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ISA的历史:处理器,PowerPC和AIM三重威胁

助工
2018-08-20 14:36:15    评分

继续我们关于指令集架构(ISA)的系列,本周我们深入研究了PowerPC ISA。

PowerPC是1991年成立的AIM联盟的成果:一个由不太可能的合作伙伴组成的三人组合,苹果公司和IBM公司 - 以及其他竞争对手 - 以及与苹果公司有着密切关系的摩托罗拉公司。这三家公司开发了一系列基于PowerPC架构的CPU,试图创建一个可用于各种操作系统和应用程序的中性硬件平台。

该联盟一直持续到2005年左右,但PowerPC仍然由POWER基金会维护,由大约40家公司组成。以下是PowerPC和AIM联盟的简史。

 

IBM 801-Fast Core CPU

PowerPC的起源源于IBM 801,它是70年代中期John Cocke领导的一个研究项目中最早的基于RISC的处理器之一。IBM 801的方法是重新思考处理器的设计方式,并专注于小型化和速度方面的改进。Cocke团队开始分析在IBM System / 370大型计算机上运行的程序跟踪,这可以告诉他们更多关于处理时间瓶颈的位置。

 

John Cocke使用IBM 801原型。图片由IBM提供

 

该团队得出的结论之一是,处理器比它们需要的更复杂,以容纳许多指令,其中许多指令很少使用。IBM 801优化的一部分是将其指令集减少到100个以下基本命令,而其他CPU如Intel 8086则超过400.指令集的简化也允许IBM 801为更多种机器实现微代码,同时还减小了CPU的大小。

最终的设计将以15 MIPS的速度运行,超过其性能和设计时间。IBM将继续根据公司从IBM 801中学到的东西在PowerPC平台上工作。

 

Apple的秘密项目

虽然IBM在其新的处理器设计方面取得了进展,但苹果公司开始关注其与摩托罗拉的关系,摩托罗拉一直在为其Macintosh产品系列提供处理器。680x0处理器不再保持性能,特别是在新兴(和竞争)RISC设计方面。 

将Mac OS移植到新的CPU并不是一件容易的事,因为它的大部分内容是用摩托罗拉680x0处理器组装的,以使其更快,占用更少的内存。Mac OS也非常依赖于用于GUI的ROM。然而,这并没有阻止Apple探索他们的选择。

首先,该公司开始了Aquarius项目,开发了一个四核实验RISC处理器。专家设计师,近50名工程师和一台超级计算机被分配到该项目中 - 但是,即使项目背后有这种力量,也几乎没有取得任何进展。

在90年代初期,Apple又开展了另一个名为“星际迷航”的项目,将Mac OS移植到基于CISC的处理器Intel 80486。Apple现在正在与更便宜的基于Windows的PC电脑竞争ICfans

到1992年,Apple在基于英特尔的PC上进行了原生运行的Mac OS演示,显示它可以完成。

但是,领导层的改变也会改变苹果公司的努力方向。IBM提出帮助Apple完成其中一个项目,一个名为Pink的新操作系统,以换取在其计算机中使用PowerPC处理器。IBM还使PowerPC 601 CPU总线与Motorola 88100 RISC处理器兼容。这使得Mac的操作系统更容易移植到PowerPC CPU,因为必须重新编写较少的操作系统代码,并带来RISC处理的所有好处。

 

Power Apple采用了G5 PowerPC CPU。图片由Apple提供

 

摩托罗拉加入了为Apple制造PowerPC CPU的计划 - 这对像摩托罗拉这样希望维持与Apple的关系并继续在RISC CPU方面取得进展的公司达成了非常有利的协议。 

因此,AIM联盟正式成立。Apple的计算机将使用PowerPC CPU近十年,最终在2005年转向英特尔处理器。

 

PowerPC的命运

虽然所有三家AIM联盟公司都在生产基于PowerPC CPU的系统,但只有Apple的产品取得了成功。该组织设想了一个可以运行多种操作系统的基础,具有高性能和有竞争力的价格点。尽管PowerPC CPU的基准测试非常高,但桌面计算的最终垮台将是许多应用程序仍未在PowerPC平台上提供。最终,当苹果公司选择与英特尔合作时,该联盟将分崩离析,摩托罗拉将其制造业务分拆至飞思卡尔半导体。

PowerPC平台至今仍然存在,主要是在嵌入式系统应用中。飞思卡尔和Xilinx使用PowerPC处理器,以及包括GameCube,Wii,Xbox 360和Playstation 3在内的视频游戏控制台.RAD750是一种基于辐射强化PowerPC的CPU,也可以运行在诸如Mars Curiosity Rover和Juno等航天器上研究木星的航天器。




关键词: ISA     处理器     PowerPC     AIM     半导体     I    

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