Power Architektúra

A Power Architektúra egy bejegyzett védjegy, amely az IBM, Freescale, AMCC, Tundra és a P.A. Semi által fejlesztett és gyártott mikroprocesszorokban alkalmazott hasonló RISC utasításkészleteket jelöli. Szabályozó testülete a Power.org, amely több mint 40 vállalatot és szervezetet foglal magába.

A „Power Architektúra” kifejezés nem tévesztendő össze a „POWER architektúrák” különböző generációival, ahol az első egy szélesebb fogalom, amely magában foglalja az újabb POWER, PowerPC és Cell processzorokon alapuló összes terméket, míg a második az 1990-es években készült IBM RISC processzok elavult utasításkészletét jelenti, amelyet felváltott a POWER ISA származtatott változata, a PowerPC/Power ISA. A Power Architektúra egy processzor architektúrák, szoftverek, eszközkészlet (toolchain), közösségi és végfelhasználói alkalmazások és eszközök által alkotta laza halmaz ill. család neve, és nem egy szigorú, meghatározott terméket vagy technológiát jelölő kifejezés.

Szójegyzék

Félreérthető lehet a POWER, PowerPC és Power Architektúra kifejezések jelentése. Az alábbi szójegyzék megadja ezek rövid meghatározását és a részletesebb leírást tartalmazó cikkekre való hivatkozásokat.

Kifejezés	Leírás
POWER	Performance Optimization With Enhanced RISC. (jelentése: teljesítmény-optimalizálás továbbfejlesztett RISC [használatával]) Egy IBM által tervezett mikroprocesszor-architektúra.
PowerPC	Power Performance Computing (kb. nagyteljesítményű számítástechnika). Egy 32/64 bites, néhány új elemmel kiegészített utasításkészlet a POWER-ből származtatott mikroprocesszorok számára. Az AIM szövetség: Apple, IBM és Motorola tervezése.
PowerPC-AS	PowerPC-Advanced Series (kb. PowerPC fejlett sorozat). Kódneve „Amazon”. A PowerPC egy tisztán 64 bites változata, a POWER2 specifikáció néhány elemével kiegészítve. Az IBM RS64 processzorcsaládjában és az újabb POWER processzorokban alkalmazták.
POWERn	ahol az n 1-től 9-ig változhat. Felsőkategóriás IBM gyártmányú mikroprocesszorok sorozata, amelyek a POWER, PowerPC, PowerPC-AS és Power utasításkészletek különböző kombinációját használják.   Szócikkek: POWER processzorok, POWER1, POWER2, POWER3, POWER4, POWER5, POWER6, POWER7 és POWER8
Cell	Cell Broadband Engine Architecture (CBEA), Az IBM, Sony és Toshiba által tervezett mikroprocesszor architektúra, Power architektúrájú részeket tartalmaz.
Power Architecture	Power Architektúra. Széles körű kifejezés, a POWER, PowerPC és Cell hardver, szoftver, eszközkészlet és végfelhasználói alkalmazások körét takarja. A jelen cikk fő témája.
Power ISA	Power utasításkészlet-architektúra. Egy új utasításkészlet, a POWER és PowerPC utasításkészletek késői verzióit kombinálja. Az IBM és a Freescale tervezése.

Történet

A különböző POWER, PowerPC és Power ISA-k fejlődése

A Power Architektúra az IBM-nél az 1980-as évek vége felé jött létre, mikor a cég elhatározta, hogy nagy teljesítményű RISC architektúrát fog alkalmazni a közepes méretű munkaállomásaiban és szervereiben. Ennek az eredménye lett a „POWER architektúra”. Első megvalósításai az 1990-ben bevezetett RS/6000-es számítógépekben mutatkoztak be, tehát elsőként a 10-csipes RIOS-1 processzorban, amely csak később kapta a POWER1 nevet. A RISC Single Chip (RSC) processzort a RIOS-1-ből fejlesztették ki, annak egy redukált változata, és az IBM RS/6000-es család belépő-szintű munkaállomásainak CPU-ja volt.

1992-ben Apple, az IBM és a Motorola megalakította az AIM szövetséget (AIM alliance) a POWER processzor tömeges piaci verziójának kifejlesztése céljából. Ennek eredményeként létrejött a „PowerPC architektúra”, a POWER architektúra egy módosított változata. Az első PowerPC implementáció az 1993-ban megjelent PowerPC 601 volt. Ennek felépítése még nagymértékben az RSC processzorra támaszkodott, az Apple Power Mac számítógépeiben és az IBM RS/6000-es rendszereiben használták. A POWER utasításkészlet és a PowerPC eltéréseit a PowerPC ISA v.2.02. változat kézikönyvében az E függelék ismerteti.

Az IBM továbbfejlesztette az RS/6000 rendszerekbe szánt POWER architektúrát, a fejlesztés a nyolc csipes POWER2 processzort eredményezte 1993-ban, és 1996-ban egy egycsipes verziót, melynek neve P2SC, azaz „POWER2 Super Chip”.

Az 1990-es évek elején az IBM úgy döntött, hogy a CISC-alapú AS/400 miniszámítógépeket RISC-alapú rendszerrel fogja felváltani. Az új architektúra fejlesztési kódneve „Amazon” lett, ám a tervezeten dolgozó mérnökök körében PowerPC-AS („Advanced Series” vagy „Amazon Series”) néven hivatkoztak rá. A PowerPC-AS projekt célja egy RSC processzoron alapuló multiprocesszoros platform létrehozása volt. Az IBM kutatólaboratóriumaiban folyó fejlesztés során, mikor az RSC processzort 64 processzor összekapcsolását és a specifikus AS/400 funkciók végrehajtását lehetővé tevő megoldással igyekeztek felruházni, a fejlesztésbe bekapcsolódtak az RS/6000-es fejlesztői is, és a kialakításhoz néhány POWER2-es jellemzőt is hozzáadtak. A fejlesztés 1995-ben végül a 64 bites A10 és A30 processzorok bevezetésével zárult, valamint a később megjelent, 1997-ben induló RS64 vonallal. Ezeket a processzorokat az AS/400 és RS/6000 rendszerekben alkalmazták.

Az AIM Szövetség 1995-től 1997-ig tovább folytatta a PowerPC fejlesztését, és megjelentette a PowerPC processzorok második generációját: a PowerPC 602 set-top boxokban és a játékkonzolokban való felhasználást célozta; a PowerPC 603 modellt a beágyazott eszközök piacára és hordozható számítógépekbe szánták; a PowerPC 604 munkaállomások számára, végül a PowerPC 620 64 bites nagy teljesítményű processzor a szerverek számára készült. A 602 és a 620 nem terjedt el széles körben, azonban a 603, 604 és utódaik nagyon népszerűvé váltak a megfelelő területeken. A Motorola és az IBM emellett megalkotta a „Book E” jelű kiterjesztett PowerPC változatot, amelyet beágyazott megvalósításokban használtak fel, mint pl. a Motorola PowerQUICC processzoraiban és az IBM PowerPC 400 processzorcsaládjában.

Az AIM Szövetség utolsó eredménye a harmadik generációs PowerPC 750 1997-es megjelentetése volt. Ez után a Motorola és az IBM külön utakat követett a PowerPC architektúra fejlesztésében. A „G3” processzorok használata széles körben elterjedt, mind a számítógépek, mind a beágyazott eszközök piacán, és az IBM az elkövetkező években folytatta a 750-es család továbbfejlesztését. A Motorola ellenben úgy döntött, hogy a beágyazott eszközök piacán a PowerPC-alapú SoC kialakításokra és a PowerPC 7400-asra összpontosít, amelyet negyedik generációs PowerPC-ként emlegettek. Ez a processzor tartalmazta az AltiVec (lebegőpontos és egész/fixpontos) SIMD utasításkészletet, illetve annak egy megvalósítását egy integrált SIMD egységben. A „PowerPC G4” 1999-ben jelent meg, Apple munkaállomásokban és laptopokban használták, valamint különböző egyéb cégek a távközlési piacon.

1998-ban jelent meg a POWER3 processzor, amely egyesítette a PowerPC és POWER2 architektúrákat, de ezt csak az IBM RS/6000 szerverekben használták.

2000-ben jelent meg a PowerPC-AS architektúra utolsó megvalósítása, az RS64-IV, amelyet AS/400 és RS/6000 rendszerekben használtak, amelyeket ekkorra már átneveztek eServer iSeries és eServer pSeries nevekre. Az IBM készítette a Nintendo GameCube játékkonzoljába épített Gekko processzort, a PowerPC 750CXe processzort alapul véve, valamint a Rivina 64 bites PowerPC kísérleti processzort, amellyel rekordot döntött: ez volt a világ első 1 GHz-et túllépő órajelű mikroprocesszora.

2001-ben az IBM bemutatta a POWER4 típust, amely egyesítette és egyben felváltotta a PowerPC-AS és POWER3 architektúrákat.

2002-ben az Apple-nek szüksége lett egy új csúcsteljesítményű PowerPC alkatrészre; megállapodást kötött az IBM-mel a 64 bites PowerPC 970 kifejlesztéséről és gyártásáról. Az Apple leírása szerint ez egy ötödik generációs PowerPC processzor, ezért kapta a „G5” jelet. A PowerPC 970 valójában a POWER4 származéka. Hiányzik belőle néhány szerver-orientált jellemző, azonban tartalmazza az AltiVec egységet. A 970-est és leszármazottait az Apple és IBM gépeiben, valamint néhány csúcskategóriás beágyazott alkalmazásban használták fel.

2003-ban a Tundra cég megvásárolta a PowerPC 100 mikrokontroller-családot a Motorolától, míg a Culturecom az IBM-től licencelte a PowerPC technológiát a saját V-Dragon processzorának kifejlesztéséhez.

2004-ben a Motorola cégből kivált és új cégként megkezdte működését a Freescale Semiconductor, amely korábban a Motorola félvezetőgyártási tevékenységét végezte. Ebben az évben mutatta be az IBM a POWER5 processzort, amely nem meglepő módon a POWER4 továbbfejlesztése. Ez továbbmozdította a PowerPC specifikáció számozását v.2.01-re, majd megint, v.2.02-re a POWER5+ megjelenésével 2005-ben (a 2003-2004 között megjelent POWER5 processzor nem került nyilvános kereskedelmi forgalomba, azt csak az IBM és partnerei használták). 2004-ben az AMCC IBM szellemi tulajdon és személyi állomány licencelésével jelentette meg a PowerPC 400 32 bites beágyazott processzorcsaládot. A Motorola/Freescale átnevezte az általa gyártott PowerPC családokat a következőkre: e200, e300, e500 és e600, és bejelentette az eljövendő 64 bites e700 processzort. Ugyanebben az évben az IBM és másik 15 vállalat megalakította a Power.org szervezetet, a Power Architektúra körül szerveződő termékek fejlesztésének elősegítésére.

2005-ben megjelent a Cell processzor specifikációja – a processzort az IBM, Sony és Toshiba közösen fejlesztette öt éven át, elsődlegesen a Sony PlayStation 3 konzoljában való felhasználásra. A Cell egyetlen 64 bites Power Architektúrájú magot tartalmaz, mellette viszont 8 független SIMD magot, amelyeket szinergikus feldolgozóelemeknek (Synergistic Processing Element, SPE) neveznek: ezeknek külön 128 bites utasításkészletük van, saját memóriájuk, és igen nagy feldolgozó teljesítményt nyújtanak egyenként, de együttműködve még inkább. Az IBM szintén bemutatta a Xenon processzort, amely egy hárommagos 64 bites processzor, és a Microsoft Xbox 360 konzoljában tervezték felhasználni. A 32 bites Broadway processzor mellett, amely a Nintendo Wii konzoljának fő processzora lesz, ezzel az IBM elérte, hogy a három legnagyobb hetedik generációs játékkonzolt IBM Power Architektúrájú processzorok hajtják.

A P.A. Semi a Power Architektúra technológiát licencelte saját PWRficient processzoraihoz.

2006-ban a Freescale csatlakozott a Power.org-hoz, az IBM elkészítette a PowerPC 405 specifikációit, és azt szabadon hozzáférhetővé tette a kutatók és egyetemek számára.

2006 szeptemberében a Power.org kiadta a Power ISA 2.03. verzióját. Minden előző PowerPC specifikáció kompatibilis a 64 bites Power utasításkészlet-architektúrával (ISA). Ebbe a specifikációba, sok egyéb mellett, már belekerült a VMX utasításkészlet (az AltiVec márka a Freescale tulajdona, ugyanerre az IBM a Vector Multimedia eXtension, VMX jelölést használja), a virtualizáció és a változó hosszúságú utasításkódolás (variable length encoding, VLE, 2 bájtos utasítások állhatnak a korábban 4 bájtos utasítások helyett) is.

2006 utolsó negyedévében a Power.org kibocsátotta a Power Architecture Platform Reference (PAPR) specifikációt, amely kiindulásul szolgálhat a Power Architektúrán alapuló, Linux operációs rendszerű gépek fejlesztéséhez (a PAPR iniciatíva célja a Power Architektúra technológián alapuló új számítógépes platform kifejlesztése).

2007 áprilisában a Freescale és az IPextreme elindította a Freescale PowerPC e200 magok lincencprogramját. 2007 májusában az IBM útjára engedte a POWER6 felsőkategóriás mikroprocesszorát, amelynek órajele elérheti az 5,0 GHz-et, megduplázva a korábbi POWER5 teljesítményét. A POWER6-ban hozzáadták az AltiVec utasításkészletet a POWER sorozathoz, valamint egy decimális aritmetikát támogató FPU-t is. Ugyanekkor az AMCC bejelentette Titan processzorát, ami egy nagy teljesítményű, 2 GHz-es órajel mellett is igen alacsony fogyasztású beágyazott mikroprocesszor. A processzor újszerű logikai felépítést használ, amely az Intrinsity fejlesztése, és 2008-ban kerül forgalomba. 2007 júniusában a Power.org tagjai véglegesítették a Power ISA v.2.04. specifikációját Ebben a fejlesztések főleg a szerver alkalmazások és virtualizáció területét érintették. 2007 szeptemberében a Power Architecture Developer Conference fejlesztői konferencián bemutatták a Power ISA v.2.05 és ePAPR specifikációkat, és meglepetésként bemutattak egy Linux alapú referencia-konstrukciót is, a PowerPC 970MP jelű gépet. A Power ISA v.2.05 specifikáció 2007 decemberében jelent meg.

2008 áprilisában lecserélte Power Architektúra alapú hardverei, a System p és System i márkaneveit, ezek most a „Power Systems” nevű rendszer részei. Az i5/OS operációs rendszert is átnevezték, új neve „IBM i” lett. 2008. május 25-én a világon elsőként az IBM átlépte az 1 petaflopos számítási sebességhatárt Roadrunner szuperszámítógépével. 2008 júniusában története során először felkerült a világ leggyorsabb számítógépeit rangsoroló TOP500 lista első helyére, felváltva ezzel a BlueGene/L gépet, amely 2004 novembere óta tartotta az első helyet. 2008. június 16-án a Freescale bejelentette a QorIQ processzorok P1, P2, P3, P4 és P5 családjait, amelyekben nyolcmagos P4080 processzor működik; a QorIQ a PowerQUICC továbbfejlesztése.

A TOP500 lista 2008. júniusi állapota szerint a világ harmadik és hatodik leggyorsabb szuperszámítógépe, valamint a 22-ik és 50-ik leggyorsabb szuperszámítógép az IBM Power Architektúrán alapuló technológiákat használ. A lista első 10 helyezettjéből öt használ Power Architektúrájú processzorokat számítási elemekként és egy alkalmazza ezeket kommunikációs processzorként.

2008 szeptemberében zöld utat kapott a POWER7 alapú Blue Waters szuperszámítógép. A bejelentés szerint 208 millió dolláros költséggel 200 000 processzort tartalmaz majd, több-petaflopos teljesítményt fog elérni a 2010–2011-es években. Ez a terv meghiúsult, 2011. augusztus 8-án az IBM felmondta a megbízást és visszafizeti az addig kifizetett támogatást is. A Blue Waters tervezet mindazonáltal megvalósult, a Cray Inc. közreműködésével. 2008 decemberében véglegesítették a PAPR v.1.0 specifikációt, amely beágyazott Power Architektúrájú számítógépekhez készült.

2009 februárjában megjelent a Power ISA v.2.06 specifikáció. 2010 júliusában pedig ugyanennek a revíziója. 2009 júliusában a Mentor Graphics elkészítette az Android mobil operációs rendszer a Freescale QorIQ és PowerQUICC III platformjain futó változatait, így ettől kezdve az Android a Power Architektúra platformon is elérhető.

2010 februárjában az ISSCC 2010 konferencián az IBM kibocsátotta a POWER7 processzort és bemutatta a PowerPC A2 jelű „vezeték-sebességű processzort” (wire-speed processor; ezzel arra akarnak célozni, hogy a processzort főleg kommunikációs berendezésekben tervezik használni, ahol a processzor ill. eszköz képes kihasználni a rendelkezésre álló technológia maximális elérhető átviteli sebességét, ld.). Mindkettő sokmagos (POWER7: 4,6,8, PowerPC A2: 16), többszálú végrehajtást biztosító szerverprocesszor, több mint 1 milliárd tranzisztort tartalmaznak. Az év júniusában a Freescale bemutatta az e5500 magot, amely a cég első 64 bites magja, és a QorIQ P5 család processzoraiban van megvalósítva.

2011 júniusában a Freescale bejelentette a többszálas 64 bites e6500 magot, ez a QorIQ AMP márkanéven jelenik meg. Ezzel ismét megjelennek az AltiVec SIMD egységek a Freescale kínálatában, és több 28 nm-es technológiájú eszközben integrálják azokat 2012-től.

A 2011. júniusi E3 kiállításon a Nintendo bejelentette a Wii U játékkonzolt, amelynek többmagos processzora – az Espresso processzor – ugyancsak a Power Architektúrán alapul és az IBM tervezte és gyártja; a bejelentéskor és azóta sem tették közzé a processzor jellemzőit.

Licencelés

A Power Architektúra szabadon licencelhető harmadik fél által. A licencelők kiválaszthatják a licencelt technológiát, amely egyetlen magtól akár egy teljesen új termékcsaládig terjedhet.

Az IBM kemény (előre definiált csiptervek) vagy lágy (a különböző gyártási fokozatban használható szintetizált tervek) licenceket bocsát ki, a Power Architektúra 32 és 64 bites változataira, közvetlenül és a Power Design Center partnereken keresztül is – ilyenek pl. a HCL Technologies vagy a Synopsys. Stratégiai alapon az IBM kibocsát mikroarchitektúra- és architektúra-licenceket is. A mikroarchitektúra-licenc lehetővé teszi a licencelő számára újabb utasítás-futószalagok kialakítását a magokban, de nem engedi új utasítások kialakítását vagy a meglévők elhagyását a Power utasításkészletből (Power ISA). Ez licenctípus kiterjed a 32 és 64 bites kialakításokra, de egyedi licencek is elérhetők, igény szerint.

Az IBM bejelentette, hogy a PowerPC 405 mag specifikációit szabadon hozzáférhetővé teszi a felsőoktatási és kutatási közösség számára.

2007 áprilisában a Freescale és az IPextreme elindította a PowerPC E200 magok licencprogramját, így ezek a magok elérhetők más gyártók számára is.

Több vállalat gyárt vagy fejleszt saját processzorokat licencelt Power Architektúra alapján, ilyenek pl. a Tundra Semiconductor, Applied Micro Circuits Corporation, HCL Enterprise, Culturecom, P.A. Semi, Xilinx, Microsoft, Rapport, Sony, Honeywell, Toshiba és a Cray.

Leírás

Power Architektúra

Tervező	Power.org
Bitek száma	32 bit/64 bit (32 → 64)
Bevezetve	2006
Verzió	2.06
Kialakítás	RISC
Típus	regiszter-regiszter
Kódolás	rögzített/változó
Elágazás	feltételkód
Bájtsorrend	big-endian/kettős
Kiterjesztések	AltiVec, APU, DSP, CBEA
Nyílt	Igen
Regiszterek
32× 64/32 bites általános célú regiszter 32× 64 bites lebegőpontos regiszter 32× 128 bites vektor-regiszter 32 bites feltételkód-regiszter 32 bites link regiszter 32 bites számlálóregiszter + további (speciális) regiszterek

A Power Architektúrájú processzorok nagyon leegyszerűsített általános vázlata

A Power utasításkészlet-architektúra leírásánál az alkotó részeket kategóriákba csoportosították és ezeket ún. könyvekbe szervezték, tehát az utasításkészlet-architektúra több kategóriára van osztva, minden komponens valamely kategóriában van definiálva, és minden kategória egy bizonyos könyv része. A processzorok általában több ilyen kategóriát valósítanak meg, kategória-készleteket implementálnak. A különböző osztályú processzoroknak implementálniuk kell bizonyos kategóriákat, például egy szerver osztályú processzornak implementálnia kell az Alap (Base), Server, Lebegőpontos, 64 bites stb. kategóriákat. Az Alap (Base) kategóriát minden processzor megvalósítja.

A Power egy RISC load/store architektúra. Több regiszterkészlete van:

• Harminckét 32 bites vagy 64 bites általános célú regiszter (GPR) az egészértékű műveletetekhez.
• Hatvannégy 128 bites vektor-skalár regiszter (VSR) a vektorműveletek és lebegőpontos műveletek számára.
  • Harminckét 64 bites lebegőpontos regiszter (FPR), a VSR részeként a lebegőpontos műveletekhez.
  • Harminckét 128 bites vektor regiszter (VRS), a VSR részeként a vektorműveletekhez.
• Nyolc 4 bites állapotregiszter-mező (CRS) az összehasonlítások és a programvezérlés (flow control) számára.
• Speciális regiszterek: számláló regiszter (CTR), link regiszter (LR), időalap (TBU, TBL), alternatív időalap (ATBU, ATBL), akkumulátor (ACC), állapotregiszterek (XER, FPSCR, VSCR, SPEFSCR).

Az utasítások 32 bitesek, a VLE (variable-length encoding, változó hosszú kódolás) részhalmaz kivételével, amely nagyobb kódsűrűséget biztosít az alacsonyabb szintű beágyazott alkalmazások számára. A legtöbb utasítás háromoperandusú (triadikus), azaz két forrásoperandussal és egy céloperandussal rendelkezik. Egyszeres és duplapontosságú IEEE-754 szabványnak megfelelő lebegőpontos műveleteket támogat, összeolvasztott szorzás-összeadás (fused multiply–add, FMA) utasítással és decimális lebegőpontos utasításokkal kiegészítve. Vannak olyan rendelkezések az egész és lebegőpontos adatokon végzendő SIMD műveletekhez, amelyek akár 16 elemet is kezelhetnek egyetlen utasításban.

Támogatja a Harvard-kialakítású CPU-gyorsítótárakat, tehát a különválasztott adat- és utasítás-gyorsítótárak, de ugyanígy az egyesített gyorsítótárak használatát is. A memória műveletek szigorúan load/store típusúak, de megengedett a soron kívüli végrehajtás (out-of-order execution). Támogatja a big-endian és little-endian bájtsorrendet a címzésben is, külön kategóriákkal az üzemmód által meghatározott és lapszervezésű (memórialapokhoz kiosztott) bájtsorrend-kezelő módokat. A memóriacímzés 32 bites vagy 64 bites lehet.

Különböző működési üzemmódok állnak rendelkezésre: felhasználói, szupervizor és hipervizor.

Kategóriák

• Alap – Az I. és II. könyvek, nagyrészt (Book I, Book II)
• Szerver – Book III-S
• Beágyazott – Book III-E
• Egyéb – lebegőpontos, vektoros, jelfeldolgozó utasítások, gyorsítótár-kezelő, decimális lebegőpontos műveletek, stb.

Könyvek

A Power Architektúra specifikációja öt részre van osztva, ezek az úgynevezett „könyvek”:

• Book I – Felhasználói utasításkészlet-architektúra (User Instruction Set Architecture), tartalmazza az alkalmazásprogramozók számára rendelkezésre álló alap utasításkészletet. Memóriahivatkozás, végrehajtás-vezérlés, egész és lebegőpontos utasítások, numerikus gyorsítás, alkalmazás-szintű programozás. Tartalmaz kisegítő feldolgozóegységeket, mint pl. a digitális jelfeldolgozó processzorok és az AltiVec kiterjesztést leíró fejezeteket is.
• Book II – Virtuális környezet architektúra (Virtual Environment Architecture) – leírja az alkalmazásprogramozó számára rendelkezésre álló tárolási modellt, az időzítéseket, gyorsítótár-kezelést, tárolási funkciókat, bájtsorrendek kezelését.
• Book III – Operációs környezet architektúra (Operating Environment Architecture) – tartalmazza a kivételkezelést, megszakításkezelést, memóriakezelést, hibakeresési eszközöket és a speciális ellenőrzési funkciókat. Két részre oszlik:
  • Book III-S – Leírja az általános célú / szerver implementációk felügyelői (szupervizor) üzemmódban használható utasításait. Ez nagyrészt a korábbi PowerPC ISA Book III tartalma.
  • Book III-E – Leírja a beágyazott eszközök szupervizor-utasításait. A korábbi PowerPC Book E egy változata.
• Book VLE – Változó hosszúságon kódolt utasításkészlet (Variable Length Encoded Instruction Architecture), leírja a Book I–III-ban definiált utasítások alternatív változatait, amelyek a nagyobb kódsűrűséget és a nagyon alacsony szintű alkalmazásokban való alkalmazást célozzák. Ezek az utasítások 16 bit hosszúak, bájtsorrendjük big endian.

Specifikációk

Power ISA v.2.03

A Power ISA v.2.03 specifikáció a korábbi POWER5+ PowerPC ISA v.2.02 specifikációján és a PowerPC specifikáció Book E kiterjesztésén alapul. A könyv öt új fejezetet tartalmaz, amelyek a kisegítő feldolgozóegységeket írják le, mint pl. a DSP-k és az AltiVec kiterjesztés.

Kompatibilis magok

• Freescale Power PC e200, e500 és e700
• IBM PowerPC 405, 440, 460, 970, POWER5 és POWER6
• IBM Cell PPE

Power ISA v.2.04

A Power ISA v.2.04 specifikáció 2007 júniusában vált véglegessé. Ennek alapjául a Power ISA v.2.03 szolgált, változtatások főleg a Book III-S részben történtek, a virtualizáció, hipervizor funkcionalitás, logikai particionálás és virtuális lapkezelés leírásában.

Kompatibilis magok

• A Power ISA v.2.03 specifikációnak megfelelő magok
• P.A. Semi PA6T mag
• Titan, AMCC

Power ISA v.2.05

A Power ISA v.2.05 specifikáció 2007 decemberében jelent meg. Nagyrészt a Power ISA v.2.04-en alapul, a változások nagy része a Book I és Book III-S könyvben van; jelentős fejlesztések történtek a decimális aritmetika kezelésében (kategória: decimális lebegőpontos számítás, Book I) és a szerver hipervizorban.

Kompatibilis magok

• A Power ISA v.2.04 specifikációnak megfelelő magok
• POWER6
• PowerPC 476

Power ISA v.2.06

A Power ISA v.2.06 specifikáció 2009 februárjában jelent meg, és 2010 júliusában ugyanennek a javított változata. Ez a Power ISA v.2.05 kiadáson alapul és tartalmazza a POWER7 processzor kiegészítéseit és az e500-mc mag leírását. Egyik jelentős újdonsága a vektor-skalár lebegőpontos utasítások (AltiVec VSX) megjelenése. A Book III-E jelentős javításokat tartalmaz a beágyazott rendszerek specifikációiban, a hipervizor és a virtualizáció terén, az egy és többmagos rendszerekben egyaránt. A specifikáció 2010 novemberi revíziójában a virtualizációs lehetőségeket javították.

Kompatibilis magok

• A Power ISA v.2.05 specifikációnak megfelelő magok
• POWER7
• PowerPC A2
• e500-mc és e5500 magok

Power ISA v.2.07

A Power ISA v.2.07 specifikáció 2013 májusában jelent meg. Ennek alapja a Power ISA v.2.06. A főbb fejlesztések a logikai partíciók funkcionalitásában, a tranzakciós memória, kiterjesztett teljesítményfigyelés, az újabb tároló-szolgáltatások vezérlése terén történtek, a VMX and VSX utasításkészletek és a kriptográfiai műveletek köre bővült.

Kompatibilis magok

• A Power ISA v.2.06b kompatibilis magok
• POWER8
• e6500 mag

Megvalósítások

Processzorok

• MPC5000, PowerQUICC és QorIQ processzorok a Freescale-től
• BlueGene/L és BlueGene/P IBM gyártmányú szuperszámítógép-processzorok
• Virtex FPGA-k a Xilinx cégtől
• V-Dragon CPU, a Culturecom gyártmánya
• A SeaStar, SeaStar2 és SeaStar+ kommunikációs processzorok a Cray XT3, XT4, XT5 szuperszámítógépekben

POWER9

Az IBM már egy ideje tervezi az POWER9 processzort, William Starke, a POWER8 processzor egyik tervezőmérnöke szerint. 2013 augusztusáig erről további információ nem állt rendelkezésre.

Az Egyesült Államok Energiaügyi Hivatala, az Oak Ridge National Laboratory és a Lawrence Livermore National Laboratory együtt szerződést kötött az IBM és Nvidia cégekkel két szuperszámítógép, a Summit és a Sierra építésére, amelyek az Nvidia Volta GPU-ival összepárosított POWER9 processzorokon fognak alapulni. A gépek a tervek szerint 2017-ben készülnek el.

Az AnandTech számítógépes szakportál 2014-ben még mindig csak találgatásokkal tudott szolgálni a processzorról, de megjegyzi, hogy az új processzor hangsúlyozza a külső gyorsító-egységek használatát, ami jól összecseng az elődjénél, a POWER8 processzornál megfigyelhető trenddel, a kisegítő csipek növekvő használatával; és megerősíti, hogy a POWER9-Nvidia Volta párosítást petaszintű szuperszámítógép architektúrákban fogják alkalmazni.

Rendszerek

• AmigaOne PC-k az Eyetech és A-EON-tól
• System i, System p, Power Systems szerverek, és BlueGene szuperszámítógépek, az IBM-től
• Power Macintosh, iBook, eMac, PowerBook számítógépek, az Intel előtti iMac, Mac mini és Xserve gépek az Apple-től
• Bandai Pippin játékrendszer a Bandai-tól (a hardver és az operációs rendszer az Apple tervezése)
• BeBox a Be Inc.-től (megszűnt)
• Pegasos/Open Desktop Workstation és EFIKA PowerPC alapú számítógépek, gyártó: Genesi
• Sam440ep és Sam460ex alaplapok az ACube Systems-től
• TiVo series 1 DVR (digitális felvevő) sorozat
• Cell BE és PowerPC alapú számítógépek a Mercury-től
• A Nintendo híres GameCube, Wii és Wii U játékkonzoljai
• A Microsoft nem kevésbé híres Xbox 360 játékkonzolja
• Sony PlayStation 3 és ZEGO
• A QPACE, egy PowerXCell 8i processzoron alapuló szuperszámítógép kvantum-színdinamikai számításokhoz
• RAD6000 és RAD750, a BAE Systems által gyártott, világűrbeli felhasználásra tervezett sugárzásvédett platformok
• Cisco routerek
• Nyomtatók, autók, repülőgépek, orvosi képfeldolgozó rendszerek, távközlési berendezések, űrhajók, RIP-ek, set-top boxok, stb., cégek sokaságától

Operációs rendszerek

• AmigaOS 4, a Hyperion Entertainment terméke
• AROS – Amiga OS alapú ingyenes és nyílt forráskódú operációs rendszer
• BeOS a Be Inc.-től
• eCos nyílt forrású RTOS
• INTEGRITY a Green Hills Software-től
• Linux, különböző szállítóktól
  • CRUX PPC ami jogosult Power.org Power Source logójának használatára
  • Yellow Dog Linux, Terra Soft, egy a Power Architectúra hardverre specializált termék
  • MkLinux az Apple Mach mikrokernele
• LynxOS a LynuxWorks-tól
• Mac OS 7.6-tól a Mac OS X 10.5-ig az Apple-től
• MorphOS – MorphOS Team
• NetBSD, OpenBSD, FreeBSD és OpenDarwin
• OSE – ENEA
• OS/2, AIX és i5/OS az IBM-től
• OS-9 – RadiSys
• Plan 9 from Bell Labs (természetesen a Bell Labs-tól)
• QNX
• Solaris – Sun és OpenSolaris
• uC/OS-II – Micrium
• VxWorks – Wind River
• Windows NT – Microsoft

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Power Architecture című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk

• 27 years of IBM RISC
• POWER to the people – A history of chipmaking at IBM
• Power Architecture Primer Archiválva 2006. október 18-i dátummal a Wayback Machine-ben
• PowerPC transition to Power Architecture Guidelines
• Power.org
• Az IBM Power Architektúra oldala
• A Freescale Power Architektúra oldala
• Az Applied Micro beágyazott processzor oldala
• A Mercury Cell BE oldala
• A Tundra weboldala
• A Culturecom V-Dragon oldala
• A Genesi weboldala
• A Linux/PPC weboldala