PowerPC 7xx - PowerPC 7xx

O PowerPC 7xx é uma família de microprocessadores PowerPC de 32 bits de terceira geração projetados e fabricados pela IBM e Motorola (agora Freescale Semiconductor ). Esta família é chamada de PowerPC G3 por seu conhecido cliente Apple Inc. , que a lançou em 10 de novembro de 1997. O termo "PowerPC G3" é muitas vezes, e incorretamente, imaginado como um microprocessador, quando na verdade uma série de microprocessadores de fornecedores diferentes. Essas designações foram aplicadas a computadores Macintosh como o PowerBook G3 , os iMacs multicoloridos , iBooks e vários desktops, incluindo os Macintosh G3s Beige e Blue and White Power. Os baixos requisitos de energia e o tamanho pequeno tornaram os processadores ideais para laptops e o nome viveu seus últimos dias na Apple no iBook .

A família 7xx também é amplamente utilizada em dispositivos integrados como impressoras, roteadores, dispositivos de armazenamento, espaçonaves e consoles de videogame. A família 7xx tinha suas deficiências, nomeadamente a falta de suporte SMP e capacidades SIMD e uma FPU relativamente fraca . A linha de processadores 74xx da Motorola começou de onde parou o 7xx.

Processadores

PowerPC 740/750

Processador Motorola PowerPC 750 de 300 MHz com cache L2 off-die no módulo da CPU de um Power Mac G3 .

Os PowerPC 740 e 750 (codinome Arthur) foram introduzidos no final de 1997 como um substituto evolutivo do PowerPC 603e . As melhorias incluíram um barramento de sistema 60x mais rápido (66 MHz), caches L1 maiores (instrução de 32 KB e dados de 32 KB), uma segunda unidade de número inteiro, uma unidade de ponto flutuante aprimorada e frequência de núcleo mais alta. O 750 tinha suporte para um cache L2 unificado externo opcional de 256, 512 ou 1024 KB. O controlador de cache e as tags de cache estão na matriz. O cache foi acessado por meio de um barramento dedicado de 64 bits.

O 740 e o 750 adicionaram previsão de ramificação dinâmica e um cache de instrução de destino de ramificação de 64 entradas (BTIC). A predição de ramificação dinâmica usa o resultado registrado de uma ramificação armazenada em uma tabela de histórico de ramificação de 512 entradas por 2 bits (BHT) para prever seu resultado. O BTIC armazena em cache as duas primeiras instruções em um destino de ramificação.

Os modelos 740/750 tinham 6,35 milhões de transistores e foram inicialmente fabricados pela IBM e Motorola em um processo de fabricação baseado em alumínio. A matriz media 67 mm 2 a 0,26 μm e atingiu velocidades de até 366 MHz enquanto consumia 7,3 W.

Em 1999, a IBM fabricou versões em um processo de 0,20 μm com interconexões de cobre , o que aumentou a frequência até 500 MHz e diminuiu o consumo de energia para 6 W e o tamanho da matriz para 40 mm 2 .

O 740 superou ligeiramente o Pentium II enquanto consumia muito menos energia e com um dado menor. O cache L2 off-die do 750 aumentou o desempenho em aproximadamente 30% na maioria das situações. O design foi tão bem-sucedido que ultrapassou rapidamente o PowerPC 604e em desempenho de inteiros, fazendo com que um sucessor planejado do 604 fosse descartado.

O PowerPC 740 é totalmente compatível com o pino 603 mais antigo, permitindo atualizações para o PowerBook 1400, 2400 e até mesmo um protótipo de PowerBook 500 / G3. O 750 com seu barramento de cache L2 exigia mais pinos e, portanto, um pacote diferente, uma grade de grade de esfera de 360 pinos (BGA).

O PowerPC 750 foi usado em muitos computadores da Apple, incluindo o iMac original .

RAD750

O RAD750 é um processador endurecido por radiação , baseado no PowerPC 750. Destina-se ao uso em ambientes de alta radiação , como experientes a bordo de satélites e outras espaçonaves . O RAD750 foi lançado para compra em 2001. As naves Mars Science Laboratory ( Curiosity ), Mars Reconnaissance Orbiter e Mars 2020 ( Perseverance ) têm um RAD750 a bordo.

O processador tem 10,4 milhões de transistores, é fabricado pela BAE Systems usando o processo de 250 ou 150 nm e tem uma área de matriz de 130 mm². Opera em 110 a 200 MHz. A própria CPU pode suportar de 200.000 a 1.000.000 Rads e faixas de temperatura entre −55 e 125 ° C. O pacote RAD750 e as funções lógicas têm um preço superior a US $ 200.000: o alto preço se deve principalmente às revisões de endurecimento por radiação para a arquitetura e fabricação do PowerPC 750, requisitos de controle de qualidade rigorosos e testes estendidos de cada chip de processador fabricado.

PowerPC 745/755

A Motorola revisou o design do 740/750 em 1998 e encolheu o tamanho do molde para 51 mm 2 graças a uma nova fabricação à base de alumínio a 0,22 μm. As velocidades aumentaram para até 600 MHz. O 755 foi usado em alguns modelos de iBook . Depois desse modelo, a Motorola optou por não continuar desenvolvendo os processadores 750 em favor do processador PowerPC 7400 e outros núcleos.

PowerPC 750CX

A IBM continuou a desenvolver a linha PowerPC 750 e introduziu o PowerPC 750CX (codinome Sidewinder) em 2000. Ele tem um cache L2 on-die de 256 KiB; isso aumentou o desempenho enquanto reduz o consumo de energia e a complexidade. A 400 MHz, ele consumia menos de 4 W. O 750CX tinha 20 milhões de transistores incluindo seu cache L2. Ele tinha um tamanho de matriz de 43 mm 2 por meio de um processo de cobre de 0,18 μm. O 750CX foi usado apenas em uma revisão do iMac e iBook.

PowerPC 750CXe

Um PowerPC 750CXe de 533 MHz em uma embalagem Ball Grid Array de alto desempenho .

750CXe (codinome Anaconda), introduzido em 2001, foi uma revisão secundária do 750CX que aumentou sua frequência para 700 e o barramento de memória de 100 MHz para 133 MHz. O 750CXe também apresentou desempenho de ponto flutuante aprimorado em relação ao 750CX. Vários modelos de iBook e o último iMac baseado em G3 usaram este processador.

Uma versão de custo reduzido do 750CXe, chamada 750CXr, está disponível em frequências mais baixas.

Gekko

Gekko é o processador central personalizado para o console de jogos Nintendo GameCube . Ele é baseado em um PowerPC 750CXe e adiciona cerca de 50 novas instruções, bem como um FPU modificado capaz de algumas funcionalidades SIMD . Ele tem 256 KiB de cache L2 on die, opera a 485 MHz com um barramento de memória de 162 MHz e é fabricado pela IBM em um processo de 180 nm. A matriz tem 43 mm 2 de largura .

PowerPC 750FX

O 750FX (codinome Sahara) veio em 2002 e aumentou a frequência para até 900 MHz, a velocidade do barramento para 166 MHz e o cache L2 on-die para 512 KiB. Ele também apresentou uma série de melhorias no subsistema de memória: um controlador de barramento 60x aprimorado e mais rápido (200 MHz), um barramento de cache L2 mais amplo e a capacidade de bloquear partes do cache L2. É fabricado com base em cobre de 0,13 μm com dielétrico Low-K e tecnologia de silício sobre isolante . 750FX tem 39 milhões de transistores, um tamanho de die de 35 mm 2 e consome menos de 4 W a 800 MHz em cargas típicas. Foi o último processador do tipo G3 usado pela Apple (empregado no iBook G3).

Uma versão de baixa potência do 750FX está disponível, chamada 750FL.

750FX alimenta o veículo tripulado de múltiplos propósitos Orion da NASA . A Orion está usando o computador de vôo da Honeywell International Inc. originalmente construído para o avião a jato 787 da Boeing.

PowerPC 750GX

750GX (codinome Gobi), revelado em 2004, era um processador 7xx da IBM. Ele tem um cache L2 de 1 MB no chip, uma frequência superior de 1,1 GHz e suporte para velocidades de barramento de até 200 MHz, entre outros aprimoramentos em comparação com 750FX. É fabricado usando um processo de 0,13 μm com interconexões de cobre, dielétrico de baixo K e tecnologia de silício sobre isolante . O 750GX tem 44 milhões de transistores, um tamanho de die de 52 mm 2 e consome menos de 9 W a 1 GHz em cargas típicas.

Uma versão de baixo consumo de energia do 750GX está disponível, chamada 750GL.

PowerPC 750VX

750VX (codinome "Mojave") é uma versão com boatos, não confirmada e cancelada da linha 7xx. Seria a versão mais poderosa e com mais recursos até o momento, com até 4 MB de cache L3 off, um barramento frontal DDR de 400 MHz e a mesma implementação de AltiVec usada no PowerPC 970 . Esperava-se que ele tivesse uma freqüência de até 1,8 GHz (começando em 1,5 GHz) e relatou ter estágios de pipeline adicionais e recursos avançados de gerenciamento de energia. Foi relatado que ele estava concluído e pronto para produção em dezembro de 2003, mas disse que era tarde demais para receber pedidos significativos, visto que a linha de iBook da Apple havia mudado para G4s em outubro do mesmo ano e, portanto, rapidamente saiu do roteiro. Nunca foi lançado ou ouvido desde então.

Havia chips de acompanhamento planejados, como o 750VXe, que teria ultrapassado os 2 GHz.

PowerPC 750CL

O 750CL é um 750CXe evoluído, com velocidades que variam de 400 MHz a 1 GHz com um barramento de sistema de até 240 MHz, recursos de pré-busca de cache L2 e instruções relacionadas a gráficos foram adicionados para melhorar o desempenho. Como as funções relacionadas aos gráficos adicionadas correspondem às encontradas no processador Gekko, é muito provável que o 750CL seja uma redução do mesmo processador para uso geral. O 750CL é fabricado usando uma fabricação à base de cobre de 90 nm com dielétrico Low-K e tecnologia de silício em isolador e possui 20 milhões de transistores em um molde de 16 mm 2 . Ele consome 2,7 W a 600 MHz, 9,8 W a 1 GHz.

Broadway

Este processador da Broadway é fabricado em East Fishkill , NY, mas é embalado na fábrica da IBM no Canadá, daí o texto na capa de metal.

O CPU no Wii é virtualmente idêntico ao 750CL, mas funciona a 729 MHz, uma frequência não suportada pelo 750CL padrão. Ele mede apenas 4,2 x 4,5 mm (18,9 mm 2 ). Isso é menor que a metade do tamanho do microprocessador "Gekko" (43 mm 2 ) incorporado no GameCube em seu primeiro lançamento.

Expresso

Acredita-se que a CPU no Wii U seja uma evolução da arquitetura da Broadway. As características em grande parte não confirmadas são uma CPU de três núcleos que funciona a 1,24 GHz e um processo de 45 nm.

Futuro

A IBM parou de publicar um roteiro para a família 750, em favor de se comercializar como um fornecedor de processador customizado. Dados os recursos da IBM, o núcleo 750 será produzido com novos recursos, desde que haja um comprador disposto. Em particular, a IBM não tem planos públicos de produzir um microprocessador comum baseado em 750 em um processo menor que 90 nm , efetivamente eliminando-o como um chip de commodity competitivo em mercados como equipamentos de rede. No entanto, a IBM fez o processador Espresso para Nintendo, que tem um design baseado em 750 com melhorias como suporte a multiprocessador (a parte é um triplo núcleo), novo processo de fabricação de 45 nm e eDRAM em vez de cache L2 normal; não se sabe se outras alterações foram feitas no design.

Em 2015, a Rochester Electronics começou a fornecer suporte legado para os dispositivos.

A Freescale descontinuou todos os 750 designs em favor de designs baseados no núcleo PowerPC e500 ( PowerQUICC III ).

Lista de dispositivos

Esta lista é uma lista completa de projetos baseados em 750 conhecidos. As fotos são ilustrações e não estão em escala.

Nome Nome de código Fabricante Imagem Processo Fab Transistores Tamanho da matriz Núcleos CPU Clock Lado da frente do ônibus Cache L2 Consumo Pacote Introduzido
PPC740
MPC740
Arthur IBM
Motorola
MPC740.jpg 0,25 μm Al 6,35 milhões 67 mm 2 1 233 - 366 MHz 66 MHz Sem cache L2 7,3 W a 366 MHz CBGA de 255 pinos 1997
PPC750
MPC750
Arthur IBM
Motorola
MPC750.jpg 0,25 μm Al 6,35 milhões 67 mm 2 1 233 - 366 MHz 66 MHz 256 - 1024 kB
fora da
meia velocidade
7,3 W a 366 MHz 360 pinos CBGA 1997
MPC745 Conan Motorola
Freescale
MPC745.jpg 0,22 μm Al 6,75 milhões 51 mm 2 1 300 - 350 MHz 66 MHz Sem cache L2 5,4W @ 400 MHz PBGA de 255 pinos 1998
MPC755 Doyle Motorola
Freescale
MPC755.jpg 0,22 μm Al 6,75 milhões 51 mm 2 1 300 - 400 MHz 66 MHz 256 - 1024 kB
fora da
meia velocidade
5,4W @ 400 MHz 360 pinos PBGA
360 pinos CBGA
1998
PPC740L Estrela Solitária IBM PPC740L.jpg 0,20 μm Cu 6,35 milhões 40 mm 2 1 300 - 533 MHz 100 MHz Sem cache L2 6W @ 500 MHz CBGA de 255 pinos 1999
PPC750L Estrela Solitária IBM PPC750L.jpg 0,20 μm Cu 6,35 milhões 40 mm 2 1 300 - 533 MHz 100 MHz 256 - 1024 kB
fora da
meia velocidade
6W @ 500 MHz 360 pinos CBGA 1999
PPC750CX
PPC750CXe
PPC750CXr
PPCDBK
Sidewinder
Anaconda

Gekko
IBM PPC750CXe.jpg 0,18 μm Cu 20 milhões
(incluindo cache L2)
42,7 mm 2 1 350 - 600 MHz
366 - 700 MHz
300 - 533 MHz
486 MHz
100 MHz
133 MHz
133 MHz
162 MHz
256 kB 4,2
W a 400 MHz 6 W a 600 MHz
7,8 W a 533 MHz
4,9 W a 486 MHz
PBGA de 256 pinos 2000
2001
2003
2001
RAD750 BAE Systems RAD750.jpg 0,25 μm - 0,15 μm 10,4 milhões 130 mm 2 1 110 - 200 MHz 66 MHz 0 - 1024 kB
fora da matriz
5 W @ 133 MHz 360 pinos CBGA
Radiação endurecida
2001
PPC750FX
PPC750FL
Saara IBM PPC750FX.jpg 0,13 μm SOI 38 milhões
(incluindo cache L2)
34,3 mm 2 1 600 - 900 MHz
600 - 733 MHz
166 MHz 512 kB 5,4 W a 800 MHz
5,1 W a 733 MHz
292 pinos CBGA 2002
2007
PPC750GX
PPC750GL
Gobi IBM PPC750GX.jpg 0,13 μm SOI 74 milhões
(incluindo cache L2)
52,5 mm 2 1 733 - 1000 MHz
800 - 933 MHz
200 MHz 1024 kB 8,3 W @ 1000 MHz
6,5 W @ 933 MHz
292 pinos CBGA 2003
2005
PPC750CL
Broadway
IBM PPC750CL.jpg 90 nm
90 nm, 65 nm SOI
20 milhões
(incluindo cache L2)
15,9 mm 2 1 400 - 1000 MHz
729 MHz
240 MHz
243 MHz
256 kB 10,5 W (máx.) @ 1 GHz
3,9 W @ 729 MHz
PBGA de 278 pinos 2006
Expresso IBM Nintendo-Wii-U-MCM.jpg SOI de 45 nm 60 milhões (?) 27,7mm 2 3 1243 MHz
1243 MHz
1243 MHz
? 512 kB
2048 kB
512 kB
? PBGA MCM 2012

Veja também

  • iMac G3 , o primeiro modelo da linha de computadores pessoais iMac da Apple Computer, Inc.
  • iBook G3 , os dois primeiros modelos da linha iBook de computadores pessoais da Apple, posteriormente substituídos pelo Macbook branco (não profissional), foi o último computador pessoal produzido em massa a usar o G3 (descontinuado em outubro de 2003).
  • PowerBook G3 , uma linha de computadores laptop Macintosh fabricados pela Apple Computer entre 1997 e 2000.
  • Power Macintosh G3 , comumente chamado de "G3s bege" ou "G3s platina" pela cor de suas caixas, era uma série de computadores pessoais projetados, fabricados e vendidos pela Apple Computer, Inc. de novembro de 1997 a janeiro de 1999
  • Power Macintosh G3 (Blue & White) , série (comumente conhecido como " Blue and White G3 ", ou às vezes apenas " B&W G3 " (para diferenciá-lo do Power Macintosh G3 original) era uma série de computadores pessoais projetados, fabricados e vendido pela Apple Computer Inc. como parte de sua linha Power Macintosh
  • Nintendo GameCube , um console de jogos de sexta geração vendido pela Nintendo.
  • Nintendo Wii , um console de videogame de sétima geração vendido pela Nintendo.
  • Nintendo Wii U , um console de videogame de oitava geração vendido pela Nintendo.

Notas

Referências