martes, 19 de agosto de 2008

Arquitecturas de microprocesadores PowerPC

1. Historia

La filosofía RISC fue introducida por el científico informático John Cocke en la década de los años 70s. En 1980, IBM comienza el proyecto IBM 801 donde se derivaría el primer procesador RISC, el proyecto estuvo a cargo por John Cocke. Este procesador RISC ofreció un rendimiento bastante malo, lo cual obligó a IBM emprender el Proyecto América, con el cual logra crear el primer procesador de la arquitectura Power.

IBM PowerPC 601
IBM PowerPC 601

En 1991, IBM se da cuenta del potencial de su diseño Power y busca una alianza con Apple y Motorola para impulsar su creación entonces surge la alianza AIM (Apple, IBM y Motorola, actualmente Freescale) cuyo objetivo fue desbancar el dominio Microsoft e Intel que ofrecía sistemas basados en 80386 y 80486.

2. Implementaciones del PowerPC

El PowerPC ha sido una de las arquitecturas más extendidas gracias a su alto rendimiento y de gran implementación tecnológica. Es un pequeño listado de las implementaciones del PowerPC a lo largo de su historia.

2. 1. PowerPC 601

En 1993, aparece la primera generación PowerPC con el nombre clave PowerPC 601, fue desarrollada por la alianza Apple, IBM y Motorola. En Austin, fue el lugar donde desarrollaron el procesador, en el diseño utilizaron la interfaz de bus del Motorola 88110. El PowerPC 601 tuvo bastante éxito.

2. 2. PowerPC 7447

El PowerPC 7447 es un procesador de 32 bits de un solo núcleo que fue usado extensamente por Apple en sus líneas Powerbook, ibook y Mac mini desde finales del año 2003 hasta finales del 2005 justo antes de cambiar a procesadores Intel. Estos procesadores se usaron en velocidades de 1 Ghz en el Powerbook de 12" DVI hasta 1.67Ghz en el Powerbook de 15" y 17" dual layer. Estos últimos usaron una variación llamada 7447a. Apple denominó a este procesador como G4 al igual que las versiones anteriores como el 7455. Lo destacable de un procesador G4 era que incluía por primera vez el set de instrucciones Altivec o Velocity Engine como lo publicitaba Apple, el cual no estaba disponible en la generación anterior de procesadores conocidos como G3. El G5 o 750 también incluía este set de instrucciones pero era de 64 bits. El G5 consumía más energía que el G4 y se calentaba considerablemente más por lo que nunca fue utilizado en máquinas pequeñas o portátiles, por eso coexistió con el 7447.

Las diferencias entre el 7447 y el 7455 (su predecesor) es que el primero cuenta con el doble de caché secundario o L2 ayudando a mantener al procesador bien alimentado con instrucciones y datos.

2. 3. PowerPC 970

2. 4. Xenon

El Xenon es el núcleo de la consola Xbox 360 de Microsoft. Está basado en la ISA PowerPC, cuenta con tres núcleos independientes y simétricos a 3,2 GHz con 32 KiB de caché L1. Posee un caché L2 de 1024 KB a 1,6 GHz e implementa una derivación de las extensiones VMX, VMX128 (las mismas extensiones VMX, pero con 128 registros y capacidad de multihilo simultáneo). Proporciona una velocidad de bus a 5,4 GHz y hasta 21,6 GiB/s de ancho de banda.

2. 5. Cell Broadband Engine

En el 2001, Sony, Toshiba e IBM, comenzaron a desarrollar un procesador para servidores, consolas de videojuegos y equipos portátiles. El resultado fue el Cell Broadband Engine, su núcleo fue basado en el ISA Power cuenta con 8 coprocesadores que permiten acelerar de forma paralela las operaciones vectoriales y de multimedia. Las primeras versiones del Cell operan a frecuencias de 4,8 GHz (cabe mencionar que la Playstation 3 corre a 3,2 GHz y existen prototipos a 65 nm que trabajan a 6 GHz).

3. Plataformas que utilizan PowerPC

Este microprocesador está diseñado con base en la arquitectura POWER de IBM con algunos componentes tomados del microprocesador Motorola 68000 para darle compatibilidad con arquitectura de los ordenadores de Apple.

En ella pueden ser ejecutados, al menos, los sistemas operativos:

El 6 de junio de 2005, Steve Jobs confirmó el rumor que venía comentándose en aquellos días; Apple se cambiaba a Intel. La excusa de Jobs fue que los procesadores PowerPC padecen serios problemas de temperatura, etcétera. Para el asombro de todos los presentes a la WWDC 2005, Steve Jobs destacó que Mac OS X tuvo una "Doble vida secreta" ya que el mismo había sido compilado tanto para x86 como para PowerPC desde su primera versión.

Pero esto no significa que la arquitectura PowerPC se vaya a quedar en el olvido, pues la idea de IBM es seguir produciéndoselos a pesar de no contar ya con su mayor cliente, Apple[cita requerida]. Las videoconsolas de nueva generación más importantes: Microsoft Xbox 360, Sony PS3 Y Nintendo Wii van equipadas con un procesador de arquitectura PowerPC, aunque difieren en cuanto a potencia y composición.

La arquitectura PowerPC, además, mantiene un amplio uso en sistemas SoC (System On Chip) y sistemas empotrados en general, como por ejemplo los Mars Rovers de la misión Mars Exploration Rover de la NASA.

4. Listado de procesadores PowerPC

  1. 601 MPC601 50 y 66 MHz
  2. 602 productos para consumidor (bus de datos y direcciones multiplexados)
  3. 603 para ordenadores portátiles
  4. 603e
  5. 604
  6. 604e
  7. 620 la primera implementación de 64 bits
  8. x704 BiCOMOS implementación PowerPC por Exponential Technologies
  9. 750 G3 (1997) 233 MHz y 266 MHz
  10. 7400 G4 (1999) 350 MHz
  11. 750FX anunciado por IBM en 2001 y disponible en 2002 en 1 GHz.
  12. 970 G5 (2003) implementación 64-bit derivada del IBM PowerPC G4 en velocidades de 1,4 GHz, 1,6 GHz, 1,8 GHz, 1,9 GHz, 2,0 GHz, 2,1 GHz, 2,3 GHz, 2,5 GHz, y 2,7 GHz

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