PowerPC G4 är beteckningen som används av Apple-datorer för att beskriva den fjärde generationen av 32-bitars PowerPC -mikroprocessorer . Tillämpas på olika (men närbesläktade) Freescale- processormodeller , tidigare en del av Motorola .
Macintosh-datorer , som PowerBook G4 och iBook G4 bärbara datorer, och Power Mac G4 och Power Mac G4 Cube persondatorerta deras namn från processorn. PowerPC G4 användes också i eMac , första generationens Xserve , första generationens Mac Mini och iMac innan introduktionen av PowerPC 970 .
Apple avbröt helt G4-serien av stationära modeller efter att 64-bitars PowerPC 970 tillverkad av IBM valdes som bas för sin PowerPC G5 . Den sista modellen som använde G4 var Mac Mini , som nu kommer med Apple M1- processorn . PowerBook G4 har ersatts av den Intel-baserade MacBook Pro .
PowerPC G4-processorer är också populära i andra datorsystem som Amiga , Pegasos eller Genesi . Förutom stationära datorer är PowerPC G4 populär i inbäddade miljöer som routrar, telekomväxlar, bildbehandling, mediabehandling, flygelektronik och militären, där AltiVec och SMP används .
PowerPC 7400 (kodnamnet "Max") debuterade i augusti 1999 och var den första processorn som fick namnet "G4". Chipet fungerar på frekvenser från 350 till 500 MHz och innehåller 10,5 miljoner transistorer tillverkade med Motorolas 0,20 mikron HiPerMOS6 processteknologi. Formytan är 83 mm² och sammankopplingarna är gjorda av koppar.
Motorola lovade Apple att leverera processorer upp till 500 MHz, men prestandan var från början för låg. Detta tvingade Apple att dra tillbaka annonserade 500MHz Power Mac G4-modeller. Power Mac-serien nedgraderades drastiskt från 400, 450 och 500 MHz till 350, 400 och 450 MHz medan problem med chippet höll på att lösas. Incidenten orsakade en klyfta mellan Apple och Motorola, och enligt uppgift fick Apple att vända sig till IBM för att få hjälp att öka produktionen på Motorola 7400-linjen [1] . 500 MHz-modellen återinfördes den 16 februari 2000.
Mycket av designen på 7400 gjordes av Motorola i nära samarbete med Apple och IBM . IBM, den tredje medlemmen i AIM-alliansen, utvecklade chippet med Motorola vid dess designcenter i Somerset men beslutade att inte bygga det eftersom det inte såg behovet av en vektorbehandlingsenhet vid den tiden. I slutändan innehöll designen av G4-arkitekturen en 128-bitars vektorbehandlingsenhet märkt AltiVec av Motorola medan Apples marknadsföring kallade den "Velocity Engine".
PowerPC 970 (G5) var den första IBM-processorn som implementerade VMX/AltiVec, för vilken IBM återanvände en gammal 7400-design som de hade kvar från att arbeta med Motorola i Somerset. Xenon - processorn i Xbox 360 använder också VMX, med ytterligare proprietära tillägg gjorda speciellt för Microsoft. POWER6, som introducerades 2007, är IBMs första "big iron"-processor som även implementerar VMX.
Med AltiVec-blocket kan 7400-mikroprocessorn utföra enkelprecision (32-bitars) flyttalsberäkningar i fyra riktningar, såväl som heltalsberäkningar i 16, 8, 16 eller 32 bitar i fyra riktningar, i en cykel. Dessutom är vektorbehandlingsenheten superskalär och kan utföra två vektoroperationer samtidigt. Jämfört med dåtidens Intel x86 -mikroprocessorer gav den här funktionen en betydande prestandaökning för applikationer designade för att dra fördel av AltiVec-blocket. Exempel inkluderar Adobe Photoshop som använder AltiVec-blocket för att rendera effekter och övergångar snabbare, och Apples iLife -svit som använder detta block för att importera och konvertera filer i farten.
Dessutom har 7400 utökat stöd för symmetrisk multiprocessing (SMP) med Enhanced Cache Coherence Protocol (MERSI) och en 64-bitars flyttalsenhet (FPU) lånad delvis från 604-serien. 603-serien hade en 32-bitars FPU som krävde två klockor för att utföra 64-bitars aritmetik med flyttal.
PowerPC G4-familjen stöder två bussteknologier: den äldre 60x-bussen, som den delar med PowerPC 600- och PowerPC 7xx-familjerna, och den modernare MPX-bussen. Enheter som använder 60x-bussen kan vara kompatibla med 6xx- eller 7xx-processorer, vilket ger ett brett utbud av erbjudanden och en tydlig och billig uppgraderingsväg med minimala kompatibilitetsproblem. Systemkontroller för 7xx och 7xx-datorer produceras huvudsakligen av två företag: Tundra med sina Tsi1xx-kontroller och Marvell med sina Discovery-kontroller.
PowerPC 7410 "Nitro" är en strömsnål version av 7400, men den tillverkades till 180nm istället för 200nm. Liksom 7400 har den 10,5 miljoner transistorer. Den debuterade i PowerBook G4 den 9 januari 2001.
Chipet lade till möjligheten att använda hela eller hälften av cachen som höghastighets-icke-cachat minne, mappat till processorns fysiska adressutrymme på användarens begäran. Den här funktionen har använts av leverantörer av inbyggda system som Mercury Computer Systems.
PowerPC 7450 "Voyager"/"V'ger" var den enda större omdesignen av G4-processorn. 33 miljoner transistorchips utökade markant 7400 exekveringspipelinen (minst 7 mot 4 steg) för att uppnå högre klockhastigheter, förbättrad instruktionsgenomströmning (3 + grenar mot 2 + grenar per cykel) för att kompensera för högre instruktionslatens, ersatte extern cache L2 (upp till 2 MB associativ 2-vägsuppsättning, 64-bitars dataväg) per integrerad (256 KB 8-vägsuppsättning associativ, 256-bitars dataväg), extern L3-cache som stöds (upp till 2 MB associativ 8-vägsuppsättning, 64-bitars dataväg) och hade många andra arkitektoniska förbättringar. AltiVec-blocket har förbättrats i 7450; istället för att exekvera en vektorpermutationsinstruktion och en vektor ALU-instruktion (enkel int, komplex int, float) per cykel, som i 7400/7410, kan 7450 och dess följare från Motorola/Freescale samtidigt exekvera två godtyckliga vektorinstruktioner (permuta, enkel int, komplex int, float). Den introducerades med den uppdaterade Power Mac G4 den 9 januari 2001. Motorola släppte en interimsversion, 7451, med kodnamnet "Apollo 6" som 7455. Tidiga AmigaOne XE-datorer kom med 7451-processorn.
Förbättringar i designen av 745x har gett den smeknamnen G4e eller G4+, men dessa har aldrig varit officiella beteckningar.
PowerPC 7455 "Apollo 6" introducerades i januari 2002. Den hade en bredare 256-bitars on-chip cache och tillverkades i Motorolas 0,18 µm (180 nm) HiPerMOS-process med kopparkopplingar och SOI. Det var den första processorn i en Apple-dator som bröt 1 GHz-märket. Modell 7445 är samma chip utan L3-cache-gränssnittet. 7455 används i AmigaOne XE G4 och dual-core 1 GHz Power Mac G4 (Quicksilver 2002).
PowerPC 7447 "Apollo 7" är en liten förbättring jämfört med 7450/55, den har 512 KB L2-cache på chipet och tillverkades på 130 nm SOI-processen, vilket förbrukar mindre ström. Den har 58 miljoner transistorer. Med 7447A, som introducerade en inbyggd termisk diod samt DFS (Dynamic Frequency Scaling), kunde Freescale uppnå något högre klockhastigheter. 7457 har ett extra L3-cache-gränssnitt som stöder upp till 4MB L3-cache, jämfört med de 2MB som stöds av 7455 och 7450. Frekvensskalningen avbröt dock när Apple valde att använda 7447 istället för 7457 trots att 7457 var efterföljaren till 7455:an med L3-cachen som Apple har använt tidigare.
De enda företag som erbjuder 7457 som uppgraderingar för Power Mac G4, iMac G4 och Power Mac G4 Cube är Giga Designs, Sonnet Technology, Daystar Technology (de använder bara 7457 för iMac G4-uppgraderingar) och PowerLogix. Genesis Pegasos datorplattform använder också 7447 i sin Pegasos-II/G4.
7457 används ofta för att reparera AmigaOne XE-processormodulen; vissa AmigaOS-program med 7457 installerat kan missta AmigaOne för en Pegasos II-dator, eftersom Eyetech aldrig släppte ett officiellt 7457-kort.
PowerPC 7448 "Apollo 8" är en vidareutveckling av PowerPC 7447A som tillkännagavs vid det första Freescale Technology Forum i juni 2005. Förbättringarna var en högre klockhastighet (upp till 1,7 GHz) officiellt och enkelt upp till 2,4 GHz genom överklockning, en större 1MB L2-cache, en snabbare 200 MHz främre sidobuss och lägre strömförbrukning (18W vid 1,7 GHz). Den tillverkades i en 90nm-process med kopparkopplingar och SOI.
| POWER arkitektur | |
|---|---|
| historisk | |
| Nuvarande | |
| Relaterade ämnen | |