15. Архитектура Power

Архитектура Power разрабатывается компанией IBM с конца 1980-х годов.

В ее основе лежат принципы RISC-архитектуры:

фиксиро­ванный формат команд, регистровые операции,

однотактовое выполне­ние команд, простые способы адресации,

большой регистровый файл.

В то же время имеется несколько существенных особенностей, отличаю­щих данную архитектуру от архитектур других RISC-процессоров.

К ним относятся:

"независимый набор регистров для каждого из исполнитель­ных устройств;

включение в систему отдельных CISC-подобных инст­рукций (например, команды групповой загрузки/сохранения, команды манипуляции битовыми полями, смешанные команды умножения-сложения с плавающей точкой);

отсутствие механизма "задержанных пе­реходов" (т. е. опережающее выполнение команды, следующей за коман­дой условного перехода);

оригинальный способ реализации условных переходов (наличие разряда условного выполнения в коде операции ка­ждой команды и нескольких регистров условий).

Основной областью применения микропроцессоров с архитектурой являются высокопроиз­водительные серверы и суперкомпьютеры.

16. Архитектура PowerPc. Архитектура Сell

Архитектура PowerPC появилась в результате стремления разра­ботчиков применить созданную архитектуру Power и в менее производи­тельных, дешевых системах для персональных компьютеров и рабочих станций начального уровня.

Первый микропроцессор с данной архитектурой (PowerPC 601) появился в 1991 году в результате совместных усилий трех компаний: автора архитектуры Power - IBM, одного из лидеров в производстве пер­сональных компьютеров - Apple и производителя микропроцессоров для компьютеров Apple - Motorola.

В настоящее время архитектура PowerPC используется в микро­процессорах IBM и Motorola, применяемых в контроллерах, телекомму­никационном оборудовании, персональных компьютерах, серверах и ра­бочих станциях.

В то же время IBM продолжает самостоятельно разраба­тывать микропроцессоры с архитектурой Power, ориентированные на ис­пользование в высокопроизводительных мультипроцессорных системах.

В последних разработках Motorola и IBM новые архитектурные решения сочетаются с прогрессивной технологией производства микро­схем (медные соединения, SOI), позволяющей уменьшить размер кри­сталла, снизить энергопотребление и поднять тактовую частоту микро­процессоров.

К наиболее интересным разработкам последнего времени относятся микропроцессоры,

G3 (PowerPC 750/740), G4 (PowerPC 7400), G5 (PowerPC 970), Power 3, Power 4.

Технология обработки мультиме­дийных данных AltiVec, предложенная компанией Motorola, впервые бы­ла реализована в микропроцессоре PowerPC G4.

64-разрядный микро­процессор Power3 разработан компанией IBM как альтернатива высоко­производительным процессорам Intel и Alpha.

Микропроцессор Power 4 имеет систему команд IBM ISA, реализованную в ЭВМ RS/6000 и AS/400 и полностью совместимую с системой команд PowerPC.

Cell — микропроцессорная архитектура, совместно разработанная Sony, Toshiba и IBM, которые организовали альянс, известный как «STI». Разработка архитектуры и первые прототипы были созданы в STI Design Center за четырехлетний период с начала марта 2001 года с бюджетом, который, по заявлению IBM, составляет приблизительно 400 миллионов долларов США.^[1] Полное название архитектуры: Cell Broadband Engine Architecture, также сокращаемое как CBEA, или, в некоторых случаях, Cell BE. Cell совмещает ядро общего назначения архитектуры POWER с сопроцессорами^[2], которые значительно ускоряют обработку мультимедиа и векторных вычислений.

Архитектура Cell использует новую технологию когерентности памяти, на которую IBM зарегистрировала большое количество патентов. Эта технология ставит акцент на высокую производительность в пересчёте на один ватт. Пропускная способность памяти приоритетна по сравнению с латентностью, а пиковая пропускная способность ядра важнее простоты кода. Из-за этого Cell считается сложной платформой для разработки приложений. IBM предоставляет комплексную платформу разработчика, основанную на Linux, для помощи разработчикам в преодолении этих проблем.^[4]. Основной проблемой остаётся адаптация существующей программатуры под платформу Cell. Несмотря на все сложности, исследования показали, что Cell даёт преимущество в некоторых типах научных вычислений.^[5]

В ноябре 2006 года Дейвид Бейдер из Технического университета Джорджии был избран директором экспертного центра процессоров Cell STI. Этот центр предназначен для создания сообщества Cell-программистов и расширения поддержки Cell со стороны индустрии.

Характеристики

• Теоретическая производительность 218 GFlops

• 90 нм технологический процесс (первая ревизия)

• 234 млн. транзисторов

• 221 мм²

• частота 3,2—5,3 ГГц

• Напряжение 0,9—1,3 В

• Тепловыделение:

  • 80 Вт (4 ГГц, 1,1 В)

  • 180 Вт (5,3 ГГц, 1,3 В)

• Корпус BGA 42,5×42,5 мм

• 1236 контактов

• Межпроцессорная шина Flex I/O 32 ГБ/с на ввод, 44,8 ГБ/с на вывод.

• интегрированный двухканальный контроллер памяти XDR RAM 25 ГБ/с.