IBM RSC чипі: POWER1 архитектурасы негізіндегі, 33/45 МГц жиілікте жұмыс істейтін, RS/6000 жұмыс станцияларында қолданылған микропроцессор туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
RISC Single Chip немесе RSC – International Business Machines (IBM) компаниясы әзірлеген және өндірген бір чипті микропроцессор. RSC – POWER1 орталық процессорлық құрылғысының (CPU) бір чиптік нұсқасы, POWER нұсқаулар жиынтығының архитектурасын (ISA) іске асырады. Ол IBM RS/6000 отбасының, мысалы, 220 және 230 модельдері сияқты, бастапқы деңгейдегі жұмыс станцияларында қолданылды. RSC 33 және 45 МГц жиіліктерінде жұмыс істеді. Ол үш орындау блогына ие: тұрақты нүктелі блок, қозғалатын нүктелі блок және тармақтау процессоры; сондай-ақ 8 КБ біріктірілген нұсқаулар мен деректер кэші. POWER1 сияқты, жад контроллері мен кіріс-шығыс (I/O) тығыз интеграцияланған, функциялар үшін жауапты функционалдық блоктармен: жад интерфейсі блогы және секвенсор блогы; процессордың бірнеше өлшемді чипінде орналасқан. RSC тоғыз функционалдық блоктан тұрады: тұрақты нүктелі орындау блогы (FXU), қозғалатын нүктелі орындау блогы (FPU), жад басқару блогы (MMU), жад интерфейсі блогы (MIU), секвенсор блогы, чиптегі процессор блогында (COP) жиі кездесетін блок, нұсқауларды алу блогы және нұсқаулар кезектері мен жіберу блогы. Тұрақты нүктелі блок бүтін сандық нұсқауларды орындайды, жүктеу операцияларындағы адрестерді және тармақтау нұсқауларының кейбір бөліктерін жасайды. Ол үш кезеңді конвейерлік желіге ие: декодирование, орындау және кері жазу кезеңдері. Кейбір нұсқаулар орындалу кезеңінде бірнеше циклды қажет етеді. Қозғалатын нүктелі блок қозғалатын нүктелі нұсқауларды орындайды. POWER1-ден айырмашылығы, RSC-де тіркеулерді қайта атау мүмкіндігі жоқ, себебі блок орналасқан чиптің ауданы шектеулі. Чиптің ауданын үнемдеу үшін, қозғалатын нүктелі көбейту-қосу массиві 32 бит енді. 64 биттік (қос нақтылықтағы) операцияларды орындау үшін операндар екіге бөлінеді және нұсқау екі рет көбейту-қосу массиві арқылы өтеді. Қозғалатын нүктелі конвейерлік желі төрт кезеңнен тұрады: декодирование, көбейту, қосу және кері жазу. RSC-де POWER1 сияқты бөлек нұсқаулар және үлкен деректер кэштерінің орнына 8 КБ біріктірілген кэш бар. Бірыңғай кэш екі жолды ассоциативті және сақтау кезінде қайта жүктемейтін және ең соңғы пайдаланылған (LRU) ауыстыру саясатын қолданады. Оның кэш сызығының өлшемі 64 байт, әр кэш сызығы төрт төрт сөздік (16 байт) бөлікке бөлінген, әр төрт сөздік бөлікке кэш каталогындағы өзінің жарамды биті беріледі. Әр цикл кезінде одан төрт сөзді оқуға және оған екі қос сөзді жазуға болады. Жад деректері шинасы 72 бит енді, оның 64 биті дерек жолы үшін, ал 8 биті қателерді түзету коды (ECC) үшін қолданылады. Жад интерфейсі блогы шинаны басқарады және процессорға келетін деректерді ECC арқылы тексереді. ECC логикасы бір биттік қателерді түзетуге қабілетті. POWER1-мен салыстырғанда, RSC жадының дерек шинасы тар және арнайы жад карталарының орнына өнеркәсіптік стандарттағы SIMM-дерді қолданады. RSC шамамен бір миллион транзистордан тұрады, 14,9 мм x 15,2 мм (226,48 мм²) өлшемді чипте IBM компаниясы толықтыратын металл-оксидті жартылай өткізгіш (CMOS) технологиясымен, 0,8 мкм ең кішкентай элемент өлшемімен және үш деңгейлі сымдармен жасалған. Ол 201 сигналдық тірегі бар 36 мм x 36 мм керамикалық чиптік массив модуліне орнатылған. Ол 3,6 вольттық қуат көзіне мұқтаж және 33 МГц жиілікте жұмыс істегенде 4 ватт тұтынады.
The RISC Single Chip, or RSC, is a single chip microprocessor developed and fabricated by International Business Machines (IBM). The RSC was a feature reduced single chip implementation of the POWER1, a multi chip central processing unit (CPU) which implemented the POWER instruction set architecture (ISA). It was used in entry level workstation models of the IBM RS/6000 family, such as the Model 220 and 230. The RSC operated at frequencies of 33 and 45 MHz. It has three execution units: a fixed point unit, floating point unit and branch processor; and an 8 KB unified instruction and data cache. Like the POWER1, the memory controller and I/O was tightly integrated, with the functional units responsible for the functions: a memory interface unit and sequencer unit; residing on the same die as the processor. The RSC contains nine functional units: fixed point execution unit (FXU), floating point execution unit (FPU), the memory management unit (MMU), memory interface unit (MIU), sequencer unit, common on chip processor unit (COP), instruction fetch unit, and instruction queue and dispatch unit. The fixed point unit executes integer instructions, generates addresses in load store operations and some portions of branch instructions. It has a three stage pipeline consisting of decode, execute and writeback stages. Some instructions require several cycles in the execute stage before they are completed. The floating point unit executes floating point instructions. Unlike the POWER1, the RSC does not have register renaming capability due to a limited die area in which the unit must fit in. To further save die area, the floating point multiply add array is 32 bits wide. To perform 64 bit (double precision) operations, the operands are broken into two, and the instruction passes twice through the multiply add array. The floating point pipeline consists of four stages, decode, multiply, add and writeback. The RSC has an 8 KB unified cache instead of the separate instruction and large data caches like the POWER1. The unified cache is two way set associative and uses a store through policy with no reload on a store miss and a least recently used (LRU) replacement policy. It has a cache line size of 64 bytes, and each cache line is sectored into four quadwords (16 bytes), with each quadword given its own valid bit in the cache directory. During each cycle, four words can be read from it and two doublewords can be written to it. The memory data bus is 72 bits wide, with 64 bits used for the data path and 8 bits used for error correcting code (ECC). The memory interface unit manages the bus and performs ECC checks on data coming into the processor. The ECC logic is capable of correcting single bit errors. Compared to the POWER1, the RSC memory data bus is narrower and uses industry standard SIMMs instead of custom memory cards. The RSC contained approximately one million transistors on a 14.9 mm by 15.2 mm (226.48 mm2) die fabricated by IBM in a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process with a minimal feature size of 0.8 μm and three levels of wiring. It is packaged in a 36 mm by 36 mm ceramic pin grid array module which had 201 signal pins. It required a 3.6 volt power supply and consumed 4 watts during operation at 33 MHz.