Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - POWER - История

Проект 801

В 1974 году IBM начала работу над созданием большой переключающей системы, способной соединять по меньшей мере 300 телефонных звонков в секунду. Расчёты предполагали, что потребуется выполнять по 20 000 инструкций для каждого из соединений, причём без задержек для остальных звонков. Таким образом, требовалась производительность не менее 12 MIPS, что было чрезвычайно щедро по тем временам. Выручало лишь то обстоятельство, что внутреннее устройство микропроцессора могло быть значительно упрощено, так как ему приходилось бы производить только операции ввода-вывода, ветвления, сложения в регистрах, выгрузки содержимого регистров в память и в другие регистры, и совсем не приходилось бы выполнять сложные вычисления.

Эта простая организация команд, в которой каждая команда выполняет лишь отдельный шаг в большом алгоритме и должна выполняться за чётко фиксированный отрезок времени, позднее получила название RISC.

К 1975 году проект телефонного коммутатора был свёрнут, а до работающего прототипа дело так и не дошло. Тем не менее, за проектными работами вырисовывалась многообещающая архитектура процессора общего назначения, так что они были продолжены в Исследовательском центре Томаса Ватсона в здании под номером 801. Так проект получил своё новое название.

Исследовательский проект «Гепард», 1982 год

Способность выполнять несколько команд одновременно, задействуя множественные структурные блоки, исследовалась в рамках проекта «801» на протяжении двух лет, похожие работы проводились для машин System/360 Model 91 и CDC 6600. Целью было определить, может ли процессор с уменьшенным набором простых команд выполнять несколько инструкций за тактовый цикл, и какие изменения должны быть для этого внесены в аппаратуру.

Для улучшения производительности разрабатываемый процессор содержал раздельные блоки ветвления, логики и арифметики с плавающей точкой. По сравнению с проектом «801», архитектура была значительно расширена для параллельной обработки команд. Для производства изначально планировалось использовать эмиттерно-связанную логику на биполярных транзисторах, но в 1984 году технология КМОП обеспечивала лучшую плотность элементов и скорость переключения.

Проект «Америка»

В 1985 году исследовательский центр Томаса Ватсона начал разработку процессора RISC второго поколения, проект был назван «Америка». В 1986 году отделение IBM в городе Остин приступило к работе над серией RS/6000, которая была наследницей этого проекта.

В 1990 году выпущены первые компьютеры под маркой IBM с процессором архитектуры POWER: «RISC System/6000». Эта серия была поделена на два класса: рабочие станции и серверы, опирающиеся соответственно на архитектуры POWERstation и POWERserver. Центральный процессор, названный RIOS состоял из 11 отдельных микросхем: кэш инструкций, блок арифметико-логических операций, блок вычислений с плавающей точкой, 4 микросхемы кэша данных, устройство управления памятью, 2 блока ввода/вывода, тактовый генератор.

Для маломощных станций RS/6000 был разработан однокорпусный вариант RIOS с названием RSC; впервые он увидел свет в 1992 году.

POWER

Спустя 5 лет после начала разработки IBM объявила о начале поставок систем RISC 6000. Это была первая разработка, поддерживаемая операционной системой AIX в новой архитектуре, получившей название POWER. Первая реализация архитектуры содержала однокорпусное решение для встраиваемых приложений и многокорпусное решение под названием POWER/RIOS.

Amazon

Проект Amazon был начат в 1990 году с целью создания архитектуры, способной поддерживать и AIX и OS/400. Команда разработчиков OS/400 была занята созданием RISC-набора команд для замены CISC-набора, использовавшегося в системах AS/400. Результатом их работы стал набор команд, основанный на IMPI, расширенный до 64 бит и дополненный несколькими RISC-инструкциями для ускорения коммерческих вычислений, столь характерных для AS/400. Руководство компании пыталось настаивать на использовании архитектуры PowerPC, но получило отказ, так как PowerPC был несравним с масштабом AS/400. В конце концов было выработано компромиссное решение в виде расширения набора команд PowerPC, названное Amazon.

В то же время команда системы RS/6000 игнорировала процессоры PowerPC, так как нуждалась в расширенных возможностях стандарта POWER2. Эти возможности также были добавлены в Amazon, и с этих пор набор команд PowerPC стал способен работать в архитектурах RS/6000 и AS/400.

Первым проектом разработки подобного процессора стал Belatrix. Этот проект поставил перед собой слишком завышенные цели и был прекращен до своего окончания. Остинская команда занялась разработкой 64-битного процессора архитектуры PowerPC с расширениями POWER2, то есть POWER3, а рочестерская команда, со своей стороны, такого же процессора с высокой вычислительной мощностью, но c расширениями AS/400. Третья команда, в Эндикотте, была задействована для разработки маломощного процессора, аналогичного рочестерскому.

Итак, в 1995 году были выпущены следующие процессоры архитектуры AS/400: A25/30 Muskie — многокорпусный мощный и A10 Cobra — однокорпусный.

Рочестерская версия задержалась до 1997 года. Её встраивали как в машины RS/6000 под именем RS64, так и в машины AS/400, как позднее и другие процессоры этой серии.

POWER2

Прошло не менее 5 лет, прежде чем процессору RIOS/POWER1 была создана замена, POWER2. В него добавили второй блок арифметико-логических операций и второй блок вычислений с плавающей точкой. Кроме того, был расширен набор команд:

• инструкции записи длиной в 4 машинных слова: перемещали два соседних значения двойной точности в два смежных регистра вычислений с плавающей точкой;
• вычисление квадратного корня на аппаратном уровне;
• конвертация числа с плавающей точкой в целочисленное значение.

В 1996 году был разработан однокристальный вариант POWER2, P2SC.

PowerPC

Основная статья — PowerPC.

В 1991 году в IBM осознали потенциал процессоров POWER в качестве товара для других производителей компьютерной техники. Предложение было сделано компании Apple, оно включало обоюдное сотрудничество для разработки семейства однокорпусных процессоров. Apple в скором времени подключила к работе компанию Motorola, будучи её крупнейшим клиентом в области микропроцессоров класса настольных систем, что позволило использовать опыт Motorola в производстве больших тиражей и создало дублирующий источник процессоров для Apple. Это трёхстороннее сотрудничество получило название альянса AIM — по первым буквам названий Apple, IBM, Motorola.

Первым результатом сотрудничества стала разработка архитектуры PowerPC — модифицированной версией POWER. Были добавлены вычисления с плавающей точкой над числами одинарной точности, универсальное умножение и деление регистра на регистр, удалены некоторые другие — в частности, специальный вариант умножения и деления на регистр MQ. Кроме того, была создана 64-битная версия архитектуры.

Первым чипом нового поколения стал PowerPC 601, основанный на RSC. Более подробная информация об этом семействе процессоров содержится в статье PowerPC.

POWER3

Процессор POWER3 был представлен в 1998 году Он поддерживал весь набор 64-битных инструкций POWER, включая все расширенные команды, имевшиеся на тот момент, и содержал два блока вычислений с плавающей точкой, три блока с фиксированной точкой и два блока загрузки/выгрузки. Все последующие поколения процессоров POWER поддерживали полный набор инструкций, так что не осталось вариантов, поддерживающих только строго POWER или POWER2.

POWER4

Ещё через 5 лет IBM объявила об успешном окончании работы над POWER4, первым процессором серии GIGA. Это был также 64-битный процессор, поддерживающий полный набор инструкций. Кроме того, он поддерживал расширения AS/400, благодаря чему использовался в системах RS/6000 и AS/400 взамен более старых POWER3 и RS64. В это же время набор команд был пополнен несколькими новыми командами, имеющими поле операнда, что дало основание зафиксировать новый стандарт PowerPC 2.00.

POWER5

POWER5 с четырьмя процессорами и четырьмя модулями кэша

Это поколение было представлено публике в 2004 году. Процессор стал двухъядерным, с поддержкой мультипоточности, таким образом работая как 4 логических процессора. С помощью технологии «Virtual Vector Architecture» несколько процессоров POWER5 могут объединяться в единый векторный процессор. Кроме того, набор инструкций был расширен на несколько команд.

Последующий выпуск POWER5+ ещё расширил набор инструкций, новый набор получил название ISA 2.02.

POWER6

Выпущен 21 мая 2007 года. Привнёс в стандарт POWER инструкции VMX, обновил ViVA до версии 2, таким образом осуществив крупнейший шаг вперёд со времён перехода с POWER3 на POWER4. Двухъядерный дизайн, тактовые частоты до 4,7 ГГц при нормах выпуска 65 нм. Содержит чрезвычайно развитую систему взаимодействия с другими такими же процессорами. Потребление энергии на уровне POWER5, тогда как производительность вдвое выше.

POWER7

Сейчас находится в стадии разработки, после выпуска станет первым образцом Peta-серии. Завершение работ намечено на 2010 год, предполагается выпуск суперкомпьютера серии Peta-Flop для агентства DARPA. Проект был одобрен ещё в начале 2000-х, когда IBM получила 53 млн долларов на его развитие. В 2006 году полученная сумма составляла 244 млн долларов.