PowerPC G4

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 17. maaliskuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 4 muokkausta .

PowerPC G4  on Apple Computersin käyttämä nimitys kuvaamaan neljännen sukupolven 32-bittisiä PowerPC -mikroprosessoreita . Sovelletaan useisiin (vaikkakin läheisesti toisiinsa liittyviin) Freescale -prosessorimalleihin , jotka olivat aiemmin osa Motorolaa .

Macintosh-tietokoneet , kuten PowerBook G4- ja iBook G4- kannettavat sekä Power Mac G4- ja Power Mac G4 Cube -tietokoneetottaa nimensä prosessorilta. PowerPC G4:ää käytettiin myös eMacissa , ensimmäisen sukupolven Xservessä , ensimmäisen sukupolven Mac Minissä ja iMacsissa ennen PowerPC 970 :n julkaisua .

Apple lopetti kokonaan G4-työpöytämallien sarjan sen jälkeen, kun IBM :n valmistama 64-bittinen PowerPC 970 valittiin sen PowerPC G5:n perustaksi . Viimeisin G4:ää käyttänyt malli oli Mac Mini , joka tulee nyt Applen M1 - prosessorin kanssa . PowerBook G4 on korvattu Intel-pohjaisella MacBook Prolla .

PowerPC G4 - prosessorit ovat suosittuja myös muissa tietokonejärjestelmissä , kuten Amiga , Pegasos tai Genesi . Pöytätietokoneen lisäksi PowerPC G4 on suosittu sulautetuissa ympäristöissä, kuten reitittimissä, tietoliikennekytkimissä, kuvantamisessa, mediankäsittelyssä, ilmailutekniikassa ja armeijassa, joissa käytetään AltiVeciä ja SMP :tä .

PowerPC 7400

PowerPC 7400 (koodinimi "Max") debytoi elokuussa 1999 ja oli ensimmäinen prosessori, joka sai nimen "G4". Siru toimii taajuuksilla 350-500 MHz ja sisältää 10,5 miljoonaa transistoria, jotka on valmistettu Motorolan 0,20 mikronin HiPerMOS6-prosessitekniikalla. Suulakkeen pinta-ala on 83 mm² ja liitännät on valmistettu kuparista.

Motorola lupasi Applelle toimittaa prosessorit 500 MHz:iin asti, mutta suorituskyky oli aluksi liian alhainen. Tämä pakotti Applen luopumaan mainostetuista 500 MHz Power Mac G4 -malleista. Power Mac -sarjaa alennettiin rajusti 400, 450 ja 500 MHz:stä 350, 400 ja 450 MHz:iin samalla kun siruun liittyviä ongelmia selvitettiin. Tapaus aiheutti erimielisyyden Applen ja Motorolan välillä, ja kuulemma sai Applen kääntymään IBM:n puoleen saadakseen apua Motorola 7400 -linjan tuotannon lisäämiseksi [1] . 500 MHz malli otettiin uudelleen käyttöön 16. helmikuuta 2000.

Suuren osan 7400:n suunnittelusta on tehnyt Motorola tiiviissä yhteistyössä Applen ja IBM:n kanssa . IBM, AIM-allianssin kolmas jäsen, kehitti sirun Motorolan kanssa Somerset-suunnittelukeskuksessaan, mutta päätti olla rakentamatta sitä, koska se ei nähnyt tuolloin tarvetta vektorikäsittely-yksikölle. Lopulta G4-arkkitehtuurin suunnittelu sisälsi 128-bittisen vektoriprosessointiyksikön, jonka Motorola oli nimennyt AltiVeciksi, kun taas Applen markkinoinnissa sitä käytettiin nimellä "Velocity Engine".

PowerPC 970 (G5) oli ensimmäinen IBM:n prosessori, joka otti käyttöön VMX/AltiVecin, jossa IBM käytti uudelleen vanhaa 7400-mallia, joka oli jäänyt pois työskentelystä Motorolan kanssa Somersetissä. Xbox 360 : n Xenon -prosessori käyttää myös VMX:ää, ja lisäksi Microsoftille on tehty omat laajennukset. Vuonna 2007 esitelty POWER6 on IBM:n ensimmäinen "isorautainen" prosessori, joka ottaa käyttöön myös VMX:n.

AltiVec-lohkolla 7400-mikroprosessori voi suorittaa yhden tarkkuuden (32-bittisiä) liukulukuja neljään suuntaan sekä 16, 8, 16 tai 32 bitin kokonaislukulaskelmia neljään suuntaan yhdessä syklissä. Lisäksi vektorinkäsittely-yksikkö on superskalaarinen ja voi suorittaa kaksi vektorioperaatiota samanaikaisesti. Verrattuna aikaisiin Intel x86 -mikroprosessoreihin tämä ominaisuus paransi merkittävästi AltiVec-lohkoa hyödyntäviä sovelluksia. Esimerkkejä ovat Adobe Photoshop , joka käyttää AltiVec-lohkoa tehosteiden ja siirtymien nopeuttamiseen, ja Applen iLife -ohjelmisto, joka käyttää tätä lohkoa tiedostojen tuomiseen ja muuntamiseen lennossa.

Lisäksi 7400:ssa on laajennettu tuki symmetriselle monikäsittelylle (SMP) Enhanced Cache Coherence Protocol (MERSI) -protokollalla ja 64-bittisellä liukulukuyksiköllä (FPU), joka on osittain lainattu 604-sarjasta. 603-sarjassa oli 32-bittinen FPU, joka vaati kaksi kelloa 64-bittisen liukulukuaritmeettisen suorittamiseen.

PowerPC G4 -perhe tukee kahta väylätekniikkaa: vanhempaa 60x-väylää, jonka se jakaa PowerPC 600- ja PowerPC 7xx -perheiden kanssa, sekä nykyaikaisempaa MPX-väylää. 60x-väylää käyttävät laitteet voivat olla yhteensopivia 6xx- tai 7xx-suorittimien kanssa, mikä tarjoaa laajan valikoiman tarjouksia ja selkeän ja halvan päivityspolun minimaalisilla yhteensopivuusongelmilla. 7xx- ja 7xx-tietokoneiden järjestelmäohjaimia valmistaa pääasiassa kaksi yritystä: Tundra Tsi1xx-ohjaimillaan ja Marvell Discovery-ohjaimillaan.

PowerPC 7410

PowerPC 7410 "Nitro" on 7400:n tehotehokas versio, mutta se valmistettiin 180 nm:iin 200 nm:n sijaan. Kuten 7400:ssa, siinä on 10,5 miljoonaa transistoria. Se debytoi PowerBook G4:ssä 9. tammikuuta 2001.

Siru lisäsi mahdollisuuden käyttää koko välimuistia tai puolta siitä nopeana ei-välimuistina, joka on kartoitettu prosessorin fyysiseen osoiteavaruuteen käyttäjän pyynnöstä. Tätä ominaisuutta ovat käyttäneet sulautettujen järjestelmien toimittajat, kuten Mercury Computer Systems.

PowerPC 7450

PowerPC 7450 "Voyager"/"V'ger" oli G4-prosessorin ainoa merkittävä uudistus. 33 miljoonan transistorin siru laajensi merkittävästi 7400:n suoritusputkea (vähintään 7 vs. 4-portaista) korkeampien kellonopeuksien saavuttamiseksi, paransi käskyjen läpäisykykyä (3 + haaraa vs. 2 + haaraa jaksoa kohden) korkeamman käskyviiveen kompensoimiseksi, korvasi ulkoisen välimuistin L2. (enintään 2 Mt 2-suuntaista assosiatiivista, 64-bittistä datapolkua) integroitua kohden (256 kt 8-suuntainen assosiatiivinen joukko, 256-bittinen datapolku), tuettu ulkoinen L3-välimuisti (jopa 2 Mt 8-suuntainen joukko assosiatiivista, 64-bittinen datapolku) ja siinä oli monia muita arkkitehtonisia parannuksia. AltiVec-lohkoa on parannettu mallissa 7450; yhden vektorin permutaatiokäskyn ja yhden vektorin ALU-käskyn (yksinkertainen int, kompleksinen int, float) suorittamisen sijaan, kuten mallissa 7400/7410, 7450 ja sen seuraajat Motorola/Freescalesta voivat suorittaa samanaikaisesti kaksi mielivaltaista vektorikäskyä (permute, yksinkertainen int, monimutkainen int, float). Se esiteltiin päivitetyn Power Mac G4:n kanssa 9. tammikuuta 2001. Motorola julkaisi välijulkaisun, 7451, koodinimeltään "Apollo 6", kuten 7455. Varhaiset AmigaOne XE -tietokoneet toimitettiin 7451-prosessorilla.

745x:n suunnittelussa tehdyt parannukset ovat antaneet sille lempinimet G4e tai G4+, mutta nämä eivät ole koskaan olleet virallisia nimityksiä.

PowerPC 7445 ja 7455

PowerPC 7455 "Apollo 6" esiteltiin tammikuussa 2002. Siinä oli laajempi, 256-bittinen siruvälimuisti, ja se valmistettiin Motorolan 0,18 µm (180 nm) HiPerMOS-prosessilla kupariliitännöillä ja SOI:lla. Se oli ensimmäinen Apple-tietokoneen prosessori, joka rikkoi 1 GHz:n rajan. Malli 7445 on sama siru ilman L3-välimuistirajapintaa. 7455:tä käytetään AmigaOne XE G4:ssä ja kaksiytimisessä 1 GHz:n Power Mac G4:ssä (Quicksilver 2002).

PowerPC 7447 ja 7457

PowerPC 7447 "Apollo 7" on pieni parannus 7450/55:een verrattuna, siinä on 512 kt L2-välimuistia ja se on valmistettu 130 nm:n SOI-prosessilla, joten se kuluttaa vähemmän virtaa. Siinä on 58 miljoonaa transistoria. 7447A:lla, joka esitteli sisäänrakennetun lämpödiodin sekä DFS:n (Dynamic Frequency Scaling), Freescale pystyi saavuttamaan hieman korkeammat kellotaajuudet. 7457:ssä on ylimääräinen L3-välimuistiliitäntä, joka tukee jopa 4 megatavua L3-välimuistia verrattuna 7455:n ja 7450:n tukemaan 2 megatavuun. Sen taajuuden skaalaus kuitenkin pysähtyi, kun Apple valitsi 7447:n 7457:n sijaan, vaikka 7457 oli seuraaja. 7455:een L3-välimuistilla, jota Apple on käyttänyt aiemmin.

Ainoat yritykset, jotka tarjoavat 7457:n päivityksinä Power Mac G4:lle, iMac G4:lle ja Power Mac G4 Cubelle, ovat Giga Designs, Sonnet Technology, Daystar Technology (he käyttävät vain 7457:ää iMac G4 -päivityksiin) ja PowerLogix. Genesin Pegasos-tietokonealusta käyttää myös 7447:ää Pegasos-II/G4:ssä.

7457:ää käytetään usein AmigaOne XE -prosessorimoduulin korjaamiseen; jotkin AmigaOS-ohjelmat, joihin on asennettu 7457, saattavat sekoittaa AmigaOnen Pegasos II -tietokoneeseen, koska Eyetech ei koskaan julkaissut virallista 7457-korttia.

PowerPC 7448

PowerPC 7448 "Apollo 8" on evoluutio PowerPC 7447A:sta, joka julkistettiin ensimmäisessä Freescale Technology Forumissa kesäkuussa 2005. Parannuksia olivat korkeampi kellotaajuus (jopa 1,7 GHz) virallisesti ja helposti jopa 2,4 GHz ylikellotuksen ansiosta, suurempi 1 Mt:n L2-välimuisti, nopeampi 200 MHz etupuolen väylä ja pienempi virrankulutus (18 W 1,7 GHz). Se valmistettiin 90 nm:n prosessilla kupariliitännöillä ja SOI:lla.

Muistiinpanot

  1. ↑ Motorola  ja IBM paljastavat PowerPC-suunnitelmat  ? . Macworld . Haettu 29. marraskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 29. marraskuuta 2021.