處理器系列之什麼是PowerPC

與 當時其他的處理器不同， POWER 1進行了功能分區， 這種設計方案使POWER 1具有非常好的擴展能力， 它有單獨的浮點寄存器， 可以適用於從低端UNIX工作站到高端UNIX伺服器各種環境。 最早的POWER 1是安裝在同一主機板上的幾個晶片的組合， 不過很快就集成到一個晶片中， 成為單晶片設計， 總計擁有超過一百萬個電晶體的RISC處理器(RSC， RISC Single Chip， 即單晶片的RISC處理器)。 POWER 1最成功的應用是被用於火星探路者太空船上。

2.POWER 2

發佈於1993年， 每個晶片封裝了一千五百萬個電晶體。

POWER 2增加了第二個浮點單元處理(floating-point unit， FPU)和更多的緩存。 被稱為P2SC(Power 2 Scalable Chip)的超級晶片使用CMOS-6S技術，

用一個晶片實現了POWER2 8個內核的架構(從這裡你可以看到其實在1993年IBM就已經開始了多核晶片的設計， 其實如果囊括大型機， 在20世紀80年代， 就有了多核的概念)， 就 是使用這種處理器的32個節點的DEEP BLUE(深藍)超級電腦， 在1997年戰勝了國際象棋冠軍卡斯帕羅夫。

3.POWER 3

發佈於1998年， 每個晶片封裝了一千五百萬個電晶體。

這 是IBM第一款64位元對稱多處理器結構(SMP)， 與原有的POWER指令集完全相容， 也相容Power PC指令集， 主要用於科學計算， 從航空設計、生物製藥資料分析到天氣預測。 它具有一個資料預取引擎， 非阻塞的內置資料緩存和雙浮點處理單元。 POWER 3-II採用與POWER 3相同的設計， 在製造晶片時使用了銅導線技術， 在幾乎相同的價格製造成本下， 提高了一倍的性能。

4.POWER 4

發佈於2001年，

每個晶片封裝了一億七千四百萬個電晶體。

這 是一款達到GHz主頻的處理器， 0.18微米銅導線， 矽絕緣技術。 它具有POWER 3的全部特性， 包括與Power PC指令集相容， 但它又是全新的設計， 每個處理器包含兩個64位1GHz+ Power PC內核， 這是業界第一款批量生產的單晶片雙核設計， 又被稱為單晶片對稱多處理設計(multicore design on a single die， SMP on a chip， 或者system on a chip)， 每個處理器可以同時執行200條指令。 POWER 4架構可以製造IBM Regatta(即p690)大型伺服器， 也被用來設計Power PC 970處理器(在蘋果公司被稱為Apple G5)。 POWER 4+™(又被稱為POWER 4-II)是POWER 4主頻升級的提高版。 POWER 4 CPU支援了分區技術， 可以將晶片切分成多個單元， 運行不同的作業系統。

5.POWER 5 ™

2004 年發佈， 與POWER 3和POWER 4類似， POWER 5同時使用了POWER和Power PC架構， 利用了更快的片內通信技術、晶片多處理技術、同時多執行緒技術(simultaneous multithreading， SMT， 一個物理CPU內核可以類比兩個邏輯CPU，

如果兩個執行緒的工作內容相差較大， 則使用SMT技術性能最高可以達到 單個CPU方式執行的1.5~1.7倍)， 比POWER 4性能提高了4倍。 POWER 5的高端伺服器代號為“騎兵隊”(“Squadrons”， IBM希望此CPU能如同騎士馬隊衝鋒一樣橫掃UNIX伺服器市場， 結果似乎應驗了設計者的期 望)。 在POWER 5上支援了微分區(Advanced Virtualization)的功能， 可以將一個處理器內核虛擬切分成多個處理器， 供作業系統使用， 最小的分配細微性為0.1個CPU， 共用使用細微性是 1/100個CPU。 在2006年， IBM推出了主頻提高， 封裝變化的POWER 5， 被稱為POWER 5+， 最高主頻為2.2GHz。

6.POWER 6 ™

在 2007年5月發佈， 目前最高主頻4.7GHz， 最高明年將有超過5GHz主頻的版本。 片內集成度約為7億5千萬個電晶體。 POWER 6將一些匯流排控制和CPU內核之間的資料通道集成進單一晶片， 與POWER 5相比， 增加了更多的CPU內核間通信機制和Cache。

POWER 6比較有特點的技術是可以直接支援10進制數文書處理， 這是電腦史上的一次回歸， 我們從十進位轉到二進位以便於電腦處理， 而如今， 電腦晶片設計已經足 夠先進， 讓我們可以不再去適應機器， 而是讓機器適應我們的需求。

POWER 6其他的技術包括雙核， 128KB的L1 Cache(資料、指令各64KB)， 8條兩階流水線支援在一個時鐘週期完成兩組32位讀或一組64位寫操作;兩個內核各有4MB“半共用”的L2 Cache， 雖然它被一個內核佔據， 但另一個內核也可以快速訪問它;另外32MB的L3 Cache可被兩個內核通過80GB/s的頻寬訪問;POWER 6還通過ViVA-2(VirtualVector Architecture)技術提高了向量處理性能;支持最多1024個虛擬分區也是POWER 6的新特點(POWER 5最多支持256個分區)。 POWER 6特有的10進制運算寄存器、指令可以使它在計算時不會產生2-10進制轉換誤差，

同時也提高了運算速度。 POWER 6包括一些額外的電路去支援Mainframe的指令， 開始了整合z系列的實踐， 而POWER 6L則是“簡化”版的晶片， 降低了主頻， 可以用於刀片伺服器。

在生產POWER 6的同時， POWER 7也處於緊張開發階段， 預計2012年面世。

IBM Power 7處理器採用了IBM的45nm SOI銅互聯工藝制程， 典型的Power 7處理器具有八個核心， 提供4核、6核、8核心型號， 電晶體數量達到了12億， 核心面積567mm2， 從這裡可以明顯看出Power7的與眾不同， 作為對比， 同樣八核心的Nehalem-EX具有23億個電晶體， 整整多了一倍。