باور 970

مصطلحات

معمارية (Architecture) :هي تصميم المعالج الداخلي الذي يقرر مدى سرعة وكفاءة المعالج في تنفيذ التعليمات. القلب (Core) : محرك معالجة التعليمات في المعالج، باستثناء ذاكرة كاش. الناقل الأمامي (Front-Side-Bus) : قسم من الدارة البينية الخارجية للمعالج التي تتصل بطقم الرقاقات. الأنبوب (Pipeline) : الطريق الذي ينفذ فيه المعالج التعليمات. ويمكن وجود عدة تعليما في الأنبوب في الوقت ذاته، كل منها في مرحلة مختلفة. المعالج (Processor) : ويعرف بوحدة المعالجة المركزية. وهي الرقاقة التي تعمل كعقل للحاسوب، وتنجز تعليمات البرامج لنظام التشغيل، وجميع التطبيقات.

تعريف الـ CISC

تنطق سيسك وهي اختصار للجملة Complex Instruction Set Computer أغلب الكمبيوترات الشخصية تستخدم معمارية CISC والتي تدعم مجموعة أوامر Instruction Set قد يصل عددها إلى 3000 أمر أو أكثر في بعض الأحيان. الدافع الأساسي وراء هذه التقنية (CISC) هو تخفيض التكلفة العامة للكمبيوترات وذلك عن طريق جعل البرمجة -وهي العنصر الأكثر تكلفة في أي نظام كمبيوتر- أكثر سهولة وبالتالي أقل تكلفة. ويتلخص جميع ذلك بتطبيق مبدأ بسيط وهو نقل التعقيد من عالم البرمجيات إلى عالم العتاد.

تعريف الـ RISC

تنطق ريسك وهي اختصار للجملة Reduced Instruction Set Computer وهي نوع من المعالجات التي تتعرف على محدود نسبياً من الأوامر Small Instruction Set حوالى الـ(200) أمر. من ميزات أوامر هذا النوع أنها قصيرة ومبسطة مما يسرع في عملية التنفيذ، وميزة أخرى قد تكون أكثر أهمية وهي أنه لبساطة أوامر هذا النوع فقد أصبح بالإمكان التقليل من عدد الترانزستورات مما سيؤدي بالضرورة إلى خفض تكلفة التصنيع... Power Architecture.

تعريف: PowerPC

هي معمارية مبنية تعتمد تقنية RISC، طورت هذه المعمارية بالتعاون بين IBM وApple Computer وMotorola Corporation. والاسم مشتق من تسمية معمارية IBM بأخذ الحروف الأولى من: Performance Optimization With Enhanced RISC. أي POWER ومن ثم إضافة PC للتوضيح بأن هذه المعالجات موجهة بشكل أساسي للمستخدم الشخصي ،إذن PowerPC عبارة عن معمارية مشتقة من معمارية POWER مع بعض التعديلات لجعلها مناسبة لعالم الحاسبات الشخصية. وأشهر تطبيق عملي لهذه المعالجات سلسلة حاسبات Apple PowerPC's وبشكل عام بنية Power هو مصطلح عام لوصف مجموعات تعليمات مشابه للمعالجات RISC (معالجات RISC تدعم مجموعات صغيرة من التعليمات حتى تحافظ السرعة العالية) يتم تطويرها وتصنيعها من قبل شركات مثل BM وFreescale وAMCC وTundra وPA Semi، السلطة المتحكمة بهذه البنية هي Power.org التي تضم أكثر من 40 شركة ومنظمة.

تصميم ثنائي النواة

رقاقة الـ 970 MP تتضمن وحدتي معالجة (core), كل واحدة منها تتضمن نواة تنفيذ مع خابية L1 (level1) cash وL2 (level2) cash... وكلا الوحدتين تملك خطوط طاقة منفصلة.تعتمد هذه المعالجات تقنية SIMD التي توظف لتحقيق التوازي في التعامل مع المعطيات. خابية(cache) التعليمات هي أكبر بمرتين من خابية البيانات (64 مقابل 32 كيلوبايت).(يمكن إصدار حتى 10 تعليمات إلى وحدات التنفيذ كل دور ساعة). كما توجد وحدتا تنفيذ لعمليات الفاصلة العائمة ويوجد وحدة تنفيذ للقيام بعمليات ضرب وجمع الأشعة (يوجد ملف سجلات للأشعة مؤلف من 80 مدخل). تم تصميم هذه الوحدة لدعم أداء المعالج في المسائل المتعلقة بالرسوم البيانية وغيرها من العمليات التي قد تستخدم الأشعة، تقوم وحدات الفاصلة العائمة بعمليتي الجذر والقسمة.و يوجد : وحدتين للأعداد الصحيحة + وحدتين لعمليات القراءة والكتابة + وحدة لعمليات التفريع. طول قناة التوارد يتراوح بين 16 بالنسبة لعمليات الأعداد الصحيحة إلى 25 مرحلة بالنسبة لعمليات الأشعة.لذا فإن خطأ التفريع يكون مكلفاً جداً وهذا ما توجب أن يكون معدل الإصابة في توقع التفرع أكثردلالة للحقيقة.
بالنسبة للـ l2 cash فهي عبارة عن خابية مستوى ثاني متكاملة بحجم 1 ميغابايت لكل نواة (core). ولتخفيض الزمن المصاحب لعمليات القراءة والكتابة من الممكن القيام بعمليات جلب مسبقة عتادياً من خابية المستوى الثاني. ويتم تنظيم التعليمات بشكل ديناميكي ويمكن أن يكون التنفيذ بدون ترتيب (يتغير الترتيب إذا كان لا يؤثر على النتيجة). بكحد أقصى هناك 215 عملية يتم تنفيذها في وحدات التنفيذ المختلفة في قناة التوارد، وبحسب عمق قناة التوارد. يوجد للنواتين وحدة تحكم منطقية مشتركة لتنظيم تدفق المعطيات من وإلى رقاقة المعالج. لا يوجد مستوى ثالث للخابية بين الذاكرة والمعالج، بسبب حدودية دور الساعة وحجم الخابية الثانية الكبير نسبياً. إن معالج IBM PowerPC 970MP هو معالج 64بت يمكنه معالجة تعليمات 32بت من أسرة الـ PowerPC.

خط الربط في المعالج

يتمتع المعالج بسرعة عالية في خطوط النقل الخاصة به وذلك لدمج واجهة به عند عنلية تصميمه... بالنسبة للواجهة الفيزيائية قد تحتوي بعض الميزات عن سابقاتها.. معالج 970 MP استبدل سجلات ال SCOM الخمسة بإصدار fx السابق بمجموعة مكونة من 16 سجل SCOM هي : 8 سجلات (16 بت) مخصصة للأخطاء سجل واحد ساعة التأخير. سجلان IAP كل منهما 64 بت تسمح ببرمجة من طراز IAP. أربع سجلات نموذجية (16 بت). سجل حالة (16 بت).

استهلاك الطاقة

يقلل هذا المعالج من استهلاك الطاقة باستخدام تقنيات كإطفاء الطاقة عن النواة غير العاملة أو خفض التوتر في حالات عدم الضغط.

الترخيص

تعتبر تقنية بنية Power تقنية مغلقة، ولكن مفتوحة لمنح التراخيص للأطراف الثالثة، الشركات يمكن أن تختار ترخيص لأي شيء من نواة واحد محددة سلفا إلى أسرة كاملة من منتجات بنية Power، وتقوم IBM بإعطاء تراخيص عن كيفية تنفيذ أنوية بنية Power ذات 32 بت و64 بت على شكل تصاميم جاهزة أو طريقة تصميمها، وتقوم بذلك مباشرة أو عن طريق أحد شركائها في مركز تصميم Power مثل HCL Technologies أو Synopsys. والشركات التي رخصت لتصميم معالجتها الخاصة بالاعتماد على بينة Power تضم Tundraو AMCC وHCL وCulturecom وPA Semi وXilinxو Microsoftو Rapport وSony وHoneywellو Toshiba وCray.

يوجد لدينا أربع معالجات لهذه العائلة

)The PowerPC 970، PowerPC 970FX، PowerPC 970GX، and PowerPC 970MP) ….
وهي عبارة عن 64 بت من معالجات ال(Power Architecture) من (آي بي إم) والتي ادخلت عام 2002 وأخذت بالتطور لعام 2006...
هذه العائلة 970 تم إنشاؤها من قبل شركت (Apple and IBM)...ودخل هذا المشروع تحت اسم المعالج جيجا ألترا لايت (Giga Processor Ultra Light)....حيث المعالج جيجا هو الاسم الرمزي لمعالج (POWER4)..

سنتحدث عن المعالج (PowerPC 970)

حيث أعلن عنه من قبل شركة (آي بي إم) في أكتوبر 2003... ووصفت شركة (APPLE) ال (باور 970) من إحدى المنتجات القائمة على أساس ال(G5) وهي الجيل الخامس من معالجات (القوة)... ويحوي على (512KB) من السرعات الكاملة.. وسرعة الساعة من 1.6 إلى 2.0 غيغاهرتز
والجانب الأمامي يشغل في نصف سرعة ساعة المعالج..
بالإضافة إلى أنه يعد جوهر واحد مشتق من معالج (POWER4)ويمكن معالجة كل 32 بت و 64 بت من تعليمات ال(القوة)... وهي تحوي على وحدة الجلب المسبق (prefetch unit) وثلاثة طرق من وحدات فروع التنبؤ (branch prediction unit).. مثل معالج POWER4، الجانب الأمامي هو الذي يسع المراحل الطويلة... كما أن عمليات ال(fetch) وال (decode) في المعالج (باور 970) تصل إلى ثمانية تعليمات.. وتقوم بإرسال ما يصل إلى خمسة مراكز محجوزة وإصدار ما يصل من ثمانية إلى وحدات التنفيذ والتقاعد والتي تصل للخمسة في كل دورة...
خطوط التنفيذ كانت تطول مقارنة مع معالج POWER4 لتحقيق أعلى الترددات على مدار الساعة... وتحتوي على ثمان وحدات تنفيذ.. اثنين من وحدات الحساب والمنطق (ALUs)، واثنين من وحدة الدقة المزدوجة للنقطة العائمة(double precision floating-point units)، واثنين من وحدات التحميل والتخزين...واثنين من وحدات (AltiVec).

سنتحدث عن المعالج (PowerPC 970FX)

يستخدم عملية تصنيع المعالج 90 نانومتر، ويبلغ الحد الأعظمي لتصنيف ال(القوة (توضيح)) في 11 وات عند 149 درجة فهرنهايت.. (65 درجة مئوية) في حين سجل حينها1 غيغاهيرتز وبحد أقصى عند 48 واط في 2 غيغاهيرتز.

سنتحدث عن المعالج (PowerPC 970MP)

أعلنت شركة (آي بي إم) رمز 970MP، واطلق عليها اسم "قلب العقرب"، يوم 7 يوليو 2005 على (Power) في كل أنحاء طوكيو.. و970MP هو مزدوج الأساسية المشتقة من 970FX تبلغ سرعة الساعة بين 1.2 غيغاهرتز و 2.5 غيغاهرتز، وبحد أقصى استهلاك الطاقة من 75 واط عند 1.8 غيغاهيرتز و 100 واط في 2.0 غيغاهرتز.. مثل 970FX، تم إنتاج هذه الشريحة في عملية 90 نانومتر.

سنتحدث عن المعالج (PowerPC 970GX)

وهذا المعالج هو الوحيد الملغى من إصدار (باور 970).. أظهرت 1 ميغابايت، وكانت ستكون متاحة في الترددات من 1.2 إلى 3 غيغاهرتز.