consorțiu este firmaFreescale. Începând cu 2019, Power Foundation este administrat deLinux Foundation, ale cărui seturi de design și instrucțiuni sunt sub licențăOpen Source.
Arhitectura PowerPC este flexibilă pentru că oferă multe opțiuni preț/performanță funcție deaplicație și scalabilă cu avantajele unei tehnologii continue. Procesoarele PowerPC au fost proiectate pentru o scară largă de sisteme cum ar fi:calculatoare personale,controllere intregrate,stații de lucru,multiprocesare, procesoare pentru sistememainframe.
Rădăcinile PowerPC provin de laIBM 801, unul dintre primele procesoare pe arhitectura RISC, proiect de cercetare condus deJohn Cocke la mijlocul anilor '70.Cipurile bazate pe IBM 801 au fost utilizate într-o serie de produse IBM, în cele din urmă încorporate în procesorulROMP cu 16 registre utilizat în stația de lucruIBM RT. RT a avut însă performanțe dezamăgitoare și IBM a început în perioada 1982-1984 un proiect pentru a construi cel mai rapid microprocesor de pe piață. Această nouă arhitectură pe64 biți a devenit cunoscută sub numele de „AMERICA architecture”. Rezultatul a fost arhitecturaPOWER (Performance Optimization With Enhanced RISC), introdusă cu sistemulRS/6000 în anul 1990. La început, s-a folosit arhitectura setului de instrucțiuniIBM POWER ISA, care a evoluat în PowerPC în generațiile ulterioare și apoiPower ISA, dezvoltată deOpenPOWER Foundation. Microprocesorul original POWER, una dintre primele implementări RISC superscalare, a fost de înaltă performanță, dezvoltând tehnologia multi-cip.
La începutul anului 1991, IBM în colaborare cu Apple dezvoltă cipul de microprocesor POWER1 RSC (RISC Single Chip), ce a condus la apariția unei familii de microprocesoare cu un singur cip bazat pe arhitectura POWER. La această colaborare s-a aliat și Motorola formând alianța AIM. După doi ani de dezvoltare, a rezultat PowerPC ISA urmată de versiunea modificată a arhitecturii RSC, PowerPC.
Pentru a dezvolta viitoarele microprocesoare PowerPC, AIM au pus în funcțiune în 1992 centrul de cercetare Somerset Design Center înAustin,Texas. Primul microprocesor PowerPC a fost PowerPC 601, din familiaPowerPC 600 (G1), bazate pe procesorul IBM cu un singur cip. A fost proiectat ca procesor de tranziție de la arhitectura POWER la arhitectura PowerPC și implementează un superset de caracteristici atât POWER, cât și PowerPC. Procesorul PowerPC 601 a fost utilizat în computerele Apple Macintosh, IBM și sisteme înglobate.
A urmat curând a doua generație PowerPC G2 cu seriaPowerPC 600: PowerPC 603, PowerPC 604 și PowerPC 620, primul procesor PowerPC pe 64 biți.
Concomitent cu dezvoltarea PowerPC, în 1994 a fost creată platforma PReP (PowerPC Reference Platform). Aceasta conține un set de specificații tehnice pentru a permite producătorilor de hardware conceperea de computere bazate pe procesoare PowerPC capabile să ruleze multiple sisteme de operare: Windows NT, OS/2, BeOS, Solaris, Taligent șiIBM AIX. Sistemele PReP nu au fost niciodată populare, cu excepția câtorva unități RS/6000 bazate pe AIX.
PReP a fost ulterior înlocuit de CHRP (Common Hardware Reference Platform) în 1995. Spre deosebire de PReP, CHRP a încorporat elemente ale arhitecturii Power Macintosh și suport pentru sistemele de operareClasic Mac OS șiNetWare, în plus față de cele patru sisteme de operare care au fost portate de la PreP.
A treia generație de microprocesoarePowerPC G3 seria PowerPC 7xx pe32 biți, a fost introdusă pe 10 noiembrie 1997. La fel ca procesoarele anterioare de a doua generație, au fost dezvoltate în comun de Apple, IBM și Motorola. Procesoarele PowerPC G3 au fost utilizate în computerelePowerBook G3,iMac,iBook și în mai multe desktopuri sub numelePower Macintosh G3. Consumul redus de energie și dimensiunile mai mici, au făcut ca procesoarele să fie ideale pentru utilizarea în sisteme înglobate, imprimante, routere, dispozitive de stocare, laptopuri, console de jocuri video, iar ultimii membri ai familiei au fost montați pe modeleleiBook G3. Un model al acestui procesor, special adaptat condițiilor de vid spațial a fost folosit în sondaMars Reconnaissance Orbiter.
PowerPC G4 este termenul folosit de Apple Computer pentru familia de microprocesoare PowerPC 74xx de 32 biți din a patra generație. Au debutat în august 1999 cu PowerPC 7400 pe computerele Macintosh precumPowerBook G4,iBook G4,Power Mac G4 șiPower Mac G4 Cube. Au fost folosite și îneMac, prima generațieXserve, prima generațieMac mini șiiMac G4. Procesorul PowerPC 7447 a funcționat și pe platformele Genesi PegasosPPC și Genesi EfikaPPC.[1]
Seria PowerPC G5 introdusă în 2002, a inclus procesoarelePowerPC 970, PowerPC 970FX și PowerPC 970MP pe 64 biți de la IBM. Acestea au fost utilizate în computerelePower Mac G5 șiiMac G5.
În 2004, Motorola a întrerupt producția de microprocesoare, mutând dezvoltarea și producția la o companie separată numităFreescale Semiconductor. În aceeași perioadă, IBM a ieșit de pe piața procesoarelor pentru sisteme înglobate pe 32 biți prin vânzarea liniei sale de produse PowerPC cătreApplied Micro Circuits Corporation (AMCC) și concentrându-se asupra proiectelor de cipuri pe 64 biți.
La 6 iunie 2005, Apple a anunțat că renunță la arhitectura PowerPC și va produce în viitor sisteme PC cu procesoareIntelx86.
PowerPC e700 sau NG-64 (Next Generation 64-bit) au fost numele de cod ale primelor nuclee de procesor RISC încorporate pe 64 biți ale Freescale. În iunie 2010 Freescale a lansat un nucleu cu specificații similare numit PowerPC e5500.[2][3]
Arhitectura generală PowerPC este o arhitectură superscalară, în care mai multe instrucțiuni diferite pot fi executate simultan de către unități independente. PowerPC este o arhitectură completă pe 64 de biți care are un subset de 32 de biți. Arhitectura permite atât versiunile pe 32, cât și pe 64 de biți ale procesoarelor PowerPC, dar toate procesoarele sunt necesare pentru a sprijini cel puțin programele pe 32 de biți. Arhitectura definește un comutator de mod pe 32/64 de biți controlabil din codul de supraveghere care permite implementarea procesorului pe 64 de biți să ruleze programe pe 32 de biți. Varianta pe 32 bit (PP32), este IBM "Subset". PowerPC acceptă o gamă variată de memorie: centrală, cache, ierarhizată etc. Prin construcție, realizează funcțiile unui sistem multiprocesor, ceea ce garantează eficiența lor.[4]Microprocesoarele de tip PowerPC pot opera cu numere cuvirgulă mobilă însimplă saudublă precizie. Modul lor de calcul privitor la ordinea de prelucrare a octeților este în generalBig-Endian, iar unele din ele pot fi comutate la modulLittle-Endian. Aproape toate procesoarele mai noi conțin și posibilitatea de calcul vectorialAltiVec, proiectată și realizată de Motorola, sau cea numită VMX de la IBM.
Arhitectura PowerPC păstrează același model de programare de bază și atribuiri de instrucțiuni opcode ca și arhitectura POWER. Arhitectura PowerPC definește următoarele caracteristici:
Unele dintre modificările mai semnificative făcute în trecerea de la arhitecturile POWER la arhitecturile PowerPC includ următoarele:
Aceste schimbări au dus la o nouă arhitectură, denumită oficial PowerPC Architecture, care va sta la baza produselor de generația următoare nu numai de la cele trei companii fondatoare, ci și de la un număr mare de alte companii.[5]
PowerPC G1
PowerPC G2
PowerPC G3
PowerPC G4
PowerPC G5
Noua generație de procesoare PowerPC, cu numele planificat POWER6, este concepută pentru a funcționa cu ceasuri în gama de 4GHz … 5 GHz și va oferi funcționalitatea simultană MultiThreading.
AMCC
Culturecom
IBM
PA Semi
Xilinx
Sisteme înglobate
Arhitectura PowerPC este utilizată în prezent ca bază pentru o mare varietate de microprocesoare compatibile cu instrucțiuni. Unul dintre procesoarele de tip PowerPC încă folosit esteIBM PPC970FX, cu care sunt echipate calculatoareleApple MacintoshG5, care ajung până la frecvențe de 2,7 GHz. Cel mai nou procesor din familia PowerPC este procesorul cu două nuclee (engleză:dual core)IBM PPC970MP; el se folosește actualmente la computerele de tip Apple PowerMac G5, și anume începând de la 2,0 și 2,3 GHz, și până la 2,5 GHz în cel mai rapid model PowerMac G5 Quad 2,5.
Pe lângă Apple Macintosh procesoarele de tip PowerPC mai sunt utilizate și pentru calculatoarele de tip IBMpSeries (RS/6000) și IBMBlade JS20, apoi în calculatoareleMotorolaPowerStack, la sistemele de jocuriNintendoGameCube șiWii, apoi dreptCell înPlaystation 3 a firmeiSony, precum și laXbox 360 al luiMicrosoft și în multe altesisteme înglobate. De asemenea ele mai fac parte constituentă din următoarele calculatoare și aparate:Amiga, GenesiPegasos, Eyetech AmigaOne, receiverele digitaled-box 2 (PPC823),Dreambox (PPC405) și multe alte receivere. Până și cel mai modern avion de luptă american de tipLockheed Martin F-22 conține sisteme cu procesoare cu arhitectura PowerPC.
În domeniul militar, avionul de luptă american de tipLockheed Martin F-22 conține sisteme cu procesoare cu arhitectura PowerPC, iar avionul multirol francezDassault Rafale, are centrala de integrare si fuziune de date (MDPU - Modular Data Processing Unit), construită de Thales, compusă de 18 LRU (Line Replaceable Unit) bazate pe microprocesorul PowerPC.
