1974年,IBM 提出了精簡指令集(RISG)概念,使計算機在單個機器運行周期或者電子脈沖中完成一個任務(wù),極大地提升了計算機的運行效率。而后IBM 于 1980 年推出了基于RISC 指令集的 POWER ( Performance OptimizationWith Enhanced RISC) 架構(gòu)的原型機。1990年 IBM 推出了第一代的 POWER1架構(gòu)處理器,隨后 1993 年發(fā)布了 POWER2 架構(gòu)處理器,并成為當(dāng)時性能最高的處理器。1998年,IBM 發(fā)布了實現(xiàn) 64位POWER 指令集的 POWER3 架構(gòu)處理器,此后的處理器全部實現(xiàn)了完整的 64 位指令集。目前 POWER 架構(gòu)最新的處理器是 2017 年發(fā)布的 POWER9,采用14nm 工藝制造,性能遠超 ×86 架構(gòu)處理器。POWER 系列架構(gòu)歷代產(chǎn)品的簡單說明見表 2-10。
目前,IBM POWER 架構(gòu)處理器主要面向高端服務(wù)器市場。相較于利用 CISC指令集的 ×86 架構(gòu)處理器,POWER 架構(gòu)處理器在高性能領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。從硬件方面看,POWER 架構(gòu)采用了對稱多處理器技術(shù)(Symmetric Multiprocessing,SMP),可以保障內(nèi)存在訪問任意一個CPU 時的速度是一致的。而×86架構(gòu)采用非一致存儲訪問結(jié)構(gòu) (Non-uniformMemory Access, NUMA),CPU 和內(nèi)存分區(qū),導(dǎo)致每個 CPU 訪問自己部分的內(nèi)存時速度很快,但訪問其他部分內(nèi)存時速度較慢。隨著 CPU 數(shù)量的增多,POWER 架構(gòu)的性能優(yōu)勢進一步體現(xiàn)。而在軟件方面,IBM 專用的 AIX 系統(tǒng)在軟件方案集成度、廠商技術(shù)支持能力和穩(wěn)定性等方面都更強。性能稍弱的 x86 架構(gòu)處理器目前占據(jù)超過 90%的服務(wù)器市場,主要原因有三點。一是 POWER 架構(gòu)在穩(wěn)定性和運行維護等方面相對更優(yōu),但價格過于高昂。二是新型計算模式的興起。在谷歌推出云計算模式后,分布式計算系統(tǒng)逐漸受到業(yè)界重視,系統(tǒng)開始降低對小型機的依賴。三是 IBM 自身與其他整機企業(yè)的競爭。IBM 提供的是從芯片到服務(wù)器到系統(tǒng),與其他服務(wù)器廠商形成了競爭。Intel 作為純粹的處理器芯片廠 商,與全球大多數(shù)設(shè)備生產(chǎn)商合作,由此產(chǎn)生了完善的 ×86 服務(wù)器生態(tài)系統(tǒng);同時巨大的出貨量使 Intel 的產(chǎn)品成本持續(xù)降低,進一步提升了 ×86架構(gòu)的市場占有率。
面對來自Intel 和 AMD 在服務(wù)器處理器市場的壓力,2013 年 IBM 聯(lián)合谷歌、NVIDIA 等企業(yè)建立了 OpenPOWER 基金會,向開發(fā)者公開了部分 POWER 芯片架構(gòu)固件代碼,并允許第三方企業(yè)對這一產(chǎn)品進行改進,從而打造一個開放的POWER 生態(tài)圖。目前,中晟宏芯、華勝天成、浪潮、中興通訊等企業(yè)均已加入OpenPOWER 聯(lián)盟。???
除服務(wù)器處理器外,基于POWER 架構(gòu)平臺還衍生出了 PowerPC處理器。該系列產(chǎn)品始于 1991年 IBM、蘋果和摩托羅拉建立的 AIM聯(lián)盟,研發(fā)面向PC和低成本工作站的 RISC 架構(gòu)POWER 處理器,以打破Intel 在個人計算機市場上的壟斷地位。1993年,IBM推出了PowerPC 處理器,兼容大部分 POWER 指令集,但加入了單精度浮點運算指令以及對 64位的延伸和 SMP 結(jié)構(gòu)的擴展等。另外,PowerPC處理器最大的優(yōu)點是開放性,允許外部開發(fā)者設(shè)計和制造與PowerPC 兼容的處理器。目前PowerPC 系列三個主要產(chǎn)品為 32 位的 PowerPC700 系列、64位的 PowerPC 系列和嵌入式產(chǎn)品 PowerPC400系列。
摩托羅拉、蘋果和IBM 最初希望借助于 PowerPC 處理器,與壟斷PC 市場的Intel 競爭。但由于PowerPC 處理器能耗過高,產(chǎn)業(yè)生態(tài)不完善,新產(chǎn)品的推出遠遠落后于 Intel,導(dǎo)致 PowerPC處理器在 PC 市場中的競爭力逐漸喪失。2005年,蘋果宣布采用 Intel ×86 架構(gòu)處理器,標(biāo)志著 PowerPC 處理器最終退出了 PC市場。不過,目前 PowerPC 處理器在汽車電子、航空和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等領(lǐng)域仍然被廣泛應(yīng)用。
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原文標(biāo)題:POWER 系列架構(gòu)處理器,POWER 系列架構(gòu)處理器,POWER Family Processors
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