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是安裝在同一母板上的幾個晶元的組合，不過很快就集成到一個晶元中，成為單晶元設計，總計擁有超過一百萬個晶體管的RISC處理器(RSC，RISC Single Chip，即單晶元的RISC處理器)。POWER 1最成功的應用是被用於火星探路者宇宙飛船上。

2.POWER 2

發佈於1993年，每個晶元封裝了一千五百萬個晶體管。

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)的超級晶元使用CMOS-6S技術，用一個晶元實現了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元的設計，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)超級計算機，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，每個晶元封裝了一千五百萬個晶體管。

這 是IBM第一款64位對稱多處理器結構(SMP)，與原有的POWER指令集完全兼容，也兼容Power PC指令集，主要用於科學計算，從航空設計、生物製藥數據分析到天氣預測。它具有一個數據預取引擎，非阻塞的內置數據緩存和雙浮點處理單元。POWER 3-II採用與POWER 3相同的設計，在製造晶元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，每個晶元封裝了一億七千四百萬個晶體管。

這 是一款達到GHz主頻的處理器，0.18微米銅導線，硅絕緣技術。它具有POWER 3的全部特性，包括與Power PC指令集兼容，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元雙核設計，又被稱為單晶元對稱多處理設計(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支持了分區技術，可以將晶元切分成多個單元，運行不同的操作系統。

5.POWER 5 ?

2004 年發布，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、晶元多處理技術、同時多線程技術(simultaneous multithreading，SMT，一個物理CPU內核可以模擬兩個邏輯CPU，如果兩個線程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上支持了微分區(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，供操作系統使用，最小的分配粒度為0.1個CPU，共享使用粒度是 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月發布，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7億5千萬個晶體管。POWER 6將一些匯流排控制和CPU內核之間的數據通道集成進單一晶元，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持10進位數字處理，這是計算機史上的一次回歸，我們從十進位轉到二進位以便於計算機處理，而如今，計算機晶元設計已經足 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(數據、指令各64KB)，8條兩階流水線支持在一個時鐘周期完成兩組32位讀或一組64位寫操作;兩個內核各有4MB「半共享」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的帶寬訪問;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進位運算寄存器、指令可以使它在計算時不會產生2-10進位轉換誤差，同時也提高了運算速度。POWER 6包括一些額外的電路去支持Mainframe的指令，開始了整合z系列的實踐，而POWER 6L則是「簡化」版的晶元，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銅互聯工藝製程，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，晶體管數量達到了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23億個晶體管，整整多了一倍。

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