PowerPC G4 - PowerPC G4

PowerPC G4 это обозначение, используемое Компьютер Apple и Eyetech описать четвертое поколение 32-битного PowerPC микропроцессоры. Apple применила это название к различным (хотя и тесно связанным) моделям процессоров от Freescale, бывшая часть Motorola. Настоящее название этого семейства процессоров Motorola и Freescale - PowerPC 74xx.

Macintosh компьютеры, такие как PowerBook G4 и iBook G4 ноутбуки и Power Mac G4 и Power Mac G4 Cube все настольные компьютеры получили свое название от процессора. Процессоры PowerPC G4 также использовались в eMac, первое поколение Хсервы, первое поколение Mac Minis, а iMac G4 до введения PowerPC 970.

Apple полностью отказалась от серии G4 для настольных моделей после того, как она выбрала 64-разрядный процессор PowerPC 970 производства IBM в качестве основы для своей серии PowerPC G5. Последней настольной моделью, которая использовала G4, был Mac Mini, который теперь поставляется с Intel процессор. Последним портативным устройством, использовавшим G4, был iBook G4, но был заменен на Intel на базе MacBook. PowerBook G4 был заменен на процессор на базе Intel. MacBook Pro.

Процессоры PowerPC G4 также популярны в других компьютерных системах, таких как AmigaOne серии компьютеров и Pegasos из Genesi. Помимо настольных компьютеров, PowerPC G4 популярен во встраиваемых средах, таких как маршрутизаторы, телекоммуникационные коммутаторы, обработка изображений, обработка мультимедиа, авионика и военные приложения, где можно воспользоваться преимуществами AltiVec и это SMP возможности.

PowerPC 7400

PowerPC 7400 (под кодовым названием «Макс») дебютировал в августе 1999 года и стал первым процессором, носящим прозвище «G4». Чип работает на скоростях от 350 до 500. МГц и содержит 10,5 миллионов транзисторов, изготовленных по технологии Motorola HiPerMOS6 0,20 мкм. В умереть измеряет 83 мм² и особенности медные межсоединения.

Motorola пообещала Apple поставить детали с частотой до 500 МГц, но дает изначально оказался слишком низким. Это заставило Apple отозвать рекламируемые модели 500 МГц. PowerMac G4. Серия Power Mac была резко понижена с частот процессора 400, 450 и 500 МГц до 350, 400 и 450 МГц, а проблемы с чипом были устранены. Этот инцидент вызвал разрыв в отношениях между Apple и Motorola и, как сообщается, заставил Apple обратиться к IBM за помощью в повышении производительности линейки Motorola 7400.^[1] Модель 500 МГц была повторно представлена 16 февраля 2000 года.

Дизайн

Большая часть дизайна 7400 была разработана Motorola в тесном сотрудничестве с яблоко и IBM. IBM, третий член AIM альянс, разработала чип вместе с Motorola в своем конструкторском центре в Сомерсете, но предпочла не производить его, потому что тогда не видела потребности в блоке векторной обработки. В конечном итоге архитектура G4 содержала 128-битный блок векторной обработки с пометкой AltiVec от Motorola, в то время как маркетинг Apple назвал его «Velocity Engine».

В PowerPC 970 (G5) был первым процессором IBM, который реализовал VMX / AltiVec, для которой IBM повторно использовала старую конструкцию 7400, которая у них все еще была от конструкции, которую они сделали с Motorola в Сомерсете. В Ксенон ЦП в Xbox 360 также поддерживает VMX с добавленными проприетарными расширениями, разработанными специально для Microsoft. МОЩНОСТЬ6, представленный в 2007 году, является первым продуктом IBM »большой утюг «ЦП также внедрил VMX.

С блоком AltiVec микропроцессор 7400 может выполнять четырехсторонние вычисления с одинарной точностью (32-битные) с плавающей запятой или 16-битные 8-битные, 8-битные 16-битные или четырехсторонние 32-битные целочисленные вычисления за один цикл. Кроме того, блок векторной обработки суперскалярный, и может одновременно выполнять две векторные операции. В сравнении с Intel с x86 микропроцессоров в то время, эта функция предлагала существенный прирост производительности приложениям, разработанным для использования преимуществ устройства AltiVec. Некоторыми примерами являются Adobe Photoshop, в котором используется модуль AltiVec для более быстрого рендеринга эффектов и переходов, и Apple я жизнь пакет, который использует модуль для импорта и преобразования файлов на лету.

Кроме того, 7400 имеет расширенную поддержку симметричная многопроцессорная обработка (SMP) благодаря улучшенному протоколу согласованности кэша (МЕРСИ ) и 64-битный блок с плавающей запятой (FPU), частично полученный из 604 серии. В 603 серии имел 32-битный FPU, который занимал два такты выполнить 64-битный плавающая точка арифметика.

Семейство PowerPC G4 поддерживает две шинные технологии, более старая Автобус 60x который он разделяет с PowerPC 600 и PowerPC 7xx семейства и более совершенная шина MPX. Устройства, использующие шину 60x, можно сделать совместимыми с процессорами 6xx или 7xx, что дает широкий спектр предложений и простой и дешевый способ обновления при минимальном уровне проблем совместимости. В основном есть две компании, производящие системные контроллеры для компьютеров 7xx и 7xxx, Тундра с их контроллерами Tsi1xx и Марвелл с их контроллерами Discovery.

PowerPC 7410

PowerPC 7410 «Nitro» - это версия 7400 с низким энергопотреблением, но она была произведена с длиной волны 180 нм вместо 200 нм. Как и 7400, в нем 10,5 миллионов транзисторов. Он дебютировал в PowerBook G4 9 января 2001 г.

Чип добавил возможность использовать весь или половину своего кеша в качестве высокоскоростной некэшированной памяти, отображаемой в физическое адресное пространство процессора по желанию. Эта функция использовалась встроенные системы поставщики, такие как Компьютерные системы Mercury.

PowerPC 7450

Motorola PowerPC 7450 с частотой 800 МГц на модуле процессора Power Mac G4

Дизайн PowerPC G4e

PowerPC 7450 "Voyager" / "V'ger" был единственным значительным изменением конструкции процессора G4. Чип на 33 миллиона транзисторов значительно расширил конвейер выполнения 7400 (минимум 7 против 4 этапов), чтобы достичь более высоких тактовых частот, улучшил пропускную способность команд (3 + ветвление против 2 + ветвей за цикл), чтобы компенсировать более высокую задержку команд, заменен внешний кэш L2 (до 2 МБ, 2-сторонний ассоциативный набор, 64-битный путь к данным) со встроенным (256 КБ, 8-канальный ассоциативный набор, 256-битный путь к данным), поддерживал внешний кеш L3 (до 2 MB 8-полосный ассоциативный, 64-битный путь данных), а также многие другие архитектурные усовершенствования. Устройство AltiVec было улучшено с выпуском 7450; вместо выполнения одного вектора инструкция по перестановке и одна векторная инструкция ALU (простое int, сложное int, float) на цикл, например 7400/7410, 7450 и его последователи Motorola / Freescale могут одновременно выполнять две произвольные векторные инструкции (перестановка, простое int, сложное int, float). Он был представлен с 733 МГц Power Mac G4 9 января 2001 года. Motorola выпустила промежуточный выпуск модели 7451 под кодовым названием «Apollo 6», как и 7455. Ранний AmigaOne Компьютеры XE поставлялись с процессором 7451.

Усовершенствования дизайна 745x дали ему прозвища G4e или же G4 + но это никогда не было официальным обозначением.

PowerPC 7445 и 7455

Прототип образца 7445 EVT 1,25 ГГц на модели iMac G4 DVT

PowerPC 7455 "Apollo 6" был представлен в январе 2002 года. Он поставлялся с более широким, 256-битным внутренним каналом кэш-памяти и был изготовлен по технологии Motorola HiPerMOS 0,18 мкм (180 нм) с медными межсоединениями и ТАК ЧТО Я. Это был первый процессор в компьютере Apple, преодолевший отметку в 1 ГГц. 7445 - это тот же чип без интерфейса кэш-памяти третьего уровня. 7455 используется в AmigaOne XE G4 и двойной 1 ГГц Power Mac G4 (Quicksilver 2002)

PowerPC 7447 и 7457

PowerPC 7447 «Apollo 7» немного улучшен по сравнению с 7450/55, он имеет 512 КБ встроенной кэш-памяти L2 и был произведен в 130 нм процесс с SOI, следовательно, потребляет меньше энергии. В нем 58 миллионов транзисторов. С 7447A, который представил встроенный термодиод, а также DFS (динамическое масштабирование частоты ) Freescale смог достичь чуть более высоких частот.^{[требуется разъяснение ]} 7457 имеет дополнительный интерфейс кеш-памяти L3, поддерживающий до 4 МБ кеш-памяти L3, по сравнению с 2 МБ, поддерживаемыми 7455 и 7450. Однако масштабирование его частоты застопорилось, когда Apple решила использовать 7447 вместо 7457, несмотря на то, что 7457 был преемником 7455 с кеш-памятью L3, который Apple использовала раньше.

Единственные компании, которые предлагают 7457 в виде обновлений для Power Mac G4, iMac G4, и Power Mac G4 Cube это Giga Designs, Sonnet Technology, Daystar Technology (они используют 7457 только для обновлений iMac G4) и PowerLogix. В Pegasos компьютерная платформа от Genesi также использует 7447 в своих Pegasos-II / G4.

7457 часто используется для ремонта модуля ЦП AmigaOne XE;^[2]^[3]^[4]^[5] немного AmigaOS Программное обеспечение с установленным 7457 может ошибочно принять AmigaOne за компьютер Pegasos II, поскольку официальных плат 7457 никогда не выпускалось. Eyetech.

PowerPC 7448

PowerPC 7448 «Apollo 8» является развитием PowerPC 7447A, анонсированного на первом технологическом форуме Freescale в июне 2005 года. Улучшения заключались в более высоких тактовых частотах (до 1,7 ГГц) официально и легко до 2,4 ГГц через разгон, увеличенный 1 МБ кэш-памяти L2, более быстрая передняя шина на 200 МГц и более низкое энергопотребление (18 Вт на частоте 1,7 ГГц). Он был изготовлен по процессу 90 нм с использованием медных межсоединений и SOI.

Пользователями PowerPC 7448 были:

Daystar для своих обновлений PowerBook G4 из алюминия с высоким разрешением (в обновлениях Daystar из алюминия с низким разрешением PowerBook G4 использовался 7447A, а не 7448)
NewerTech для обновлений Power Mac G4
PowerLogix для обновления Power Mac G4 Cube
Cisco в модуле сетевого процессора NPE-G2 для своих маршрутизаторов 7200VXR ^[6]
Маршрутизатор Cisco 7201 ^[7]
Extreme Engineering Solutions для одноплатного компьютера XPedite6244 ^[8]
Aitech для своего одноплатного компьютера C104 CompactPCI ^[9]
Emerson Network Power для своего модуля PMC PmPPC7448 ^[10]

e600

В 2004 году Freescale переименовала ядро G4 в e600 и переключил свое внимание с обычных процессоров на высокопроизводительные встраиваемые SoC устройств и представила новую схему именования MPC86xx. 7448 должен был стать последним чистым G4, и он лег в основу нового ядра E600 с семиступенчатым конвейером из трех выпусков и мощным блок предсказания ветвления который обрабатывает до шестнадцати инструкций в неисправном порядке. Он имеет усовершенствованный блок AltiVec, способный ограничивать внеочередное исполнение и кэш L2 объемом 1 МБ.

Список устройств

Этот список представляет собой полный список известных разработок на базе G4 (за исключением новых разработок Core E600). Рисунки являются иллюстрациями и не в масштабе.

Имя	Производитель	Fab	Транзисторы	Размер умирают	Ядра	Часы	Кэш L2	Кэш L3	Упаковка	Введено
MPC7400	Motorola	0,20 мкм	10,5 млн	83 мм²	1	350–500 МГц	512–2048 кБ прочь умереть	н / д	360-контактный CBGA	1999
06K5319 10K8298	IBM	0,18 мкм	10,5 млн		1	400–500 МГц	512–2048 кБ прочь умереть	н / д	360-контактный CBGA	2000
MPC7410	Motorola Freescale	0,18 мкм	10,5 млн	52 мм²	1	400–550 МГц	512–2048 кБ прочь умереть	н / д	360-контактный CBGA 360-контактный CLGA	2001
MPC7450 MPC7451	Motorola	0,18 мкм	33 млн	106 мм²	1	500–867 МГц	256 кБ	0–2 МБ прочь умереть	483-контактный CBGA	2001
MPC7440 MPC7441	Motorola	0,18 мкм	33 млн	106 мм²	1	500–800 МГц	256 кБ	н / д	360 CBGA	2001
MPC7455	Motorola	0,18 мкм SOI	33 млн	106 мм²	1	600–1420 МГц	256 кБ	0–2 МБ прочь умереть	483-контактный CBGA	2002
MPC7445	Motorola	0,18 мкм SOI	33 млн	106 мм²	1	600–1420 МГц	256 кБ	0–2 МБ прочь умереть	360-контактный CBGA	2002
MPC7457	Motorola Freescale	0,13 мкм SOI	58 млн	98,3 мм²	1	867–1267 МГц	512 кБ	0–4 МБ прочь умереть	483-контактный CBGA	2003
MPC7447 MPC7447 / A	Motorola Freescale	0,13 мкм SOI	48,6 млн	83.9 мм²	1	600–1420 МГц 600–1600 МГц	512 кБ	н / д	360-контактный CBGA 360-контактный CLGA	2003 2004
MPC7448	Freescale	90 нм SOI	90 млн	58,44 мм²	1	1000–1700 МГц	1024 КБ	н / д	360-контактный CBGA 360-контактный CLGA	2005