PowerPC


PowerPC

PowerPC (PPC) ist eine 1991 durch ein Konsortium aus Apple, IBM und Motorola (heute: Freescale) – auch kurz AIM genannt – spezifizierte CPU-Architektur.

Der Name PowerPC ist ein Akronym, wobei Power für Performance optimization with enhanced RISC (Leistungsoptimierung durch verbessertes RISC) und PC für Performance Chip (Hochleistungs-Chip) steht.

Inhaltsverzeichnis

Technik und Einsatzgebiete

PowerPC ist heute eine 64-Bit-Prozessorarchitektur auf RISC-Basis, wobei auch 32-Bit-Versionen verfügbar sind (bei IBM „Subset“ genannt). PowerPC beherrschen Gleitkommazahlen doppelter und einfacher Genauigkeit und arbeiten im Big-Endian-Modus, manche Prozessormodelle können jedoch alternativ auf den Little-Endian-Modus umschalten. Fast alle Prozessoren neuerer Bauart verfügen auch über die von Motorola entwickelte AltiVec-Vektoreinheit oder das IBM-Äquivalent VMX. AltiVec wurde mit dem Power PC 7400 alias PowerPC G4 eingeführt. Der neueste Zugang zur Familie ist der Doppelkern-Prozessor IBM PPC970MP; der Vorläufer IBM PPC970FX kam in den Macintosh G5 mit bis zu 2,7 GHz Taktfrequenz zum Einsatz. Der IBM PPC970MP wurde in der letzten Generation der Power Mac G5 eingesetzt, und zwar mit 2,0 GHz und 2,3 GHz im kleinen und mittleren Modell sowie im Dual-Betrieb (vier Kerne) mit 2,5 GHz im Spitzenmodell Power Mac G5 Quad 2,5 GHz. Als Besonderheit weist der Gekko (CPU im GameCube) spezielle Befehle auf, mit denen paarweise einfach-genaue Gleitkommazahlen, die sich in Floatingpointregistern befinden, bearbeitet werden können. Die Opcodes der Befehle überschneiden sich mit denen der AltiVec-Befehle.

Computer

PowerPC-Prozessoren werden u.a. in der IBM pSeries (RS/6000) und im IBM Blade JS20 sowie in den Motorola-PowerStack-Rechnern eingesetzt. Seit 1996 basieren auch Amiga-Rechner faktisch auf PowerPC-Prozessoren, und auch kompatible Systeme wie der Pegasos-Rechner von Genesi und der AmigaOne von Eyetech setzen ihn ein.

Apple verwendete die Prozessoren zwischen 1994 und 2006, wechselte dann jedoch zu x86-Prozessoren von Intel.[1] Allerdings kaufte Apple im April 2008 die Firma P.A. Semi auf, die eine besonders stromsparende Variante der G5-Prozessoren entwickelte. Die Zielsetzung dieses Geschäftes war zunächst unklar, später stellte sich heraus, dass Apple den so eingekauften Sachverstand für die Entwicklung eigener Prozessoren nutzte.

Eingebettete Systeme

Auch in vielen eingebetteten Systemen kommen PowerPC-Prozessoren zum Einsatz.

Bei Heimanwendern sind dies zum Beispiel Digitalreceiver wie die d-box 2 (PPC823) oder die Dreambox (PPC405), sowie Spielekonsolen wie Nintendo GameCube und Wii, die Xbox 360 von Microsoft sowie (in Form des Cell) die PlayStation 3 von Sony.

Auch in PKW und in der zivilen und militärischen Luft- und Raumfahrt kommt die PowerPC-Architektur zum Einsatz. Mehrere zum Mars gesandte Orbiter und Lander basieren auf verschiedenen PowerPC-Varianten, zum Beispiel verwendet der Mars Reconnaisance Orbiter eine gegen Strahlung geschützte Variante des G3. Auch die F-22 Raptor, der AN/ALR-93 oder der AN/ALQ-135M verwenden PowerPC-CPUs, insbesondere im Bereich der Signalverarbeitung.

Geschichte und Zukunft

Das Konsortium wurde auf Betreiben von Apple gegründet, die einen Nachfolger für die von ihnen verwendeten 680x0-Prozessoren von Motorola (heute: Freescale) suchten. Der von IBM für deren High-End-Workstations entwickelte POWER-Prozessor war wegen seiner leistungsfähigen und erweiterbaren Architektur ein interessanter Kandidat, jedoch in der Fertigung viel zu teuer, da es sich zum damaligen Zeitpunkt noch um ein Modul mit mehreren Chips handelte. Motorola brachte in die Entwicklung die Speicherverwaltungs- und Puffer-Einheit ihrer 88000-RISC-Prozessoren ein (die 88k-Familie wurde daraufhin eingestellt, die 68k-Familie existiert heute noch als Mikrocontroller und bildet auch die Basis für die hierzu kompatible ColdFire-Familie).

Gleichzeitig mit der Entwicklung der PowerPC-Prozessoren wurde auch die Referenzplattform PReP (PowerPC Reference Platform) geschaffen, die zur Konkurrenz gegen die etablierten Intel-basierten PCs werden sollte. Dabei zeigte sich dann allerdings, dass die Allianz der drei Firmen nicht in allen Belangen einer Meinung war; und die ohnehin eher zurückhaltenden Bemühungen verliefen später im Sande.

PReP wurde später durch CHRP (Common Hardware Reference Platform) abgelöst. Der jüngste, kommerziell erhältliche Spross dieser Familie war der IBM-zertifizierte Pegasos von Genesi, der auch durch Freescale vertrieben wurde.

Am 6. Juni 2005 kündigte Apple an, die PowerPC-Architektur aufzugeben und künftig PC-Systeme mit Intel-Prozessoren (x86) zu fertigen.

In einem am 6. Dezember 2005 veröffentlichten Interview bekräftigte der CEO von Freescale, Michel Mayer, u. a. als Konsequenz hieraus die Entscheidung, die PowerPC-Baureihe ggf. umzubenennen und sich bei der weiteren Vermarktung nicht weiter um den Desktop-/Laptop-Markt zu kümmern.

Auf der Ende Juni 2005 abgehaltenen 20. Internationalen Supercomputer-Konferenz ISC 2005 zeigte sich außerdem, dass sechs der zehn zu diesem Zeitpunkt schnellsten Computer der Welt auf PowerPC basierten, davon fünf auf dem PowerPC 440 (eServer BlueGene).[2]

Der Schwerpunkt der Einsatzgebiete der PowerPC-Architektur verlagert sich somit an die beiden Enden der Skala: den Bereich eingebetteter Systeme einerseits und den Hochleistungsserverbereich andererseits.

PowerPC-Generationen und -Modelle (Auswahl)

PowerPC 601 von IBM
PowerPC 604e 233 MHz, montiert auf einer Phase5 CyberStormPPC Karte für Amiga-Rechner
Motorola XPC750ARX266PE
GEKKO im GameCube

Erste Generation G1

  • MPC601 – 50, 66, 80 und 100 MHz, 32 KByte Unified L1 Cache, L2 Cache bis 1 MByte; 0,6 µm Herstellungsprozess (1993, verwendet u.A. in der ersten Power-Mac-Generation)
  • MPC601+ – 110 und 120 MHz, sonst wie MPC601; 0,6 µm Herstellungsprozess
  • MPC602 – speziell für Embedded-Anwendungen (gemultiplexter Daten-/Adressbus); 0,6 µm Herstellungsprozess

Zweite Generation G2

  • MPC603 – 66 bis 80 MHz, 16 KByte (8 KByte Instruction, 8 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte; vor allem für den mobilen und „Low Cost“-Bereich; 0,5 µm Herstellungsprozess
  • MPC603e – 100 bis 200 MHz, ab 166 MHz 32 KByte L1 Cache (16 KByte Instruction, 16 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte (größere L1 Caches für bessere 68k Emulator-Performance); 0,5 µm Herstellungsprozess
  • MPC603ev – 225 bis 300 MHz, 32 KByte L1 Cache (16 KByte Instruction, 16 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte; 0,35 µm Herstellungsprozess
  • MPC604 – 100 bis 180 MHz, 32 KByte L1 Cache (16 KByte Instruction, 16 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte; der 604 war vor dem 603 erhältlich (1994) und der erste High End PowerPC; 0,5 µm Herstellungsprozess
  • MPC604e – 166 bis 233 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), L2 Cache bis 1 MByte; 0,35 µm Herstellungsprozess
  • MPC604r – 250 bis 375 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), L2 Inline-Cache bis 1 MByte; 0,25 µm Herstellungsprozess (300- und 350-MHz-Modell) oder 0,35 µm (250-MHz-Modell), Codename „Mach 5“ und „Helmwind“
  • MPC620 – 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 1 bis 128 MByte L2 Cache; die erste 64-Bit-PowerPC-Implementierung (nicht POWER)
  • x704 BiCOMOS PowerPC Implementierung von Exponential Technologies (nie verfügbar)[3]

Dritte Generation G3

  • MPC750 – 200 bis 366 MHz, 0,25 µm Herstellungsprozess, Codename „Arthur“, eingeführt 1997
  • MPC750CX – 350 bis 550 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 256 KByte on-Chip L2 Cache, 0,18 µm Herstellungsprozess; Codename „Sidewinder“
  • MPC750CXe – 400 bis 700 MHz, 350 bis 550 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 256 KByte on-Chip L2 Cache, L3 Cache extern möglich, 0,18 µm Herstellungsprozess; Codename „Anaconda“
  • MPC750FX – 600 bis 1000 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 512 KByte on-Chip L2 Cache, L3 Cache extern möglich, 0,13 µm Herstellungsprozess; Codename „Sahara“
  • MPC750GX - 733 bis 1000 MHz, 64 KByte L1 Cache (32 KByte Instruction, 32 KByte Data), 1024 KByte on-Chip L2 Cache, L3 Cache extern möglich, 0,13 µm Herstellungsprozess; Codename „Gobi“
  • Gekko 485 MHz (verwendet im Nintendo GameCube)

Vierte Generation G4

  • MPC7400 — 350 bis 500 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, maximal 2 MByte L2 Cache (ECC und non-ECC), Verlustleistung max. 11 Watt, erster PowerPC mit AltiVec, Codename „Max“
  • MPC7410 — 400 bis 550 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, maximal 2 MByte L2 Cache (ECC und non-ECC), Verlustleistung max. 11 Watt
  • MPC7441 — 600 und 700 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 KByte L2 Cache on Chip, maximal 2 MByte L3 Cache; Low Power-Version des 7450/7451
  • MPC7445 — 600 bis 1000 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 KByte L2 Cache on Chip, Verlustleistung max. 26 Watt
  • MPC7447 — 600 bis 1267 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 oder 512 KByte L2 Cache on Chip, Verlustleistung max. 26 Watt, kein L3 Cache
  • MPC7447A — 600 bis 1420 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 512 KByte L2 Cache on Chip, Verlustleistung max. 29 Watt
  • MPC7448 — 600 bis 2000 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 1024 KByte L2 Cache mit ECC on Chip, Verlustleistung ca. 10 Watt bei 1,5 GHz
  • MPC7450 — 533 bis 867 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, Codename „Voyager“
  • MPC745 — 300 bis 350 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, Verlustleistung max. 5,3 Watt
  • MPC7451 — 533 bis 867 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 KByte L2 Cache on Chip, maximal 2 MByte L3 Cache
  • MPC7455 — 600 bis 1425 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 256 KByte L2 Cache on Chip, maximal 2 MByte L3 Cache, Verlustleistung max. 45 Watt, Codename „Apollo“
  • MPC7457 — 600 bis 1333 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, 512 KByte L2 Cache on Chip, maximal 2 MByte L3 Cache, Verlustleistung max. 25 Watt
  • MPC755 — 300 bis 400 MHz, 32 KByte/32 KByte Data/Instruction L1 Cache, maximal 1 MByte L3 Cache, Verlustleistung max. 8 Watt

Fünfte Generation G5

  • 970 G5 64-Bit-Implementierung, abgeleitet vom IBM POWER4, erweitert um VMX (IBMs Äquivalent zu Motorolas AltiVec) mit 1,4 GHz, 1,6 GHz, 1,8 GHz, und 2,0 GHz Taktfrequenz (2003)
  • 970FX G5 mit bis zu 2,5 GHz Taktfrequenz (2004), von Apple auf 2,7 GHz übertaktet
  • 970MP G5 „Antares“ (2005) Dual Core mit 1,4 bis 2,3 GHz Takt (2005), von Apple auf 2,5 GHz übertaktet
  • 970GX G5 (2006) bis zu 3 GHz Takt. Bei 1,6 GHz 16 W Leistungsaufnahme, 85 W bei 3 GHz

Betriebssysteme

Einzelnachweise

  1. http://www.heise.de/newsticker/meldung/60335 Apple wechselt zur Intel-Plattform
  2. http://www.heise.de/newsticker/meldung/60871 Bericht zur ISC 2005 auf heise.de
  3. http://www.heise.de/newsticker/meldung/892 Meldung bei heise.de vom 13. März 1997

Weblinks

 Commons: PowerPC – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • PowerPC — is a RISC instruction set architecture created by the 1991 Apple–IBM–Motorola alliance, known as AIM . Originally intended for personal computers, PowerPC CPUs have since become popular embedded and high performance processors. PowerPC was the… …   Wikipedia

  • Powerpc — (PPC) ist eine 1991 durch ein Konsortium aus Apple, IBM und Motorola (heute: Freescale) – auch kurz AIM genannt – spezifizierte CPU Architektur. Der Name PowerPC ist ein Akronym, wobei Power für Performance optimization with enhanced RISC… …   Deutsch Wikipedia

  • PowerPC — Saltar a navegación, búsqueda IBM PowerPC 601 PowerPC (usualmente abreviada PPC) es el nombre original de la arquitectura de computadoras de tipo RISC, fue desarrollada por IBM, Motorola y Apple. Los procesadores de esta familia …   Wikipedia Español

  • PowerPC G3 — Saltar a navegación, búsqueda PowerMac G3 abierto. PowerPC G3 es la designación usada por Apple Computer para la tercera generación de microprocesadores RISC PowerPC de la familia 750 diseñada y fabricada por IBM y Motorola …   Wikipedia Español

  • Powerpc — Architecture Power Obsolètes POWER1 • POWER2 • POWER3 • POWER4 • PowerPC AS • PPC600 • PPC601 • PPC602 • PPC603 • …   Wikipédia en Français

  • PowerPC G5 — PowerPC 970 Architecture Power Obsolètes POWER1 • POWER2 • POWER3 • POWER4 • PowerPC AS • PPC600 • PPC601 • PPC602 • PPC603 • …   Wikipédia en Français

  • PowerPC G3 — is a designation used by Apple Computer to a third generation of PowerPC microprocessors from the PowerPC 750 family designed and manufactured by IBM and Motorola/Freescale. The term is often, incorrectly, imagined to be a physical model of… …   Wikipedia

  • PowerPC G4 — is a designation used by Apple Computer to describe a fourth generation of 32 bit PowerPC microprocessors. Apple has applied this name to various different (though closely related) processor models from Freescale, a former part of… …   Wikipedia

  • PowerPC G5 — Saltar a navegación, búsqueda El PowerPC G5 (nombre común del PowerPC 970 y del PowerPC 970FX) es un microprocesador de alto rendimiento con arquitectura RISC de 64 bits, pertenece a la familia PowerPC; diseñado y fabricado por IBM en 2002. El… …   Wikipedia Español

  • PowerPC —   [Abk. PPC oder MPC (Motorola PowerPC)] (PowerPC Chip), Familie von RISC Prozessoren, die seit Mitte der 1990er Jahre u. a. im PowerMac von Apple eingesetzt werden. Die neueren Versionen (seit 1997) werden auch als »G3« bzw. »G4« bezeichnet.  … …   Universal-Lexikon