Power PC 400

La familia PowerPC 400 es una línea de núcleos de procesador RISC integrados de 32 bits basados en las arquitecturas de conjunto de instrucciones PowerPC o Power ISA. Los núcleos están diseñados para adaptarse a aplicaciones especializadas que van desde microcontroladores de sistema en un chip (SoC), dispositivos de red, circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC) y matrices de puertas programables en campo (FPGA) hasta decodificadores, almacenamiento Dispositivos y supercomputadoras.

Applied Micro Circuits Corporation (AMCC) compró activos relacionados con los 400 núcleos de la familia de IBM en abril de 2004 por 227 millones de dólares y ahora comercializa los procesadores bajo su propio nombre. IBM continúa evolucionando los núcleos mientras proporciona servicios de diseño y fundición en torno a los núcleos. Varios núcleos también están disponibles para licencias de OEM de IBM y Synopsys.

Variantes

PowerPC 403

Presentado en 1994, el PowerPC 403 fue uno de los primeros procesadores PowerPC. Fue el primero dirigido estrictamente al mercado integrado. En comparación con otros procesadores PowerPC de la época (PowerPC 601, PowerPC 603 y PowerPC 604), estaba en el extremo inferior y carecía de unidad de gestión de memoria (MMU) o unidad de coma flotante (FPU), por ejemplo. El núcleo se ofreció para chips personalizados y en versiones preempaquetadas, incluidas versiones con MMU, velocidades que oscilan entre 20 y 80 MHz.

El PowerPC 403 se utiliza, entre otros dispositivos, en clientes ligeros, decodificadores, controladores RAID, conmutadores de red e impresoras. El primer TiVo utilizó un PowerPC 403GCX de 54 MHz.

AMCC adquirió el diseño del 403 de IBM en 2004, pero decidió no comercializarlo y se centró en los núcleos 405 y 440.

PowerPC 401

Si bien el 403 era popular, también tenía un rendimiento demasiado alto y demasiado costoso para algunas aplicaciones, por lo que en 1996 IBM lanzó un núcleo PowerPC básico, llamado PowerPC 401. Tiene un solo problema, un proceso de tres etapas, sin MMU o DMA y solo cachés L1 de 2 KB de instrucciones y 1 KB de datos. El diseño contenía sólo 85.000 transistores en total y funcionaba a hasta 100 MHz, consumiendo sólo 0,1 W o menos. Las aplicaciones que utilizan el núcleo 401 van desde decodificadores y conmutadores de telecomunicaciones hasta impresoras y máquinas de fax.

PowerPC 405

El PowerPC 405 se lanzó en 1998 y fue diseñado para diseños de sistemas integrados en un chip (SoC) de gama baja sensibles al precio o al rendimiento. Tiene una tubería de cinco etapas, cachés L1 de instrucciones y datos separados de 16 KB, un bus CoreConnect, una interfaz de unidad de procesamiento auxiliar (APU) para capacidad de expansión y admite velocidades de reloj superiores a 400 MHz. El núcleo 405 se adhiere a Power ISA v.2.03 utilizando la especificación Libro III-E. Tanto AMCC como IBM están desarrollando y comercializando procesadores que utilizan 405 núcleos. IBM y Synopsys también ofrecen un núcleo totalmente sintetizable. IBM ha anunciado planes para poner las especificaciones del núcleo PowerPC 405 a disposición de la comunidad académica y de investigación de forma gratuita.

Las aplicaciones basadas en PowerPC-405 incluyen cámaras digitales, módems, descodificadores (procesadores STB04xxx de IBM), teléfonos móviles, dispositivos GPS, impresoras, máquinas de fax, tarjetas de red, conmutadores de red, dispositivos de almacenamiento y servicios. Procesadores para servidores. Se utilizan hasta dos núcleos 405 en los FPGA Xilinx Virtex-II Pro y Virtex-4. En 2004, Hifn compró los procesadores de red PowerNP de IBM que utilizan 405 núcleos.

PlayStation 2

Las versiones posteriores del delgado PlayStation 2 utilizaron un chip PowerPC 405 emulando el MIPS R3000A que se utilizó como procesador I/O en modelos anteriores.

V-Dragon

La empresa china Culturecom utiliza un núcleo 405 para su V-Dragon procesador que potencia terminales Linux y set-top-boxes. El procesador V-Dragon incluye el motor multilingüe de generación de caracteres (MCGE) que procesa y genera caracteres chinos directamente en la CPU.

APM801xx

Aplicadas Micro tiene una serie de sistemas en un producto chip basado en el núcleo PowerPC 405, bajo un nuevo nombre: APM801xx. Estos son los productos de Power Architecture más eficientes hasta la fecha (Fall 2010), y soporta frecuencias de hasta 800 MHz a ~1 W, o 0.3 W idling. Hecho para apoyar una amplia gama de aplicaciones desde redes, almacenamiento y dispositivos multimedia.

POWER8 controlador en chip

El procesador POWER8 contiene un microcontrolador de potencia incrustado y de gestión térmica, llamado controlador en chip (OCC). Basado en un procesador PowerPC 405 con 512 KB de RAM estática dedicada (SRAM), OCC monitorea todo el chip.

PowerPC 440

Introducido en 1999, el PowerPC 440 fue el primer núcleo de PowerPC de IBM para incluir el Libro E extensión a la especificación PowerPC. También incluyó la tecnología de bus CoreConnect diseñada para ser la interfaz entre las partes dentro de un dispositivo PowerPC basado en sistema a chip (SoC).

Es un núcleo de alto rendimiento con cachés L1 de instrucciones y datos independientes de 32 KB, un canal de doble emisión desordenado de siete etapas, que admite velocidades de hasta 800 MHz y cachés L2 de hasta 256 KB. El núcleo carece de una unidad de punto flotante (FPU) pero tiene una FPU asociada de cuatro etapas que se puede incluir mediante la interfaz APU (Unidad de procesamiento auxiliar). El núcleo 440 se adhiere a Power ISA v.2.03 utilizando la especificación Libro III-E.

Xilinx actualmente incorpora uno o dos núcleos (dependiendo del miembro de la familia) en la FPGA Virtex-5 FXT.

Tanto AMCC como IBM están desarrollando y comercializando procesadores independientes que utilizan 440 núcleos. IBM y Synopsys también ofrecen núcleos totalmente sintetizados.

BRE440 Rad Hard SOC

Broad Reach Engineering ha utilizado el núcleo sintetizado IBM 440 para construir un SoC integrado endurecido por radiación que incluye varios periféricos (dos MAC Ethernet, PCI, controladores de memoria, controladores DMA, EDAC y SIO), 32 KB de caché L1, y 256 KB de caché L2. Este dispositivo fue construido usando el proceso duro de rad Honeywell HX5000 a 150 nm. El BRE440 funciona a velocidades de reloj que van desde decenas de MHz hasta 150 MHz.

QCDOC

QCDOC es un supercomputador personalizado construido para resolver problemas pequeños pero extremadamente exigentes de la física cuántica. Utiliza ASICs personalizados basados en 440 para obtener un rendimiento máximo de aproximadamente 10 TFLOPS.

Blue Gene/L

El doble 440 núcleos se utilizan en los procesadores que alimentan la supercomputadora Blue Gene/L de IBM, que hasta junio de 2008 clasificaron el número uno en la lista de los 500 supercomputadores de todo el mundo, con un rendimiento máximo de casi 500 teraFLOPS en 2008.

SeaStar

El núcleo 440 también se utiliza en los supercomputadores Cray XT3, XT4 y XT5, donde sus procesadores de comunicación SeaStar2, SeaStar2 y SeaStar2+ combinan estrechamente la interfaz de memoria HyperTransport con el enrutamiento a otros nodos en grupos de supercomputadores. El dispositivo SeaStar proporciona una conexión de 6.4 GB/s a los procesadores basados en Opteron a través de HyperTransport (junto haciendo un elemento de procesamiento, PE), así como seis 7.6 GB/s enlaces a PE vecinos. SeaStar2+ ofrece 9.6 GB/s ancho de banda intra-nodo y funcionalidad de corrección de errores para interceptar errores en la ruta entre los nodos de computación.

AMCC 460

El PowerPC 460EX y 460GT de AMCC son, a pesar de su nombre, procesadores con el núcleo 440. Están disponibles en 0,6 a 1,2 GHz y tienen controladores integrados para DDR o DDR2 SDRAM, USB 2.0, PCIe, SATA y Gigabit Ethernet.

Titan

Intrinsidad diseñó el núcleo Titan ahora descompuesto para AppliedMicro desde el suelo usando la espectro de núcleo PowerPC 440. Aplicadas Micro utilizó el núcleo de Titan en su sistema de alto rendimiento familiar APM832x en un producto chip pero estas partes nunca llegaron al mercado.

Virtex-5 FXT

En su línea de productos Virtex-5 FXT FPGA, Xilinx incorpora hasta dos núcleos PPC440. El PPC440 incrustado tiene una frecuencia máxima de 550 MHz, y se conecta al FPGA-fabric circundante a través de un interruptor de barra cruzada especial, aumentando el rendimiento del sistema de la familia Virtex-5 FXT más de 2,6 veces en comparación con el PPC405 incrustado de la familia Virtex-4 FX.

LSI SAS

LSI utiliza el núcleo PowerPC 440 en varios de sus chips de controlador SAS, incluyendo la variante SAS2008 ampliamente utilizada.

Acalis CPU872

El Acalis CPU872 es un chip de Seguridad SoC altamente especializado construido por CPU Tech. Está diseñado para sistemas críticos de alta sensibilidad y misión, como aplicaciones militares. Tiene disposiciones para prevenir la manipulación y la ingeniería inversa y se fabrica en la fundación fiduciaria altamente segura de IBM. Ha integrado DRAM, núcleos duales 440 con FPU de doble precisión y unidades auxiliares de computación que proporcionan aceleración y protección para comunicaciones, algoritmos complejos y sincronización entre núcleos.

PowerPC 450

El núcleo de procesamiento de la supercomputadora Blue Gene/P está diseñado y fabricado por IBM. Es muy similar al PowerPC 440 pero se revelan pocos detalles.

Blue Gene/P

El procesador Blue Gene/P consta de cuatro núcleos PowerPC 450 funcionando a 850 MHz alcanzando 13,6 gigaflops en total. IBM reclama un diseño muy eficiente en comparación con otros procesadores de supercomputadora.

PowerPC 460

Introducidos en 2006, los 460 núcleos son similares a los 440 pero alcanzan los 1,4 GHz, están desarrollados teniendo en mente aplicaciones multinúcleo y tienen 24 instrucciones de procesamiento de señales digitales (DSP) adicionales. Los núcleos están diseñados para ser de bajo consumo pero de alto rendimiento y se espera que el 464-H90 consuma sólo 0,53 W a 1 GHz. El núcleo 460 se adhiere a Power ISA v.2.03 utilizando la especificación Libro III-E.

• PowerPC 460S – un núcleo completamente sintetizado y puede ser licenciado de IBM o Synopsys para la fabricación en diferentes fundiciones. 460S se puede configurar con diferentes cantidades de caché L1 y L2, así como con o sin SMP y FPU.
• PowerPC 464-H90 – a 90 nm, núcleo duro (no sintetizable), lanzado en 2006, ofrecerá un núcleo personalizable para ASICs que se puede fabricar con IBM o en instalaciones de fabricación en Chartered o Samsung.
• PowerPC 464FP-H90 – lanzado en 2007, es un núcleo duro que añade una unidad de punto flotante de doble precisión (FPU).

AplicadoMicro

• PowerPC 460SX y 460GTx se basan en el núcleo 464-H90. Están dirigidas a aplicaciones de almacenamiento y redes de muy alta gama, respectivamente. Corren a 0.8 a 1.2 GHz, tienen 512 KB de caché L2 que se duplica como almacenamiento SRAM, un controlador de memoria DDR2 reloj de 400 MHz, cuatro controladores Gigabit Ethernet, controladores PCIe y una variedad de aceleradores de aplicaciones específicas y instalaciones de controlador. Se fabrican en un proceso de 90 nm.
• APM82181 – un SoC basado en 0.8–1 GHz 464 diseñado para dispositivos de almacenamiento. Controlador DDR2, 256 KB SRAM configurable como caché L2. PCIe, SATA2, USB2, Gbit Ethernet y varias otras interfaces y aceleradores I/O como la descarga TCP/IP, y los aceleradores RAID5 y criptografía
• APM86190 y APM86290 PACKETpro – codificados "Mamba", son procesadores SoC de núcleo único y dual basados en el núcleo PowerPC 465, funcionando a 0.6-1.5 GHz. 32 KB instrucciones/32 KB datos L1 caches y 256 KB L2 caché, DDR3 controlador, PCIe, SATA2, USB2, Gbit Ethernet y varias otras interfaces y aceleradores I/O como descarga TCP/IP y un acelerador de criptografía con almacenamiento no volátil para teclas criptométricas y detección segura de arranque y manipulación.
• APM86791 PACKETpro – codificado "Keelback", es un procesador SoC de núcleo único basado en el núcleo PowerPC 465 funcionando a 1 GHz con 32 KB instrucciones/32 KB datos L1 caches y 256 KB L2 caché, controlador DDR3, 2x PCIe, 2x SATA2, 2x USB2, 4x Gbit Ethernet. También incorpora un acelerador de criptografía basado en ARM Cortex-M3 llamado SLIMpro corriendo a 250 MHz que permite el arranque seguro desde ROM y detección de templado.

PowerPC 470

El núcleo 470 integrado y personalizable, que cumple con Power ISA v2.05 Book III-E, fue diseñado por IBM junto con LSI e implementado en el PowerPC 476FP en 2009. El núcleo 476FP tiene caché L1 de 32/32 kB, unidades enteras duales y una FPU de doble precisión compatible con SIMD que maneja instrucciones DSP. Emitiendo 1,6 W a 1,6 GHz en un proceso de fabricación de 45 nm. La tubería de 9 etapas fuera de servicio y 5 números maneja velocidades de hasta 2 GHz, admite el bus PLB6, hasta 1 MB de caché L2 y hasta 16 núcleos en configuraciones SMP.

• LSI Axxia ACP3448 – 1.8 GHz, 4× 476FP núcleos, 512 kB L2 caché por núcleo, 4 MB L3 caché en chip, 2× DDR3 controladores, 2× 10 Gbit Ethernet, 3× PCIe, y una variedad de motores de procesamiento de red
• C*Core C1000 – una familia de procesadores integrados basados en 476FP para electrónica de consumo
• ChinaChip CC2000 – un procesador basado en 476FP con DSP integrado y GPU para consolas de juego
• Módulo NTC 1888TKh018 – SoC para sistemas de procesamiento de vídeo y multimedia a bordo