PowerPC 600 系列
  
    PowerPC 601 是第一代 PowerPC 系列中的第一個(gè)芯片。它是 POWER 和 PowerPC 體系結(jié)構(gòu)之間的橋梁，其與 POWER1 的兼容性比以后的 PowerPC 都要好(甚至比 POWER 同一系列的芯片還要好)，同時(shí)它還兼容 Motorola 88110 總線。PowerPC 601 的首次面世是在 1994 年最早的 PowerMac 6100 中，其主頻為 66 Mhz。
  
     這條產(chǎn)品線中的下一個(gè)芯片是 603，它是一個(gè)低端的核心，通常在汽車中可以找到。它與 PowerPC 603 同時(shí)發(fā)布，當(dāng)時(shí) PowerPC 604 是業(yè)界最高端的芯片。603 和 604 都有一個(gè)“e”版本(603e 和 604e)，該版本中對性能進(jìn)行了改善。最后，第一個(gè) 64 位的 PowerPC 芯片，也是很高端的 PowerPC 620 于 1995 年發(fā)布。
  
　PowerPC 700 系列
  
    次面世是在 1998 年，PowerPC 740 和 PowerPC 750 與 604e 非常類似 ，有些人會(huì)說他們是同一個(gè) 600/700 系列的成員。PowerPC 750 是世界上第一個(gè)基于銅的微處理器，當(dāng)它用于 Apple 計(jì)算機(jī)時(shí)，通常稱為 G3。它很快就被 G4(或稱為 Motorola 7400)所取代了。32 位的 PowerPC 750FX 在 2002 年發(fā)布時(shí)其速度就達(dá)到了 1GHz，這在業(yè)界引起一片嘩然。IBM 隨之在 2003 年又發(fā)布了 750GX，它帶有 1MB 的 L2 緩存，速度是 1GHz，功耗大約是 7 瓦。
  
    PowerPC 900 系列
  
    4 位的 PowerPC 970，這是 POWER4 的一個(gè)單核心版本，可以同時(shí)處理 200 條指令，其速度可以超過 2GHz，而功耗不過幾十瓦。低功耗的優(yōu)勢使其一方面成為筆記本和其他便攜式系統(tǒng)的寵兒，另一方面又成為大型服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的首選品。它 64 位的處理能力和單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)單元可以加速計(jì)算密集型的應(yīng)用，例如多媒體和圖形。這種芯片用于 Apple 的桌面系統(tǒng)、Xserve 服務(wù)器、圖像系統(tǒng)以及日益增長的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。Apple Xerve G5 是第一個(gè)裝備 PowerPC 970FX 的機(jī)器，這是第一個(gè)采用應(yīng)變硅和絕緣硅技術(shù)制造的芯片，可以只需更低的功耗就實(shí)現(xiàn)更高的速度。
  
　PowerPC 400
  
    是 PowerPC 處理器中的嵌入式系列產(chǎn)品。PowerPC 的靈活性體系結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)很多的專用系統(tǒng)，但是從來沒有其他地方會(huì)像 400 系列一樣靈活。從機(jī)頂盒到 IBM 的“藍(lán)色基因”超級計(jì)算機(jī)，到處都可以看到它的身影。在這個(gè)系列的一端是 PowerPC 405EP，每個(gè)嵌入式處理器只需要 1 瓦的功耗就可以實(shí)現(xiàn) 200 MHz 的主頻;而另一端是基于銅技術(shù)的 800 MHz 的 PowerPC 440 系列，它可以提供業(yè)界最高端的嵌入式處理器。
  
   每個(gè)子系列都可以專用，例如，PowerPC 440GX 的雙千兆以太網(wǎng)和 TCP/IP 負(fù)載加速可以減少報(bào)文密集型應(yīng)用對 CPU 的占用率 50% 以上。大量的產(chǎn)品都是在對 PowerPC 400 系列的核心進(jìn)行高度修改而構(gòu)建的，其中“藍(lán)色基因”超級計(jì)算機(jī)就在每個(gè)芯片中采用了兩個(gè) PowerPC 440 處理器和兩個(gè) FP(浮點(diǎn))核心。
  
    POWER 是 Power Optimization With Enhanced RISC 的縮寫，是 IBM 的很多服務(wù)器、工作站和超級計(jì)算機(jī)的主要處理器。POWER 芯片起源于 801 CPU，是第二代 RISC 處理器。POWER 芯片在 1990 年被 RS 或 RISC System/6000 UNIX 工作站 (現(xiàn)在稱為 eServer 和 pSeries)采用，POWER 的產(chǎn)品有 POWER1、POWER2、POWER3、POWER4，現(xiàn)在最高端的是 POWER5。POWER5 處理器是目前單個(gè)芯片中性能最好的芯片。
  
　801 的設(shè)計(jì)非常簡單。但是由于所有的指令都必須在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，因此其浮點(diǎn)運(yùn)算和超量計(jì)算(并行處理)能力很差。POWER 體系結(jié)構(gòu)就著重于解決這個(gè)問題。POWER 芯片采用了 100 多條指令，是非常優(yōu)秀的一個(gè) RISC 體系結(jié)構(gòu)。下面對每種 POWER 芯片簡單進(jìn)行一下介紹:
  
  POWER1
  
    發(fā)布于 1990 年，每個(gè)芯片中集成了 800,000 個(gè)晶體管。與當(dāng)時(shí)其他的 RISC 處理器不同，POWER1 進(jìn)行了功能劃分，這為這種功能強(qiáng)大的芯片賦予了超量計(jì)算的能力。它還有單獨(dú)的浮點(diǎn)寄存器，可以適應(yīng)從低端到高端的 UNIX 工作站。最初的 POWER1 芯片實(shí)際上是在一個(gè)主板上的幾個(gè)芯片;后來很快就變成一個(gè) RSC(RISC 單一芯片)，其中集成了 100 多萬個(gè)晶體管。POWER1 微處理器的 RSC 實(shí)現(xiàn)被火星探險(xiǎn)任務(wù)用作中央處理器，它也是后來 PowerPC 產(chǎn)品線的先驅(qū)。

 POWER2
  
    發(fā)布于 1993 年，一直使用到 1998 年:每個(gè)芯片中集成了 1500 萬個(gè)晶體管。POWER2 芯片中新加了第二個(gè)浮點(diǎn)處理單元(FPU)和更多緩存。PSSC 超級芯片是 POWER2 這種 8 芯片體系結(jié)構(gòu)的一種單片實(shí)現(xiàn)，使用這種芯片配置的一個(gè) 32 節(jié)點(diǎn)的 IBM 深藍(lán)超級計(jì)算機(jī)在 1997 年擊敗了國際象棋冠軍 Garry Kasparov。
  
  POWER3
  
    發(fā)布于 1998 年，每個(gè)芯片中集成了 1500 萬個(gè)晶體管。第一個(gè) 64 位對稱多處理器(SMP)，POWER3 完全兼容原來的 POWER 指令集，也可以與 PowerPC 指令集很好地兼容。POWER3 設(shè)計(jì)用來從事從太空探測到天氣預(yù)報(bào)方面的科技計(jì)算應(yīng)用。它特有一個(gè)數(shù)據(jù)預(yù)取引擎，無阻塞的交叉數(shù)據(jù)緩存，雙浮點(diǎn)執(zhí)行單元，以及其他一些很好的設(shè)計(jì)。POWER3-II 使用銅作為連接介質(zhì)重新實(shí)現(xiàn)了 POWER3，這樣以相同的價(jià)格可以獲得兩倍的性能。
  
  POWER4
  
    發(fā)布于 2001 年，每個(gè)芯片中集成了 1 億 7400 萬個(gè)晶體管。采用 0.18 微米的銅和 SoI(絕緣硅)技術(shù)，POWER4 是目前市場上單個(gè)芯片功能最強(qiáng)大的芯片。POWER4 繼承了 POWER3 芯片的所有優(yōu)點(diǎn)(包括與 PowerPC 指令集的兼容性)，但是采用的卻是全新的設(shè)計(jì)。每個(gè)處理器都有 2 個(gè) 64 位的 1GHz+ 的PowerPC 核心，這是第一個(gè)單板上具有多核心設(shè)計(jì)的服務(wù)器處理器(也稱為“片上 CMP”或“片上服務(wù)器”)。每個(gè)處理器都可以并行執(zhí)行 200 條指令。POWER4+(也稱為 POWER4-II)功能與之類似，但是主頻更高，功耗更低。現(xiàn)在，1GHz的Power4處理器已經(jīng)推出，該產(chǎn)品率先采用0.11微米工藝，晶體管集成度達(dá)到1.7億。
  
  POWER5
  
    于2004 年4月發(fā)布。與 POWER3 和 POWER4 芯片類似，POWER5 是 POWER 和 PowerPC 體系結(jié)構(gòu)的一種綜合體。這種芯片具有很多特性，例如通信加速、芯片多處理器、同步多線程等等，新研發(fā)的POWER 5微處理器是一款新一代的64位微處理器，它除了在性能方面得到明顯提高外，在可擴(kuò)展性、靈活性和可靠性方面也有所加強(qiáng)?；赑ower 4及Power 4+的設(shè)計(jì)，POWER 5增加了并發(fā)多線程能力(SMT)，可以將一個(gè)處理器轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)處理器，從而允許一個(gè)芯片同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)應(yīng)用，由此大大降低了完成一項(xiàng)任務(wù)所需要的時(shí)間。一個(gè)POWER5系統(tǒng)最終將支持多達(dá)64個(gè)處理器，這樣從軟件運(yùn)行角度來看，就好像是128個(gè)處理器在工作。
  

  
　POWER5芯片具有27,600萬個(gè)晶體管，比最初的POWER4芯片(具有17,400萬個(gè)晶體管)多10,000萬個(gè)。 芯片面積為389平方毫米，包括2313個(gè)信號I/O和3057個(gè)電源I/O。 POWER5的設(shè)計(jì)是IBM系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)師、軟件工程師和技術(shù)人員緊密協(xié)作的成果。它所采用的基礎(chǔ)技術(shù)有效保證了IBM eServer服務(wù)器在占用更小的空間(通過邏輯分區(qū)實(shí)現(xiàn))的條件下為客戶提供更高的性能。
  
  　　Power處理器及高端RISC服務(wù)器如下：
  
  
  
  　　Power4和Power5特性的對比如下：
  
  
  
  　　POWER5和Itanium及Opteron規(guī)格對比如下:
  
  
  
    說明:Power系列處理器的未來路線圖—-現(xiàn)在占市場主流的是Power4，今年推出Power5，2005年是速度更快的Power5+;2006年和2007年將推出Power6和Power6+;2008年推出Power7，之后是Power7+。系統(tǒng)方面也隨之升級，從AIX 的4.3版本到5.1、5.2，一直到今天的5.3版本。
  
    下面是 IBM 在半導(dǎo)體領(lǐng)域所取得的最新突破:
  
    銅介質(zhì)
  
    半導(dǎo)體業(yè)界一直有夢想能使用銅作為介質(zhì)，這樣可以獲得比鋁好 40% 以上的電流傳輸效率。但是直到最近制造流程才實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)。讓我們從 Edison 的筆記本中翻出一頁:IBM 的研究人員使用鎢來生產(chǎn)基于銅的芯片，其速度比鋁快 25倍到 30倍。科技界采用了這種技術(shù)，通常稱之為 CMOS XS (其中 X 是一個(gè)數(shù)字)。
  
    low-k 絕緣體
  
    這種技術(shù)使用 SiLK 來防止銅線“串?dāng)_”，SiLK 是來自 Dow Chemical 的一種商業(yè)材料。
  
    硅鍺合金(SiGe)
  
    在二極管芯片制造中用來代替功耗更高的砷化鎵，SiGe 可以顯著地改善操作頻率、電流、噪音和電源容量。
  
    絕緣硅(SoI)
  
    在硅表面之間放上很薄的一層絕緣體，可以防止晶體管的“電子效應(yīng)”，這樣可以實(shí)現(xiàn)更高的性能和更低的功耗。
  
    應(yīng)變硅
  
    這種技術(shù)對硅進(jìn)行拉伸，從而加速電子在芯片內(nèi)的流動(dòng)，不用進(jìn)行小型化就可以提高性能和降低功耗。如果與絕緣硅技術(shù)一起使用，應(yīng)變硅技術(shù)可以更大程度地提高性能并降低功耗。
  
    作者點(diǎn)評：在最近 10 年中，IBM 在半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了一個(gè)又一個(gè)的突破:銅技術(shù)，絕緣硅，硅鍺合金，應(yīng)變硅和 low-k 絕緣體，這些新技術(shù)給它的服務(wù)器CPU發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。IBM的Power結(jié)構(gòu)體系為廣泛的處理器提供了技術(shù)基礎(chǔ)，包括IBM的高端服務(wù)器芯片，以及到為計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，手持設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的PowerPC處理器。
  
    Power4處理器主要用于高端Unix服務(wù)器，Power5處理器用途更加廣泛，可用于刀片式服務(wù)器。分區(qū)的功能也得到了改善，Power4處理器允許將分區(qū)設(shè)置為單個(gè)處理器的大小，Power5處理器允許進(jìn)行數(shù)百個(gè)分區(qū)。目前POWER5由于很好地解決了自身的發(fā)熱問題，使得應(yīng)用范圍可以延伸到從低端到高端的所有系列服務(wù)器當(dāng)中，中小企業(yè)無疑將成為最大的受益者。
  
    隨著POWER5的發(fā)布，該產(chǎn)品將直接面對Itanium2和Opteron的市場競爭，IBM則認(rèn)為:“POWER5絕對比Itanium-2更有效率。至于Opteron，經(jīng)過power5在緩存和核心結(jié)構(gòu)的成功改良，沒人能夠阻擋POWER5的進(jìn)攻”。

多易