파워피시
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파워피시(PowerPC, Performance optimization with enhanced RISC for Personal Computer)는 1991년 애플 컴퓨터, IBM, 모토로라 등이 제휴하여 발표한 RISC 방식의 마이크로프로세서의 아키텍처를 말한다.
PowerPC 아키텍처 자체는, 동작의 기본이 되는 명령 세트나 레지스터 세트, 메모리 어드레싱, 캐시 모델 등을 규정하고 있지만 이들의 구현 방법에 대한 규정은 없다.
그러므로 파워 피시 아키텍처에서 극단적으로 내부적으로 CISC 또는 소프트웨어에서 만나면 파워 피시 프로세서라고 부를 수 있다.
이러한 특징으로 실제로 제조되는 모델은 고속화를 위해서 아키텍처 수준에서는 규정되어 있지 않은 구성품(L2, L3 캐시나 관련 레지스터 등)을 갖추고 있는 것이 보통이다.
원래는 AIM 플랫폼의 CPU가 이런 의미로 개발된 것이지만, CPU 이외는 개발되지 않았기 때문에 오늘날 까지 남아 있는 유사 프로젝트 유일한 성과물이기도 하다. 파워피씨는 애플 컴퓨터사의 파워맥에 사용되었다. 그외에는 IBM의 일부 워크스테이션, 서버나 BlueGene/L뿐만 아니라 슈퍼컴퓨터에도 사용된다.
또한 다이 크기가 작고 소비 전력이 낮으며 자일링스 FPGA용 IP 코어도 제공한다.
현재는 모토로라에서 분리된 프리스케일 세미컨덕터와 IBM에서 개발하여 제조하고 있다.
목차 |
[편집] 특징
파워 피시는 RISC 개념으로 만들어져 있어서 슈퍼 스칼라 방식으로 명령을 실행한다.
기본적인 파워의 특징에 몇 개 더 수정하였다.
- 엔디안 문제( Big endian 및 little endian의 지원, 단 G5 제외)
- Single Presion 부동 소수점 연산에 Double Precision 부동 소수점 연산 추가
- 32 개의 GPR (범용 레지스터)과 32 개의 FPR(부동 소수점 레지스터)
- POWER 아키텍처 가운데 복잡한 것을 생략한 명령 세트
- 복잡한 명령 등 일부를 제외해 명령은 기본적으로 하드 와이어 (Hard-Wired) 논리로 구현(일부 마이크로 코드로 구현)
- G4(제4 세대) 시리즈에서는128 비트 단위로 벡터 연산을 실시하는 AltiVec( 애플 컴퓨터는 Velocity Engine이라고 표현하고 있다)를 적용
- G5로의 벡터 연산 유닛은 슈퍼 스칼라나 슈퍼 파이프 라인으로 200개의 명령을 동시에 처리할 수 있음
[편집] 역사
PowerPC의 역사는 70년대 후반 존 콕의 RISC 아이디어를 사용한 미 IBM 회사의 801 프로토타입 칩으로 시작되었다. 801을 기본으로 한 코어는 수많은 IBM 제품에 채용되어 최종적으로는16개의 레지스터를 가진 ROMP 프로세서, IBM RT까 지 발전했다. 그러나 RT 프로세서의 성능은 충분하다고는 말할 수 없었기 때문에 IBM은 미국 프로젝트라고 불리는 시장에서 가장 고속의 프로세서를 개발할 계획을 시작했다. 그 결과 개발된 것이 POWER 아키텍처이며, 1990년 초에 RISC System/6000과 함께 발표되었다.
본래 POWER 마이크로 프로세서는 super scalar를 실현한 최초의 프로세서의 하나이며, 고성능으로 멀티 프로세서에 대응하고 있었다. 하지만 IBM의 RS/6000의 제품군을 로우 엔드에서 부터 하이 엔드 제품에 까지 확대할 즈음 POWER 프로세서로부터 몇개의 구성요소를 없애 싱글 칩 프로세서로 할 필요가 생겼기 때문에 IBM는 RSC(RISC 싱글 칩)의 개발에 착수했다. RSC는 개발의 초기 단계에서 부터 공업 전용으로 폭넓게 사용할 수 있을 가능성을 숨긴 고기능의 프로세서가 될 것이다라고 생각되고 있었다.
1991년 IBM은 애플 컴퓨터에 접근해 공동으로 POWER 아키텍처를 기반으로 한 싱글 칩 마이크로 프로세서의 개발을 하는데 합의했다. 그 직후 당시 사무용 컴퓨터용 프로세서에 관해서 모토로라사 최대의 고객인 애플 컴퓨터는 오랜 세월의 협력 관계를 고려하여 모토로라에게 마이크로 프로세서 개발에 참가하도록 요구했다. 모토로라는 마이크로 프로세서 개발에 있어서의 풍부한 경험의 활용과 세컨드 소스로서의 역할이 기대되었다. 이렇게 해서 IBM, 애플 컴퓨터, 모토로라는 AIM 연합으로 불리는 협력 관계를 조직하기에 이르렀다.
1991년 PowerPC는 AIM 연합에 있어서의 최대 요소의 하나가 되었다. 당시 개인용 컴퓨터 시장에서는 마이크로소프트 Windows를 개발중이며, 인텔의 프로세서가 시장을 지배 하고 있었다. 또한 CISC 아키텍처의 인텔 80386 및 80486이 대부분의 컴퓨터에 채용되고 있어 다음의 Pentium 프로세서의 개발도 순조롭게 진행되고 있었다. PowerPC 프로세서는 모험적인 요소를 포함하고 있었지만, 확대되고 있는 마이크로소프트와 인텔에 의한 지배에 대항하기 위해서 개발이 진행되었다.
모토로라에 있어서 POWER 계열 프로세서의 개발에 참가하는 일은 다시 없을 찬스였다. 이 시점에서 모토로라는 이미 자사 제품의 RISC 프로세서 MC88000을 시장에 투입하고 있었다. 그러나 이 프로세서는 빈약한 설계 수법과 제조상의 문제에 의해 시장에서의 평가는 낮고, 판매는 침체하고 있었다. 이 때문에 모토로라는 MIPS나 SPARC 경합 제품에 의해 시장을 잃고 있었다. 그러나 신형 POWER 계열 프로세서의 개발에 참가하면 캐시 부분을 설계하는 것만으로도 잘 테스트된 고성능 RISC 프로세서를 판매하는 것이 가능하게 되기 때문에 RISC 프로세서 시장에서의 반격이 기대되었다. 또한 중요한 고객인 애플 컴퓨터와의 관계의 개선이나 IBM에 제한 버전을 공급할 수 있을 가능성도 있었다.
한편으로 저평가 MC88000 프로세서는 이미 생산되고 있고 애플사는 이미 이 프로세서를 이용한 프로토 타입의 컴퓨터를 동작시키고 있었다. 이 때문에 개발중의 POWER 아키텍처 싱글 칩 버스에 하드웨어의 단계에서 MC88000의 버스와의 호환성을 갖게하면 논리 기판을 재설계하는 것 보다 보다 신속히 신형 프로세서를 시장에 투입하는 것이 가능했다. 최종적으로 신형 프로세서 PowerPC 요구를 포함한 설계가 되었다.
그러나 PowerPC가 시장에 투입되기 직전 큰 움직임이 있었다. 애플 컴퓨터에 가세한 IBM과 모토로라의 양 회사는 PowerPC 프로세서에 적용한 시스템을 제안했다. 마이크로소프트는 모토로라의 PowerPC 서버 전용의 Windows NT 3.51을 발표하고 [[선마이크로시스템]도 Solaris OS의 PowerPC 판을 발표했다. 또한 IBM은 자사 제품의 AIX Unix를 이식하고, OS/2의 이식도 계획하고 있었다. 또한 90년대 중순 PowerPC 프로세서는 벤치마크에 최고 속도의 x86 계열 프로세서와 동등 또는 능가하는 성능을 발휘했다. 그러나 이러한 움직임은 몇 안 되는 기간에 끝나고 결국 PowerPC 신형 아키텍처에 기대되고 있던 이상이 실현되는 일은 없었다. Windows, OS/2, 그리고 선의 고객은 PowerPC 용 소프트웨어의 부족을 이유로 PowerPC 프로세서는 거의 돌아보지 않았다. 이러한 OS의 후계가 시장에 투입되는 일은 없고, PowerPC로부터 완전하게 떨어져 갔다. 최종적으로는 애플의 Mac OS 그리고 상용이 아닌 PPC Linux 만이 남았다.
2005년 PowerPC 계열 CPU에 있어서 격동의 해가 되었다. 우선 2005년의 E3에 전시된 차세대 게임기(레볼루션(코드네임, 현재의Wii ), 플레이 스테이션3, Xbox 360)의 CPU가 모두PowerPC 계열 아키텍처가 탑재된 것이다. 한편 지금까지 PowerPC를 채용하고 있었던 애플 컴퓨터 회사의 Macintosh가 2006년 부터 인텔 회사의 CPU로 전면적으로 바꾸어 가는 것이 발표되었다. 현재 애플은 완전하게 인텔 아키텍처에의 변환이 완료되어 PowerPC 의 PC를 위한 프로세서로서의 역사는 끝났다.
현재는 게임기, 서버나 슈퍼 컴퓨터 그리고 군사용 장비에 채용되고 있다.
[편집] PowerPC 의 프로세서
[편집] G1
PowerPC 계열은 IBM의 기존의 POWER 프로세서를 기반으로 설계되었다. 그러므로 정식으로는 PowerPC의 세대에 대한 숫자가 없다.
- PowerPC 601 - 50,66,80,90MHz, POWER 명령도 구현
- PowerPC 601+ - 외부 버스 의 3배 클럭 그리고 동작, 저전원 전압화(+2.5V) 100, 110, 120MHz
- PowerPC 602 - 저가격판 3DO의 후계 M2에 채용될 예정이었다. M2를 기반으로 했다. 코나미의 업무용 게임기에 사용되었다.
[편집] G2
알루미늄 배선 603, 604 G2 제1세대이고, 제2 세대에 대해서는 IBM에 의한 동배선을 적용한 603e와 604e 모두가 해당한다고 하는 문헌과 동시리즈로 250MHz 이상의 것으로 하는 문헌이 산재되어 확실치 않다. 어느 쪽이나 서로가 완전 버스 호환이었기 때문에 구별이 중요하지 않았던 것도 그 이유이다.
- PowerPC 603 - 소비 전력이 낮음
- PowerPC 603e - 소비 전력이 낮고 속도가 개선됨
- PowerPC 603ev - PowerPC 603e보다 속도가 개선됨
- PowerPC 604 - SMP 호환, 인라인 L2 캐시, 고속의 부동 소수점 연산
- PowerPC 604e - 604 의 낮은 소비 전력, 작아지고 속도가 개선됨
- PowerPC 604ev - 604e 의 낮은 소비 전력, 작아지고 속도가 개선됨
- PowerPC 615 - x86과 PowerPC 명령의 양립을 목표로 한 프로세서. Pentium 호환 소켓에 장착 가능. x86 프로세서로서는 당시의 펜티엄 등에 대항할 수 있는 성능을 유지할 것으로 전망되었지만 명령의 변환할 때 성능이 떨어진다. 다이 크기가 330 제곱 밀리미터와 파워피씨 계열으로서는 마이크로소프트 등이 지원하지 않을 가능성이 커서 개발이 중지되었다.
- PowerPC 620 - 64 비트판. 그 설계는 POWER3에 인계된다
- x0704 - 에크스포넨샤르사에 의한 호환 칩. BiCMOS가 제조한 것. 클럭 수는 당시의 PowerPC를 웃돌고 있었다.(433/500/533MHz)
[편집] G3
G3(제3 세대) 이후는 일반적으로 PowerPC 채용의 대표적 제품이 있다. Power Macintosh 시리즈로 애플 표기에 함께 사용함으로써 구분이 일반적으로 명확하게 되었다. 성능에 비해 소비 전력이 낮은 것이 특징으로 현재는 주로 임베디드 시스템에 이용된다.
- PowerPC 75x,74x - PowerPC G3 시리즈로 불린다. 603e의 계열
-PowerPC 75x 에는 백 사이드 캐시를 채용 -정수 연산 유닛을 2개가 기본
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- PowerPC 750L -750의 동배선판
- PowerPC 750CX/CXe -256KB L2 캐시를 내장
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- PowerPC 750FX/FL -130나노미터 SOI L2 캐시 512KB
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- PowerPC 750GX -90나노미터 SOI, 200MHz FSB 대응, L2 캐시 1메가바이트, 1.1GHz 까지
- PowerPC 750CL -L2 캐시 256KB, 400MHz ~1GHz, PowerPC 750GX의 약 반정도 전력 절약화
- Gekko - 닌텐도 게임 큐브용으로 개발된 것(PowerPC 750CXe를 기반으로 배정도 부동 소수점수(실수) 연산 대응, SIMD를 추가한 설계)
- Broadway - 90나노미터 SOI, 닌텐도의 Wii 용으로 개발(Gekko 호환되며 PowerPC 750CL 기반이라고 생각되지만 자세한 것은 비공개)
thumb|XPC7400 thumb|XPC7455
[편집] G4
G3을 기반으로 부동 소수점 연산 기능을 강화, SIMD와 대칭형 멀티 프로세서(SMP) 기능을 추가. 종래의 60x 버스에 보다 고도의 제어 기능을 가졌다. MPX 버스와도 호환
- MPC 74xx - G4 시리즈로 불린다. 모토로라 및 프리스케일 세미컨덕터에서 개발.
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- AltiVec ( Velocity Engine ) 탑재
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- CPU 버스에 MPX 버스 ( MaxBus ) 채용
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- SMP 호환
- MPC 7400
-
- MPC 7410 - 전력 절약판. 180 나노미터 프로세스로 제조.
- MPC 7450 - L2 캐시 256 킬로바이트 내장, L3 캐시 대응, 정수 연산 유닛을 4개 기본으로 파이프 라인을 다단화계화 고속화
- MPC 7451 - 전력 절약판
- MPC 7445 - 7455 의L3 캐시 인터페이스 생략 타입.
- MPC 7455 - 180 나노미터 프로세스,SOI를 채용. 클록은1GHz 에 다다름.
- MPC 7457 - 130나노미터 프로세스,L2 캐시를512KB 에
- MPC 7447 - 7457 의L3 캐시 인터페이스 생략 타입. 전력 절약.
- MPC 7448 - 90나노미터 프로세스로 제조,1메가바이트의 L2 캐시, e600 코어를 채용.
- MPC 8641 - e600 코어를 채용. 메모리 콘트롤러, PCI 익스프레스 콘트롤러를 내장.
- MPC 8641D - MPC 8641 의 듀얼 코어판.
[편집] G5
- PowerPC 970 - POWER4 기반으로 설계. G5로 불린다.
- 64 비트
- 파이프라인이 많아지고 더 높은 클럭으로 동작
- FSB 고속화(1GHz 초)
- 고속의 부동 소수점 연산
- AltiVec 호환의 VMX를 탑재 - little endian와 호환되지 않음
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- PowerPC 970FX - 90나노미터 프로세스, 고속화.전력 절약 기능 파워 튠(PowerTune)을 탑재.
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- PowerPC 970MP - 듀얼 코어, 각 코어에 L2 캐시1메가바이트 내장
- PowerPC 970GX - PowerPC 970MP 의 싱글 코어·전력 절약판, L2 캐시 1메가바이트 내장
- PWRficient PA6T - P.A. 반도체로 설계한 64비트 호환 G5 제품.
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- 전력 절약(2GHz ,2 코어로 평균 소비 전력 13와트)
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- 멀티 코어 접속용의CONEXIUM 버스를 탑재
- 엔디안에 대응
[편집] 관련 항목
- IBM POWER - IBM의 유닉스서버 및 워크스테이션용의 CPU
- Macintosh - 애플 컴퓨터의 개인용 컴퓨터
- Cell -소니 컴퓨터 엔터테인먼트, 도시바와 공동으로 개발한 PowerPC계열 프로세서로 플레이스테이션 3 등의 CPU.
- Xenon - 마이크로소프트의 게임기인 Xbox 360의 CPU, PowerPC계열 트리플 코어 프로세서.
- 게임 큐브, Wii - 닌텐도의 게임기. CPU에 PowerPC 계열 프로세서 Gekko, Broadway를 사용.
