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mwcqPowerPC (dove PC sta per di mwcgPerformance Computing) è un'architettura di mwcwmicroprocessori mwdaRISC creata nel mwdq1991 dall'alleanza mwdgApple-mwdwIBM-mweaMotorola (conosciuta come AIM). PowerPC era il settore mweqCPU della piattaforma dell'AIM.

L'architettura PowerPC è stata interrotta dopo che nell'aprile 2008 IBM ha ufficialmente unito le due linee di server e workstation con lo stesso nome, mwewPower,cite-ref-1[1] e successivamente mwgaPower Systems, con hardware identico e una scelta di mwgqsistemi operativi, software e contratti di servizio,cite-ref-2[2] basati in precedenza su un'architettura mwhgPOWER6.

Le specifiche tecniche sono gestite dell'organizzazione Power.org di cui mwiaIBM e mwiqFreescale Semiconductor sono membri. I processori della famiglia sono realizzati secondo l'architettura mwigPerformance Optimization With Enhanced RISC (POWER).

• Storia

• Caratteristiche

• Implementazioni

• Sistemi operativi

• Processori PowerPC

• Note

• Voci correlate

• Altri progetti

Il primo mwkgprototipo di PowerPC fu l'mwkwIBM 801, un prototipo di processore mwlaRISC progettato da mwlqJohn Cocke alla fine degli mwlganni settanta per conto della mwlwIBM che lo adoperò in molti mwmasistemi embedded e fu la base del processore mwmqROMP utilizzato nei computer mwmgIBM RT. Dopo l'insuccesso dell'IBM RT per via delle ridotte prestazioni IBM avviò il progetto mwmwAmerica volto allo sviluppo del più rapido processore disponibile sul mercato. Il progetto portò allo sviluppo dell'architettura mwnaPOWER utilizzata dai sistemi mwnqRISC System 6000 all'inizio degli anni 90.

Il primo processore POWER fu uno dei primi processori RISC ad alte prestazioni su più integrati. IBM decise che una versione su singolo chip era preferibile e quindi ne sviluppò una versione più semplice eliminando dal mwnwset di istruzioni alcune istruzioni POWER e sviluppò il processore mwoaRISC Single Chip per le macchine di fascia bassa dei server RS/6000. I manager IBM sapevano di avere un processore potenzialmente molto scalabile. Il processore poteva scalare dai server di fascia alta fino alle applicazioni embedded.

IBM contattò Apple con l'obiettivo di stringere un'alleanza per sviluppare una famiglia di processori su singolo chip basati su set di istruzioni POWER per personal computer. Apple contattò Motorola per coinvolgerla nello sviluppo dei processori. Motorola era un fornitore di lunga data di Apple, aveva esperienza nella produzione e nella gestione di processori prodotti in milioni di esemplari e inoltre Apple riteneva vantaggiosa la possibilità di avere un secondo fornitore di microprocessori.

Nel 1991 il PowerPC era solo uno dei componenti dell'alleanza tra le società. In quel periodo il mercato era dominato dalla mwowMicrosoft e mwpaIntel, tramite il sistema operativo mwpqMicrosoft Windows e i processori 80386 e 80486. Intel inoltre stava sviluppando il mwpgPentium che pur essendo compatibile con i predecessori forniva un notevole incremento di prestazioni. L'alleanza AIM mirava a rompere il monopolio Microsoft-Intel nel settore dei personal computer.

Per Motorola l'alleanza era un'ottima possibilità. L'alleanza permetteva alla società di poter utilizzare un'architettura RISC ad alte prestazioni e già testata investendo solo un modesto budget in ricerca. Inoltre l'alleanza permetteva a Motorola di mantenere un grosso cliente come Apple nel suo portafoglio clienti. Inoltre Motorola sperava di vendere a IBM le versioni a basso costo dei processori, ritenendo che IBM avrebbe trovato più conveniente comprare i processori da sé piuttosto che svilupparseli in proprio.

In quegli anni Motorola aveva già un proprio design RISC incarnato nel mwqq88000 che non stava andando bene nel mercato. Una spesso citata ragione per il suo fallimento era la mancanza di compatibilità con la loro diffusa serie mwqg68000, già usata su mwqwAmiga, mwraAtari ST e mwrqMacintosh. Inoltre i processori 88000 erano arrivati in ritardo sul mercato rispetto ai processori mwrgMIPS e mwrwSPARC.

Tuttavia l'88000 era già in produzione e alcuni produttori come Data General avevano già sviluppato delle macchine basate sul processore. Inoltre la stessa Apple aveva sviluppato dei prototipi basati su 88000 e questo spinse IBM e Motorola a rendere il nuovo processore compatibile a livello di bus con il Motorola 88000 in modo da rendere veloce la conversione delle macchine basate su 88000 in macchine basate su PowerPC.

I primi processori basati sulle specifiche PowerPC ricevettero un'accoglienza molto calorosa da parte del mercato. Oltre a IBM e Apple anche il gruppo Motorola dedicato allo sviluppo di computer sviluppò sistemi basati su PowerPC. Microsoft portò mwtwWindows NT 3.51 su PowerPC, mwuaSun Microsystems portò mwuqSolaris su PowerPC, IBM sviluppò una versione di mwugAIX per PowerPC e pianificò una versione di mwuwOS/2 per i nuovi processori. Alla metà degli anni 90 i PowerPC erano i più potenti processori disponibili per personal computer.

Lo sviluppo delle nuove architetture su PowerPC comunque non ebbe il successo sperato. Vista la scarsità di software per PowerPC, i clienti dei sistemi operativi Windows, OS/2 e Solaris ignorarono la piattaforma. Le versioni di OS/2, Solaris e Windows NT vennero dismesse rapidamente e solo i mwvqMacintosh completarono la transizione sulle nuove macchine basate su PowerPC. Le prestazioni del PowerPC rispetto agli altri processori erano per Apple più importanti della mancanza di compatibilità con il passato.

Tuttavia, il ridotto successo dell'alleanza (rispetto agli obiettivi iniziali) fece pensare a IBM e Motorola che era ora di riconsiderare le priorità. Durante gli anni 90, Motorola aveva sviluppato i processori mwvwG3 e mwwaG4, mentre IBM aveva sviluppato i processori mwwqG5 nel 2003. Nel 2004 Motorola decise di dismettere la divisione dedicata alla produzione dei semiconduttori e creò la società mwwgFreescale Semiconductor mentre IBM vendette la propria divisione dedicata allo sviluppo dei personal computer a mwwwLenovo e concentrò lo sviluppo dei processori PowerPC per applicazioni specializzate come il mercato delle console. IBM sviluppò i processori per le console mwxaWii, mwxqPlayStation 3 e mwxgXbox 360. Vista la situazione incerta dei processori per computer, nel 2005 Apple decise di abbandonare lo sviluppo di macchine basate su PowerPC e strinse un'alleanza con mwxwIntel per utilizzare i suoi nuovi processori basati sull'architettura Intel Core. Apple completò la transizione in meno di un anno e durante il mese di agosto dell'anno successivo smise di commercializzare prodotti con processori PowerPC.

Il PowerPC è stato progettato con principi RISC, e consente un'implementazione mwygsuperscalare. Esistono versioni sia con implementazione mwyw32 bit che a mwza64 bit.

Partendo dalla specifica di base POWER, il PowerPC ha aggiunto:

• Modalità big o little-endian (che richiedono un reboot per lo switch). Questa modalità non è gestita dal mwaaPowerPC G5.

• Singola precisione in mwagvirgola mobile in aggiunta alla doppia precisione.

• Istruzioni floating point (su richiesta di Apple).

• Una specifica completa a 64 bit, compatibile con la modalità a 32 bit.

• Rimozione di alcune istruzioni POWER particolarmente complesse, emulate dal mwbgsistema operativo se necessario.

La prima implementazione su singolo chip del design fu l'mwegMCP601 nel 1992, un ibrido delle specifiche POWER1 e PowerPC. Questo consentì l'utilizzo del chip da parte di IBM nei sistemi già esistenti basati su POWER1, anche se portò a delle difficoltà nel passaggio alla seconda generazione di processori completamente basati sul design PowerPC. Apple continuò il lavoro su una nuova linea di computer Macintosh basata sul chip, e li lanciò come "Power Macintosh" basati sul 601 il 14 marzo mwew1994.

Anche IBM ebbe la sua linea completa di desktop basati su PowerPC costruita e pronta per essere venduta. Purtroppo, non avevano un sistema operativo pronto. IBM decise di riscrivere completamente mwfqOS/2 specificamente per il PowerPC. IBM impiegò due anni a riscrivere OS/2 per PowerPC e allora fu troppo tardi. I desktop PowerPC non furono mai immessi sul mercato. La rivista mwfgByte (aprile 1994) pubblicò un lungo articolo su Apple e i desktop IBM PowerPC.

Apple, che non aveva un OS basato su PowerPC, prese una strada diversa. Riscrisse solo i pezzi essenziali del sistema operativo e quindi scrisse un mwgaemulatore mwgq680x0 che poteva eseguire le altre parti dell'OS e le applicazioni basate su 68000.

La seconda generazione del processore, che seguiva integralmente le specifiche PowerPC, incluse il mwgw603 di fascia bassa e il mwha604 di fascia alta. Il 603 è noto per il suo basso costo e per i consumi molto ridotti. L'obiettivo di Motorola, infatti, era quello di usare il progetto 603 come modello di base di tutte le successive implementazioni dei chip PowerPC. Apple tentò di utilizzare il 603 nella serie di mwhqlaptop mwhgPowerBook 5300 ma con scarsi risultati a causa delle ridotte dimensioni (8 mwhwkB) della mwiacache di primo livello del processore. L'emulatore 68K del sistema operativo non riusciva ad utilizzarla e ciò comportava una drastica riduzione delle prestazioni. Il problema fu risolto con la versione 603e del PowerPC che essendo dotata di una cache di primo livello di 16KB, ne consentiva l'utilizzo all'emulatore.

Nel mwig1993 ingegneri IBM a Burlington iniziarono lo sviluppo di una nuova versione di processore PowerPC con incluso il supporto del set di istruzioni mwiwx86. Lo sviluppo del processore venne svolto da IBM senza la collaborazione dell'alleanza AIM, il processore venne denominato all'interno di IBM PowerPC 615. Tuttavia seri dubbi sulle reali prestazioni del processore e sulla sua convenienza economica spinsero IBM a cancellare il progetto nel 1995 dopo che un numero limitato di processori erano stati prodotti. Tuttavia versioni contrastanti affermano che il processore impiegava 5 cicli di clock a commutare set di istruzioni, questo tempo sommato al tempo di riempimento delle pipeline rendeva il processore lento, inoltre sembra che uno scarso supporto di Microsoft abbia contribuito all'abbandono del progetto. mwja

La prima implementazione a 64 bit del PowerPC fu il mwjg620 nel 1997, ma ebbe uno scarso successo commerciale. Apple non lo acquistò poiché era un processore molto grande e costoso, senza contare le non molto elevate prestazioni, inferiori a quelle del 604 col software a 32-bit. IBM riutilizzò parte del progetto per il mwjwPOWER3.

Nel 1997 IBM introdusse anche una famiglia di processori a 64-bit per server: la mwkqRS64. Pur derivata dalle specifiche PowerPC adottava tutta una serie di caratteristiche aggiuntive dedicate. Venne utilizzata, in quattro differenti generazioni, nei server della serie mwkgRS/6000 e mwkwAS/400 fino all'introduzione dell'architettura POWER4 nel 2001.

Nel 1998 IBM commercializzò l'architettura POWER3 a 64 bitcite-ref-3[3] destinato esclusivamente alla sua linea di server RS/6000 affiancando la serie RS64.

Alla fine del mwoa2002 IBM introdusse il mwoqPowerPC 970. Si trattò del primo processore PowerPC a 64-bit destinato al mercato di consumo. Il 970 era basato sull'architettura mwogmulticore POWER4 di IBM adattata a singolo corecite-ref-4[4]. Il 970, per garantire ai sistemi Apple la retrocompatibilità, includeva una unità vettoriale (simile alle estensioni mwpwAltiVec nella serie Motorola 74xx) ed era stato modificato per eseguire codice a 32-bit in modo nativo.

Numericamente, il PowerPC è il più diffuso nei controllori delle auto. In questo ruolo, Motorola ha offerto un enorme numero di versioni costruite attorno al core 603 chiamate mwqqMPC5xx. A questo hanno aggiunto diverso hardware custom, per consentire l'I/O sul singolo chip.

I dispositivi di rete sono un altro settore dove i processori PowerPC sono stati utilizzati ampiamente. MSIL utilizzò in nucleo QUICC del MC68302 per sviluppare il mwrqPowerQUICC MPC860 e i MPC823/MPC823e. Tutte le varianti includono un gestore RISC separato chiamato CPM che gestisce le comunicazioni e riduce il lavoro della CPU. CPM accede in mwrgDMA alla memoria centrale. I processore successivo fu l'MPC8260 basato su core 603 e dotato di un nuovo CPM.

I sistemi operativi che supportano i processori PowerPC sono il mwsqSystem 7, mwsg8, mwswMac OS 9 e mwtamacOS fino alla versione 10.5 mwtqLeopard per i computer Macintosh e compatibili. mwtgLinux, mwtwFreeBSD, mwuaOpenBSD, mwuqNetBSD, Windows NT 3.51, Windows NT 4, Solaris, mwugMorphOS e mwuwAmigaOS 4.x per le macchine PowerPC. Inoltre molti sistemi operativi in tempo reale come mwvaQNX, mwvqVxWorks e Linux per applicazioni embedded come LynuxWorks.

Ultimamente altre macchine che utilizzano questo tipo di processori sono la mwwaXbox 360 (mwwqXenon), mwwgPlayStation 3 (mwwwCell), mwxaWii (mwxqIBM Broadway), mwxgWii U (IBM Espresso).

• mwyg601 MPC601 50 e 66mwyw MHz

• mwzq602 prodotti consumer (multiplexed data/address bus)

• mwzw603 portatili

• 603e

• mw0g604

• 604e

• mw1q620 la prima implementazione a 64-bit

• x704 implementazione PowerPC BiCOMOS della Exponential Technologies

• 750 mw2aPowerPC G3 (1997) 233mw2q MHz e 266mw2g MHz

• 7400 mw3aPowerPC G4 (1999) 350mw3q MHz

• 750FX annunciato da IBM nel 2001 e disponibile all'inizio del 2002 nella versione a 1mw3w GHz.

• 970 mw4qPowerPC G5 (2003) implementazione 64-bit derivata dall'IBM POWER4 alle velocità di 1.4mw4g GHz, 1.6mw4w GHz, 1.8mw5a GHz, 2.0mw5q GHz, 2.5mw5g GHz e 2.7mw5w GHz.

• 970MP Processore G5 Dual Core introdotto a fine 2005. È disponibile nelle versioni da 2.0mw6q GHz, 2.3mw6g GHz e 2.5mw6w GHz.

• mw7qGekko 485mw7g MHz (usato nel mw7wNintendo GameCube)

• Power4+ IBM processore a 1.4mw8q GHz installato sui server Regatta (RS/6000 o pSeries)

• mw8wIBM Broadway processore utilizzato nella console mw9aNintendo mw9qWii.

• mw9wXenon processore basato su PowerPC dotato di tre core e utilizzato nelle mw-aXbox 360.

• PA6T-1682-a prodotto da P.A. SEMI su licenza IBM del G5 consuma 15 Watt per core (fino ad 8) ed ha il supporto per memoria e crittografia incorporati.

• mw-aCell, il processore utilizzato dalla mw-qPlayStation 3.

cite-note-11. ↑ mwaqq(mwaqumwaqyEN) mwaqcmwaqgIBM: i + p = Power, su mwaqkCNET, 3 aprile 2008. mwaqoURL consultato il 12 dicembre 2020.

cite-note-22. ↑ mwaq4(mwaq8mwaraEN) mwaremwariIntroducing the New Power Equation from IBM, su mwarmwww-03.ibm.com, 2 aprile 2008 mwarq(archiviato dall'mwaruurl originale il 5 aprile 2008).

cite-note-33. ↑ La sigla PowerPC 630 fu scartata da IBM per differenziare la linea di processori destinati ai server da quelli del mercato consumer di Apple.

cite-note-44. ↑ Venne però successivamente introdotta una versione a due core chiamata 970MP.

• mwar8Architettura Power

• mwasePOWER

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