IBM RS64 - IBM RS64

NAPÁJENÍ, PowerPC, a Napájení ISA architektury
NXP (dříve Freescale a Motorola)
IBM
IBM / Nintendo
jiný
Související odkazy
Zrušeno šedě, historický kurzívou

The IBM RS64 je rodina mikroprocesory které byly použity na konci 90. let v IBM RS / 6000 a AS / 400 servery.

Tyto mikroprocesory implementují „Amazon“ nebo „PowerPC-AS“, architektura sady instrukcí (JE). Amazon je nadmnožinou PowerPC instrukční sada s přidáním speciálních funkcí, které nejsou ve specifikaci PowerPC, převážně odvozené z POWER2[Citace je zapotřebí ] a původní procesor AS / 400 a byl 64-bit od začátku. Procesory v této rodině jsou optimalizovány pro komerční pracovní zátěže (celočíselný výkon, velké mezipaměti, pobočky) a neobsahují silné plovoucí bod výkon procesorů v Mikroprocesory IBM POWER rodina, její sourozenec.

Rodina RS64 byla vyřazena brzy po zavedení POWER4, který byl vyvinut za účelem sjednocení rodin RS64 a POWER.

Dějiny

V roce 1990 byl zahájen projekt Amazonu s cílem vytvořit společnou architekturu, která by hostila obě AIX a OS / 400. The AS / 400 technický tým společnosti IBM navrhoval instrukční sadu RISC, která by nahradila instrukční sadu CISC stávajících počítačů AS / 400. Jejich původní design byl variantou stávající instrukční sady „IMPI“, rozšířil se na 64 bitů a dostal některé instrukce RISC k urychlení výpočetně náročnějších komerčních aplikací, které byly nasazovány na AS / 400. Vedení IBM chtělo, aby používali PowerPC, ale oni se postavili na odpor a tvrdili, že stávající 32 / 64bitová sada instrukcí PowerPC neumožní životaschopný přechod pro software OS / 400 a že stávající sada instrukcí vyžaduje rozšíření komerčních aplikací na AS / 400. Nakonec bylo vyvinuto rozšíření instrukční sady PowerPC s názvem „Amazon“.

Současně RS / 6000 vývojáři široce rozšiřovali svoji produktovou řadu o systémy, které sahaly od low-end pracovních stanic, přes mainframeové konkurenční velké podnikové SMP systémy až po klastrované superpočítačové systémy RS / 6000-SP2. Procesory PowerPC vyvinuté v Aliance AIM dobře vyhovovalo low-endové pracovní stanici RISC a malému prostoru na serveru. Sálové počítače a velké seskupené superpočítačové systémy však vyžadovaly vyšší výkon a spolehlivost, dostupnost a provozuschopnost než procesory určené pro Apple Power Mac. K současnému splnění požadavků nákladově zaměřeného systému Apple Power Mac, vysoce výkonných systémů a systémů RAS RS / 6000 a přechodu AS / 400 na PowerPC bylo zapotřebí více návrhů procesorů.

Amazon byl rozšířen, aby podporoval i tyto funkce, takže procesory mohly být navrženy pro použití jak ve špičkových strojích RS / 6000, tak AS / 400.

Projekt vývoje prvního takového procesoru byl "Bellatrix" (název hvězda v souhvězdí Orion, také nazývaná „Amazonská hvězda“). Projekt Bellatrix byl nesmírně ambiciózní ve všudypřítomném používání obvodů s vlastním časováním a pulsy a nástrojů EDA potřebných k podpoře této návrhové strategie a byl nakonec ukončen. Za účelem řešení technických pracovních stanic, superpočítačů a strojírenských / vědeckých trhů pak IBM Austin (domov RS / 6000s) poté začal vyvíjet časově uvedenou jednočipovou verzi Power2 (P2SC) souběžně s vývojem propracovaný 64bitový procesor PowerPC s rozšířeními POWER2 a dvojicí sofistikovaných jednotek MAF s plovoucí desetinnou čárkou (POWER3 / 630). Pro řešení komerčních aplikací RS / 6000 a systémů AS / 400 začala společnost IBM Rochester (domov AS / 400) vyvíjet první z high-endových 64bitových procesorů PowerPC s rozšířeními AS / 400 a IBM Endicott začala vyvíjet low-end jednočipový procesor PowerPC s rozšířeními AS / 400.

Cobra a Muskie

V roce 1995 IBM vydala Kobranebo A10 procesor, první implementace PowerPC AS, pro systémy AS / 400 Advanced Series. Jednalo se o jednočipový procesor běžící na 50-77 MHz. Byl navržen s částečně vlastní metodikou v důsledku omezení doby uvedení na trh. Matrice obsahuje 4,7 milionu tranzistorů a měří 14,6 mm na 14,6 mm (213 mm)2). Byl vyroben společností IBM v procesu CMOS 5L, což je 0,5 µm čtyřvrstvý kovový proces CMOS. Používal napájecí zdroj 3,0 V a rozptýlil maximum 17,7 W, minimum 13,4 W při 77 MHz. Bylo zabaleno v kontaktu 625 pole mřížky z keramické koule (CBGA), který měřil 32 mm na 32 mm.

V roce 1996 IBM uvedla na trh špičkový čtyřcestný procesor SMP, nazývá se vícečipová verze Muskie, A25 nebo A30 v systémech AS / 400. Běžel na 125-154 MHz. Byl vyroben na BiCMOS výrobní proces.

Tyto procesory byly použity pouze ve strojích AS / 400.

RS64

The RS64 nebo Apache byl představen v roce 1997. Byl vyvinut z „Cobra“ a „Muskie“, ale zahrnoval úplnější ISA PowerPC a byl proto nastaven pro použití v RS / 6000 jak v systémech AS / 400. To představovalo 128 KB celková on-die L1 cache, 4 MB plná rychlost off-chip L2 na 128bitové sběrnici a takt 125 MHz. Škálovalo se na 12procesorovou konfiguraci SMP ve strojích IBM.

Byl volán RS64 A35 v AS / 400 a byl jednou označován jako PowerPC 625, mezi zaniklým PowerPC 620 a PowerPC 630 (později přejmenovaný POWER3 ).

Byl vyroben procesem výroby BiCMOS.

RS64-II

The RS64-II nebo Severní hvězda byl představen na 262 MHz v roce 1998 s 8 MB plné rychlosti L2 na 256 bitové sběrnici 6XX (také používán v PowerPC 620 a POWER3 ). Desky procesorů obsahující 4 RS64-II lze vyměnit za stroje navržené pro podobné čtyřcestné desky RS64, čímž se zabrání „upgradu vidlicového zdvihu“. RS64-II obsahoval 12,5 milionu tranzistorů, byl velký 162 mm² a čerpal maximální výkon 27 Wattů. Výroba se změnila na 0,35 μm CMOS výroba.

RS64-II byl prvním procesorem na masovém trhu, který implementoval multithreading. V podstatě každý čip ukládá informace o stavu pro 2 vlákna v daném okamžiku a zdá se, že jsou to dva procesory OS. Jeden logický procesor spouští takzvané vlákno v popředí. Když toto vlákno narazí na událost s vysokou latencí (chybějící mezipaměť L2 atd.), Vlákno pozadí se přepne na druhý logický procesor z pohledu OS. V případě „méně dlouhé“ události latence (chybějící L1 atd.) Dojde k přepnutí vlákna pouze v případě, že je vlákno pozadí připraveno k provedení. Pokud vlákno na pozadí také čeká na zmeškání, k přepínání vlákna nedojde. IBM toto schéma nazývá „hrubé zrnité multithreading“. Není to úplně to samé jako simultánní multithreading jak bylo nalezeno později Pentium 4 procesory. Papír IBM konstatuje, že hrubozrnné schéma se lépe hodí pro architekturu v pořadí, jako je RS64.

Byl volán RS64-II A50 v systémech AS / 400.

RS64-III

The RS64-III nebo Pulsar byl představen v roce 1999 na 450 MHz. Mezi klíčové změny patřily vylepšené větší instrukční a datové mezipaměti 128 KiB L1 predikce větve přesnost a snížené pokuty za nesprávnou předpověď větve nulového nebo jednoho cyklu. RS64-III má pětistupňový kanál a 256bitovou sběrnici mezipaměti L2, která poskytovala procesoru šířku pásma 14,4 GB / s z mezipaměti 8 MiB L2, implementované s 225 MHz DDR SRAM.

RS64-III má 34 milionů tranzistorů, velikost matrice 140 mm² a je vyráběn na 0,22 μm CMOS 7S procesu se šesti úrovněmi měděného propojení.

V roce 2000 IBM uvedla vylepšenou verzi s názvem IStar vyrobeno s SOI výrobní proces s měděnými propojeními, což zvýšilo taktovací frekvenci procesoru na 600 MHz. Toto byl první procesor implementovaný v tomto procesu. Architektonicky však byl IStar totožný s Pulsarem.

RS64-IV

The RS64-IV nebo Sstar byl představen v roce 2000 na 600 MHz, později zvýšen na 750 MHz. Stejným způsobem jako RS64-III (šířka pásma 19,2 GB / s) bylo podporováno až 16 GB DDR L2. RS64-IV měl 44 milionů tranzistorů a byl 128 mm² velký vyrobený procesem 0,18 μm. Na rozdíl od POWER zůstala spotřeba energie nízká, pod 15 wattů na jádro.

Zatímco řada POWER nějakou dobu stagnovala na poloviční frekvenci oproti svým konkurentům, rodina RS64 byla na vrcholu řady velkých serverů IBM SMP UNIX. Celočíselné / komerční pracovní vytížení RS-64 IV bylo podobné jako u Sun Microsystems procesory, se kterými konkuroval, i když jeho výkon s plovoucí desetinnou čárkou nebyl srovnatelný se současným POWER3-II, která zůstala po celou dobu svého životního cyklu přiměřeně konkurenceschopná.

Další čtení

  • Gwennap, Linley (31. července 1995). "IBM vytváří procesory PowerPC pro AS / 400". Zpráva mikroprocesoru.

externí odkazy