PowerPC是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自IBM（国际商用机器公司）的POWER（PerformanceOptimizedWithEnhancedRISC；PowerPC是早期Motorola和IBM联合为Apple的MAC机开发的CPU芯片,商Motorola,并成为他们的主导成品并成为他们的主导成品.IBM标权同时属于IBM和Motorola,并成为他们的主导成品.
1975年,IMB公司801小型计算机工程在RISC机体系结构方面做了许多开创性试验。801计算机与贝克莱大学的RISC处理器引起了RISC机革新运动,然而801计算机仅仅是一个用来演示某种概念的原型机。
801工程的成功致使IBM公司开发一种商业的RISC工作站产品,这就是RTPC。RTPC于1986年诞生,它采用了801的体系结构概念,成为一个实际产品。RTPC未获得商业成功,它有许多性能相当或更好的竞争产品。1990年IBM公司在总结了801和RTPC两产品经验教训的基础上生产了第3个产品即IBMRISCSYSTEM/6000。它是一个类似RISC的超标量计算机,市场定位是高性能工作站。此产品推介后不久,IBM公司开始把这种计算机称为Power结构。
1991年,IBM公司与MOTOROLA公司(摩托罗拉公司,6800系列微处理器开发商)、苹果公司(该公司将MOTOROLA芯片装入Macintosh计算机)结成联盟,出产了一系列用PowerPC结构实现的系列计算机,以争抗x86处理器所占有的压倒优势的市场。
这种结构源于Power结构,并做了改动(包括消除故障,增加原先缺少的关键技术特色,去除某些指令,放宽技术条件),从而实现了更高的执行效率。到1995年初,PowerPC系更机有四个产品先后问世。
·601 第1个PowerPC产品。它的目标是让PowerPC结构尽快地占领市场,601是32位计算机。
其时钟速度可达80MHz,每个时钟周期可执行3条指令。
·603 设计目标是低端台式机,便携机和膝上机,它也是32计算机,性能与601相当,但价格低并且执行效率更高。它的时钟速度为80MHz,每个时钟周期执行两条指令,适用于低能耗要求的计算机。
·604 设计目标是台式计算机和低端服务器,也是32位计算机,但是604使用了更先进的超标量设计技术,以获取更高的性能。604的时钟速度为100MHz,每个时钟周期可执行4条指令。
·620 设计目标是高端服务器。PowerPC系列机中的第1个使用全64位结构的产品,它包含64位寄存器和64位数据通路。
PowerPC是三家公司联盟推出的系列微处理器产品。尽管PowerPC产品都具有基本一致的体系结构,但是具体规格型号却与制造公司有关,由制造公司决定。一般而言,IMB公司生产的PowerPC芯片有PPC的简称,MOTOROLA公司生产的PowerPC芯片有MPC的简称。例如,MotorolaMPC620时钟速度为125MHz,每个时钟周期可执行4条指令,它是个采用真正64位地址总线的PowerPC微处理器,性能指标大大优于同时期的Pentium芯片。
双处理器结构既提供了程序运行的通用处理器,又提供了用于通信用处的特殊通信处理器(CPM).
32位PowerPC结构特点
32个32位通用寄存器(GPRs)
寄存器支持用户级指令集(不包括浮点指令),包括integerexceptionregister(XER),conditionregister(CR),linkregister(LR),counterregister(CTR)
时间加减及寄存器
管理级寄存器,与PowerPC定义兼容
Configuration-----MachineStatusRegister(MSR)
Exceptionmodel-----Save/restoreregisters0and1(SRR0andSRR1),DSIstatusregister(DSISR),dataaddressregister(DAR)
PowerPC减量器
PowerPC时基和实时时钟（RTC）
PowerPC是由Apple公司、IBM公司和Motorol公司组成的联盟(简称为AIM)共同设计的。PowerPC是一种RISC多发射体系结构。自从1992年1月推出个PowerPC601产品以来至今已形成了一个完整的处理器产品系列。应用领域涉及便携机、工控机、PC机、工作站、服务器以及多处理器半行系统。PowerPC微处理器的性能与同期的Pentium芯片相当但价格便宜,直到目前为止,PowerP仍然是X86芯片的强劲对手。
综观八年来PowerPC的发展历程可以看到:
PowerPC是一个成熟的高性能处理器体系结构,技术上与Pentium处理器旗鼓相当,有着独特的优势尤其是进年来的新进展(铜连接,绝缘体硅,AltiVec)带突破性质,代表了下一代微处理器的发展方向,应当引起我们的注意。事实上,许多国际大公司已经意识到PowerPC的新技术发展更具有很大的市场价值意义,纷纷采取了有利于身身利益的对策。
从以下事件可以使我们对这一点看的更清楚。
(1)1997年初微软公司宣布,该公司的手持式PCWindowsCE操作系统将能在Motorola公司的PowerPC芯片上运行。
(2)1999年初Motorola公司起诉Intel公司,指控这家世界的芯片制造商挖走其PowerPC芯片设计中心工程师的行为盗窃了该公司的商业机密Motorola称,Intel至少雇用了15名该公司在Austin的Somerset设计中心从事设计PowerPC芯片的工程师。
(3)1999年9月Cisco公司推出的多协议路由器1750采用了MotorolaMPC860TPowerQUICC嵌入1111式微处理器,运行频率为48MHz。
国内方面,几年前我国在PowerPC应用和研究上取得一定的进展。例如:
(4)1996年10月29日,银河-S4/100超级服务器计算机系统研制成功,在长沙通过国防科工委主持的技术鉴定。该系统采用开放式的共享主存多处理机SMP体系结构,其核心是4个高性能的PowerPC604微处理器。
(5)曙光信息产业有限公司和国家智能计算机研究开发中心开发出基于PowerPC芯片的曙光天演系列工作站、服务器、Internet网络服务器和HA高可靠容错系列机,这些产品在1996年4月召开的“国家863十年成果汇报展”上,受到广泛关注。
但是近两年以来,国内在应用PowerPC方面因操作系统不兼容和市场规模较小的原因,没有大的进展,实际上放弃了对PowerPC微处理器新产品的应用。
结合各方面的信息,笔者作出这样的预测:从全球处理器市场角度出发,PowerPC处理器在高端服务器图形工作站、台式机、客户机、便携机、工控机方面拥有成熟的产品、大量的用户和一定的市场占有率,PowerPC体系结构处理器的后继科技投入起点高,水平高资源大,具有突破性质,今后二三年内PowerPC的应用面和市场场占有率会有一个增加的变化。
鉴于PowerPC有较高的性能价格比,适用于嵌入式应用系统,加上PowerPC应用具有平台独立的特点,在安全性有一定的可取之处(我们注意到Pentium的新产品-PentiumⅢ因片内系列号有碍安全的缘故被政府限制使用),建议有关部门(特别是工业控制设备制造部门)今后关注PowerPC的发展,加大应用PowerPC的力度