PowerPC 970 , PowerPC 970FX y PowerPC 970MP son CPU PowerPC de 64 bits de IBM presentadas en 2002. Apple denominó al 970 PowerPC G5 para su Power Mac G5 .
Tras haber creado la arquitectura PowerPC a principios de los años 1990 a través de la alianza AIM , la familia 970 se creó a través de una colaboración posterior entre IBM y Apple . [1] [2] El proyecto recibió el nombre en código GP-UL o Giga Processor Ultra Light, donde Giga Processor es el nombre en código del POWER4 del que se derivó el núcleo. Cuando Apple presentó el Power Mac G5 , afirmó que se trataba de un esfuerzo de colaboración de cinco años, con una hoja de ruta de varias generaciones. Sin embargo, esta previsión duró poco cuando Apple tuvo que retractarse más tarde de su promesa de entregar un procesador de 3 GHz solo un año después de su introducción. IBM tampoco pudo reducir el consumo de energía a los niveles necesarios para las computadoras portátiles. En última instancia, Apple solo utilizó tres variantes del procesador.
Los módulos blade JS20/JS21 de IBM y algunas estaciones de trabajo de gama baja y servidores System p se basan en el PowerPC 970. También se utiliza en algunos sistemas integrados de gama alta como el Momentum XSA-200 de Mercury . IBM también está licenciando el núcleo PowerPC 970 para su uso en aplicaciones personalizadas.
El PowerPC 970 es un derivado de un solo núcleo del POWER4 y puede procesar instrucciones PowerPC de 32 y 64 bits de forma nativa. Tiene una unidad de precarga de hardware y una unidad de predicción de ramificación de tres vías .
Al igual que el POWER4, el front-end tiene nueve etapas de longitud. El PowerPC 970 puede buscar y decodificar hasta ocho instrucciones, enviar hasta cinco a estaciones de reserva, emitir hasta ocho a las unidades de ejecución y retirar hasta cinco por ciclo. Las tuberías de ejecución se alargaron en comparación con el POWER4 para lograr un IPC más alto . Tiene ocho unidades de ejecución: dos unidades lógicas aritméticas (ALU), dos unidades de punto flotante de doble precisión , dos unidades de carga/almacenamiento y dos unidades AltiVec . [3]
Una de las unidades AltiVec ejecuta instrucciones de números enteros y de punto flotante, y la otra sólo instrucciones de permutación. La última tiene tres subunidades para instrucciones de números enteros simples, números enteros complejos y de punto flotante. Estas unidades tienen pipelines de longitudes variables: 10 etapas para instrucciones de números enteros simples y de permutación, 13 etapas para instrucciones de números enteros complejos y 16 etapas para instrucciones de punto flotante. [3]
El procesador tiene dos buses unidireccionales de 32 bits de doble velocidad de datos (DDR) (uno para lecturas, el otro para escrituras) hacia el chip controlador del sistema ( puente norte ) que funcionan a una cuarta parte de la velocidad del núcleo del procesador. Los buses también transportan direcciones y señales de control además de datos, por lo que solo se puede lograr un porcentaje del ancho de banda máximo (6,4 GB/s a 450 MHz). Como los buses son unidireccionales, cada dirección puede lograr solo la mitad del ancho de banda agregado, o 3,2 GB/s. [3]
Todas las generaciones de procesadores 970 se fabricaron en la planta East Fishkill de IBM en Nueva York sobre un sustrato de cerámica blanca que era típico de los procesadores de gama alta de IBM de la época.
IBM anunció el PowerPC 970 en octubre de 2002. Fue lanzado en el Power Mac G5 de Apple Computer en junio de 2003. Al igual que su convención de nombres de G3 y G4, Apple denominó los productos basados en PowerPC 970 como G5, por la quinta generación de PowerPC. IBM lanzó sus primeros servidores blade PowerPC 970, el BladeCenter JS20 , en noviembre de 2003.
El PowerPC 970 tiene 512 KB de caché L2 de velocidad completa y velocidades de reloj de 1,6 a 2,0 GHz. El bus frontal funciona a la mitad de la velocidad de reloj del procesador.
El PowerPC 970FX tiene un proceso de fabricación de 90 nm y tiene una potencia nominal máxima de 11 vatios a 149 grados Fahrenheit (65 °C) mientras funciona a 1 GHz y un máximo de 48 vatios a 2 GHz. [5]
Tiene 10 unidades funcionales: 2 unidades de punto fijo, 2 unidades de carga/almacenamiento, 2 unidades de punto flotante, 1 unidad de ramificación, 1 unidad SIMD ALU, 1 unidad de permutación SIMD y 1 registro de condición. Admite hasta 215 instrucciones en curso: 16 en la unidad de obtención de instrucciones, 67 en la unidad de decodificación de instrucciones, 100 en las unidades funcionales y 32 en la cola de almacenamiento. Tiene 64 KB de caché de instrucciones directamente asignadas y 32 KB de caché D. [6]
Apple lanzó máquinas con procesador 970FX a lo largo de 2004: el Xserve G5 en enero, el Power Mac G5 en junio y el iMac G5 en agosto. El Power Mac alcanzó una velocidad máxima de reloj de 2,5 GHz con refrigeración líquida (alcanzando finalmente los 2,7 GHz en abril de 2005). El iMac hizo funcionar el bus frontal a un tercio de la velocidad de reloj.
La demanda del mercado era intensa para una CPU para portátiles más rápida que la G4, pero Apple nunca entregó una CPU de la serie G5 en los portátiles PowerBook . El 970 original consume demasiada energía y nunca se consideró seriamente como candidato para un ordenador portátil. El 970FX redujo la potencia de diseño térmico (TDP) a unos 30 W a 1,5 GHz, lo que llevó a muchos usuarios a creer que un PowerBook G5 podría ser posible. Sin embargo, varios obstáculos impidieron incluso que el 970FX se utilizara en esta aplicación. A 1,5 GHz, el G5 no era sustancialmente más rápido que los procesadores G4 de 1,5 y 1,67 GHz, que Apple utilizó en su lugar en los PowerBook. Además, los chips de puente norte disponibles para interconectar el 970FX con la memoria y otros dispositivos no estaban diseñados para ordenadores portátiles y consumían demasiada energía. Por último, el 970FX tenía características de ahorro de energía inadecuadas para una CPU portátil. Su potencia mínima (en reposo) era demasiado alta, lo que habría dado lugar a cifras de duración de batería deficientes en un ordenador portátil. [ cita requerida ]
IBM anunció el PowerPC 970MP , cuyo nombre en código era "Antares", el 7 de julio de 2005 en el foro Power Everywhere en Tokio. El 970MP es un derivado de doble núcleo del 970FX con velocidades de reloj entre 1,2 y 2,5 GHz, y un consumo máximo de energía de 75 W a 1,8 GHz y 100 W a 2,0 GHz. Cada núcleo tiene 1 MB de caché L2 , el doble que el 970FX. Al igual que el 970FX, este chip se produjo con el proceso de 90 nm. Cuando uno de los núcleos está inactivo, entrará en un estado de "dormido" y se apagará. [7] El 970MP también incluye funciones de particionamiento y virtualización. [8] [9]
El PowerPC 970MP reemplazó al PowerPC 970FX en las computadoras de gama alta Power Mac G5 de Apple , mientras que el iMac G5 y el Power Mac G5 PCI-X heredado continuaron utilizando el procesador PowerPC 970FX. El PowerPC 970MP se utiliza en los módulos blade JS21 de IBM, la estación de trabajo IBM Intellistation POWER 185 y la PowerStation YDL de Fixstars Solutions (Yellow Dog Linux (YDL) PowerStation).
Debido a los altos requerimientos de energía, IBM discontinuó las unidades por encima de 2,0 GHz.
IBM fabricó dos puentes norte dedicados para computadoras basadas en PowerPC 970:
El puente norte CPC965 fue cancelado. Su lanzamiento estaba previsto para 2007, pero iba a ser un puente norte monoprocesador. Sus características eran un controlador DDR2 de 533 MHz que admitía hasta 8 GB de memoria ECC, un bus PCIe 8x, Gigabit Ethernet integrado de cuatro puertos con descarga TCP / UDP IPv4 , puertos USB 2.0 y una interfaz Flash . El puente norte contiene un núcleo PowerPC 405 integrado para proporcionar capacidades de gestión y configuración del sistema. [11]
IBM utiliza su bus Elastic Interface (EI) propietario en los módulos.
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