Введение

Семейство процессорных ядер

Семейство PowerPC 400 – это линейка 32-битных встраиваемых RISC-процессорных ядер, основанных на архитектурах наборов команд PowerPC или Power ISA. Эти ядра предназначены для использования в специализированных приложениях, от микроконтроллеров типа "система на кристалле" (SoC), сетевых устройств, специализированных интегральных схем (ASIC) и программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA) до приёмников цифрового телевидения, устройств хранения данных и суперкомпьютеров. Компания Applied Micro Circuits Corporation (AMCC) приобрела у IBM активы, связанные с ядрами семейства 400, в апреле 2004 года за 227 миллионов долларов и теперь продаёт эти процессоры под своим брендом. IBM продолжает совершенствовать ядра, предоставляя услуги по проектированию и производства. Несколько ядер также доступны для лицензирования OEM-производителям от IBM и Synopsys.

PowerPC 403

Введённый в 1994 году, PowerPC 403 был одним из первых процессоров PowerPC. Он стал первым процессором, разработанным специально для встраиваемых систем. По сравнению с другими процессорами PowerPC того времени (PowerPC 601, PowerPC 603 и PowerPC 604), он был самым простым, не имея, например, блока управления памятью (MMU) или блока вычислений с плавающей точкой (FPU). Ядро предлагалось для создания заказных чипов и поставлялось в готовых решениях, включая версии с MMU, с тактовой частотой от 20 до 80 МГц. PowerPC 403 использовался в различных устройствах, таких как тонкие клиенты, приставки, RAID-контроллеры, сетевые коммутаторы и принтеры. Первый TiVo использовал 54 МГц PowerPC 403GCX. В 2004 году компания AMCC приобрела у IBM права на разработку 403, но отказалась от его продвижения на рынок, сосредоточившись вместо этого на ядрах 405 и 440.

PowerPC 401

Хотя 403 был популярен, он также оказался слишком производительным и слишком дорогим для некоторых применений, поэтому в 1996 году IBM выпустила упрощенное ядро PowerPC, названное PowerPC 401. Оно имеет одноканальную, трехступенчатую архитектуру, без MMU или DMA и только 2 КБ кэша инструкций и 1 КБ кэша данных L1. Вся конструкция содержала всего 85 000 транзисторов и работала на частоте до 100 МГц, потребляя всего 0,1 Вт или меньше. Применения, использующие ядро 401, варьируются от приставок для телевидения и телекоммуникационных коммутаторов до принтеров и факсов.

PowerPC 460

Внедренные в 2006 году, ядра 460 аналогичны ядрам 440, но достигают тактовой частоты 1,4 ГГц. Они разработаны с учетом многоядерных приложений и включают 24 дополнительных инструкции цифровой обработки сигналов (DSP). Ядра спроектированы для обеспечения высокой производительности при низком энергопотреблении, и ожидается, что 464 H90 будет потреблять всего 0,53 Вт при частоте 1 ГГц. Ядро 460 соответствует стандарту Power ISA v.2.03, используя спецификацию Book III E. PowerPC 460S – это полностью синтезируемое ядро, которое можно лицензировать у IBM или Synopsys для производства на различных предприятиях. 460S может быть сконфигурировано с различным объемом кэш-памяти L1 и L2, а также с поддержкой или без поддержки SMP и FPU. PowerPC 464 H90 – это 90-нм твердое ядро (не синтезируемое), выпущенное в 2006 году, которое предлагает настраиваемое ядро для ASIC, которое можно производить совместно с IBM или на производственных мощностях Chartered или Samsung. PowerPC 464FP H90, выпущенный в 2007 году, представляет собой твердое ядро с добавленным блоком вычислений с двойной точностью (FPU).

Прикладная микро

PowerPC 460SX и 460GTx основаны на ядре 464 H90. Они предназначены для высокопроизводительных приложений хранения данных и сетевых приложений соответственно. Они работают на частоте от 0,8 до 1,2 ГГц, имеют 512 КБ кэша L2, который также может использоваться как SRAM-память, 400-МГц контроллер памяти DDR2, четыре контроллера Gigabit Ethernet, контроллеры PCIe и широкий набор специализированных ускорителей и контроллеров. Производятся по 90-нм техпроцессу. APM82181 – SoC на базе 464 с частотой 0,8–1 ГГц, предназначенный для устройств хранения данных. Контроллер DDR2, 256 КБ SRAM, конфигурируемый как кэш L2. PCIe, SATA2, USB2, Gigabit Ethernet и различные другие интерфейсы и ускорители ввода/вывода, такие как разгрузка TCP/IP, а также ускорители RAID5 и криптографии. APM86190 и APM86290 PACKETpro с кодовым названием "Mamba" – это одно- и двухъядерные процессоры SoC на базе ядра PowerPC 465, работающие на частоте 0,6–1,5 ГГц. 32 КБ кэша L1 для инструкций и 32 КБ кэша L1 для данных, 256 КБ кэша L2, контроллер DDR3, PCIe, SATA2, USB2, Gigabit Ethernet и различные другие интерфейсы и ускорители ввода/вывода, такие как разгрузка TCP/IP и ускоритель криптографии с энергонезависимой памятью для криптографических ключей, безопасная загрузка и обнаружение подмены. APM86791 PACKETpro с кодовым названием "Keelback" – это одноядерный процессор SoC на базе ядра PowerPC 465, работающий на частоте 1 ГГц с 32 КБ кэша L1 для инструкций и 32 КБ кэша L1 для данных, 256 КБ кэша L2, контроллер DDR3, 2x PCIe, 2x SATA2, 2x USB2, 4x Gigabit Ethernet. Он также включает криптографический ускоритель ARM Cortex M3 под названием SLIMpro, работающий на частоте 250 МГц, который обеспечивает безопасную загрузку из ROM и обнаружение подмены.