Микропроцессоры IBM

студентка группы А-13-08
Мясникова Ольга

- первый RISC-процессор, однотактовые команды
- внутреннее устройство POWER заимствовано из него
- в 1980-х выпушен компьютер IBM PC/RT

Проект «Америка» - 1985 г
- цель–самый производительный процессор
- вычисления с плавающей точкой
- тридцать два 32-разрядных целочисленных регистра и ещё тридцать два 64-разрядных регистра

регистровый файл
Трехоперандный формат команд

обработки.
Команды распределяются по трем независимым исполнительным устройствам: устройству

переходов, устройству с фиксированной точкой и устройству с плавающей точкой.
Любая связь по данным, требующаяся между устройствами, должна анализироваться компилятором.
Поддерживает степень параллелизма по крайней мере равную трем.

разделяемые библиотеки и динамическое связывание как простой, единый механизм.
Возможность

модификации базового регистра вновь вычисленным эффективным адресом при выполнении операций загрузки или записи (аналог автоинкрементной адресации).
Обширный набор команд для манипуляции битовыми полями, смешанные команды умножения-сложения с плавающей точкой, установку регистра условий в качестве побочного эффекта нормального выполнения команды и команды загрузки и записи строк.

поддержки методики "предварительного просмотра условных переходов« и методики "свертывания переходов».
4)

Методика реализации условных переходов.
Наличие специального бита в коде операции каждой команды, что делает модификацию регистра условий дополнительной возможностью, и тем самым восстанавливает способность компилятора реорганизовать код.
Восемь регистров условий для того, чтобы обойти проблему единственного ресурса и обеспечить большее число имен регистра.

суперскалярная реализация.
Существуют версии дизайна как для 32-х, так и

для 64-разрядных вариантов.
Помимо базовых спецификаций POWER, PowerPC обладает:
возможностью, отсутствующей в PowerPC G5, работать в двух режимах — big-endian и little-endian, переключаясь между режимами во время вычислений;
однопроходными формами некоторых инструкций для вычислений с плавающей запятой, в добавление к двухпроходным;
дополнительными инструкциями для вычислений с плавающей запятой.
обратной совместимостью с 32-разрядным режимом в 64-разрядных версиях;

(Apple, IBM и Motorola) было сделано несколько изменений в следующих

направлениях:
упрощение архитектуры с целью ее приспособления ее для реализации дешевых однокристальных процессоров;
устранение команд, которые могут стать препятствием повышения тактовой частоты;
устранение архитектурных препятствий суперскалярной обработке и внеочередному выполнению команд;
добавление свойств, необходимых для поддержки симметричной многопроцессорной обработки;
добавление новых свойств, считающихся необходимыми для будущих прикладных программ;
ясное определение линии раздела между "архитектурой" и "реализацией";
обеспечение длительного времени жизни архитектуры путем ее расширения до 64-битовой.

блок вычислений с плавающей точкой.
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.
Производительность процессора POWER2 по сравнению с POWER значительно повышена: при тактовой частоте 71.5 МГц она достигает 131 SPECint92 и 274 SPECfp92.

команд (ICU) - 32 Кбайт, имеет два порта с 128-битовыми

шинами;
Блок устройств целочисленной арифметики (FXU) - содержит два целочисленных конвейера и два блока регистров общего назначения (по 32 32-битовых регистра). Выполняет все целочисленные и логические операции, а также все операции обращения к памяти;
Блок устройств плавающей точки (FPU) - содержит два конвейера для выполнения операций с плавающей точкой двойной точности, а также 54 64-битовых регистра плавающей точки;
Четыре блока кэш-памяти данных - максимальный объем кэш-памяти первого уровня составляет 256 Кбайт. Каждый блок имеет два порта. Устройство реализует также ряд функций обнаружения и коррекции ошибок при взаимодействии с системой памяти;
Блок управления памятью (MMU).

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.

Использован в серверах и рабочих станциях IBM RS/6000 на тактовой частоте 200 МГц.

одинаковых процессора POWER3 на одной микросхеме, сделала их быстрее и

дополнила шинами быстродействующей связи с соседними процессорами (количеством до 3).

выполнения двух цепочек команд), таким образом работая как 4 логических

процессора.
С помощью технологии «Virtual Vector Architecture» (ViVA) несколько процессоров POWER5 могут объединяться в единый векторный процессор.

Улучшения по сравнению с POWER4 составили: больший по размеру кэш 2-го уровня, контроллер памяти непосредственно на кристалле, мультипоточность (ОС видит несколько процессоров вместо одного), усовершенствованный управление электропитанием, особый одноядерный режим.

обработка данных)
Достигает частот 3,5 ГГц, 4,2 ГГц, 4,7 ГГц, однако

в IBM заявляют, что опытные образцы достигают частоты в 6 ГГц.
Процессор имеет два ядра и 128 КБ кэш I уровня.
Одно из главных отличий от архитектуры POWER5 заключается в том, что IBM сознательно отказалась от внеочередного исполнения команд и заменила его последовательным исполнением.

Watson
Серверов
IBM Power 750
IBM Power 755
IBM Power 770
IBM Power 780
IBM

Power 795
И блэйд-серверы:
BladeCenter PS700
BladeCenter PS701
BladeCenter PS702

системах на базе процессоров Power7. Новые серверы Power Systems продолжают

традиции IBM в области скоростной обработки транзакций для приложений баз данных и быстро развиваются в направлении высокопроизводительных вычислительных систем, оптимизированных для выполнения крупномасштабных и ресурсоёмких приложений и сервисов Интернета.
Три рабочих режима – обработка данных с высокой скоростью и высокой степенью параллелизма, высокопроизводительные вычисления и аналитические возможности – тесно интегрированы и согласованно управляются программными средствами IBM Systems Director.

основан на архитектуре PowerPC (а значит, и POWER) и использовался

в системах RS/6000 и AS/400. Оптимизирован для коммерческих расчётов и не обладает большой мощностью при вычислениях с плавающей точкой, характерных для POWER. Постепенно был вытеснен POWER4.
Процессор Gekko был создан для игровой приставки Nintendo GameCube, представлял собой модифицированную версию PowerPC 750CXe. Процессор для приставок следующего поколения, Wii, был также разработан в стенах IBM.

на высокой тактовой частоте и связанного с восемью отдельными векторными

сопроцессорами. Используется в игровой приставке Sony PlayStation 3 и в некоторых задачах многократно превосходит по производительности настольные процессоры, что вызвало значительный интерес к этой разработке.
Игровая приставка XBox 360, самое новое поколение приставок Microsoft, также опирается на процессор IBM Xenon, состоящий из трёх ядер, работающих на частоте 3,2 ГГц.