PowerPC 7xx — это семейство 32-битных микропроцессоров PowerPC третьего поколения , разработанных и производимых компаниями IBM и Motorola (выделенной как Freescale Semiconductor, купленной NXP Semiconductors ). Это семейство называется PowerPC G3 компанией Apple Computer (позже Apple Inc. ), которая представила его 10 ноября 1997 года. Термин «PowerPC G3» часто ошибочно воспринимается как микропроцессор, тогда как на самом деле это несколько микропроцессоров. Использовались от разных производителей. Такие обозначения применялись к компьютерам Mac , таким как PowerBook G3 , разноцветным iMac , iBooks и нескольким настольным компьютерам, включая Beige , Blue и White Power Macintosh G3. Низкое энергопотребление и небольшой размер сделали эти процессоры идеальными для ноутбуков, и это имя дожило до Apple в iBook .
Семейство 7xx также широко используется во встраиваемых устройствах, таких как принтеры, маршрутизаторы, устройства хранения данных, космические корабли [1] и игровые консоли. Семейство 7xx имело свои недостатки, а именно отсутствие поддержки SMP и возможностей SIMD , а также относительно слабый FPU . Линейка процессоров Motorola 74xx продолжила работу с того места, на котором остановилась модель 7xx.
PowerPC 740 и 750 (кодовое имя Arthur) [2] были представлены в конце 1997 года как эволюционная замена PowerPC 603e . Улучшения включали более быструю 60-кратную системную шину (66 МГц), больший кэш L1 (32 КБ инструкций и 32 КБ данных), второй целочисленный блок, улучшенный модуль с плавающей запятой и более высокую частоту ядра. Модель 750 имела поддержку дополнительного внешнего унифицированного кэша L2 объемом 256, 512 или 1024 КБ. Контроллер кэша и теги кэша встроены в кристалл. Доступ к кешу осуществлялся через выделенную 64-битную шину.
В 740 и 750 добавлено динамическое предсказание ветвлений и кэш целевых инструкций ветвления на 64 записи (BTIC). Динамическое предсказание ветвей использует записанный результат ветвления, хранящийся в 512-записной 2-битной таблице истории ветвей (BHT), для прогнозирования его результата. BTIC кэширует первые две инструкции в целевой ветке.
Модели 740/750 имели 6,35 миллиона транзисторов и первоначально производились IBM и Motorola с использованием технологии изготовления на основе алюминия. Размер кристалла составлял 67 мм 2 при толщине 0,26 мкм, он развивал скорость до 366 МГц и потреблял 7,3 Вт.
В 1999 году IBM изготовила версии по технологии 0,20 мкм с медными межсоединениями , что позволило увеличить частоту до 500 МГц, снизить энергопотребление до 6 Вт и размер кристалла до 40 мм 2 .
740 немного превзошел Pentium II , потребляя гораздо меньше энергии и имея меньший кристалл. Внешний кэш L2 процессора 750 в большинстве ситуаций увеличил производительность примерно на 30%. Конструкция оказалась настолько успешной, что быстро превзошла PowerPC 604e по целочисленной производительности, в результате чего запланированный преемник 604 был отменен.
PowerPC 740 полностью совместим по выводам со старым 603, что позволяет обновлять его до PowerBook 1400, 2400 и даже до прототипа PowerBook 500/G3. Для 750 с шиной кэш-памяти L2 требовалось больше контактов и, следовательно, другой корпус - 360-контактная шариковая решетчатая матрица (BGA).
PowerPC 750 использовался во многих компьютерах Apple, включая оригинальный iMac .
RAD750 — это радиационно-стойкий процессор, основанный на PowerPC 750. Он предназначен для использования в условиях высокой радиации , например, на борту спутников и других космических аппаратов . RAD750 был выпущен для покупки в 2001 году. Марсианская научная лаборатория ( Curiosity ), Mars Reconnaissance Orbiter и космические корабли Mars 2020 ( Perseverance ) имеют на борту RAD750. [3]
Процессор имеет 10,4 миллиона транзисторов, производится компанией BAE Systems по техпроцессу 250 или 150 нм и имеет площадь кристалла 130 мм². Он работает на частоте от 110 до 200 МГц. Сам процессор может выдерживать нагрузку от 200 000 до 1 000 000 рад и диапазон температур от -55 до 125 °C. Цена упаковки и логических функций RAD750 превышает 200 000 долларов США : высокая цена обусловлена, главным образом, радиационной защитой архитектуры и производства PowerPC 750, строгими требованиями контроля качества и расширенным тестированием каждого процессора . чип изготовлен.
Motorola пересмотрела конструкцию 740/750 в 1998 году и уменьшила размер кристалла до 51 мм 2 благодаря новому изготовлению на основе алюминия с толщиной 0,22 мкм. Скорость увеличилась до 600 МГц. Модель 755 использовалась в некоторых моделях iBook . После этой модели Motorola решила не продолжать разработку процессоров 750 в пользу процессора PowerPC 7400 и других ядер.
IBM продолжила разработку линейки PowerPC 750 и представила PowerPC 750CX (под кодовым названием Sidewinder) в 2000 году. Он имеет встроенный кэш L2 емкостью 256 КиБ; это увеличило производительность при одновременном снижении энергопотребления и сложности. При частоте 400 МГц он потреблял менее 4 Вт. У 750CX было 20 миллионов транзисторов, включая кэш L2. Он имел размер матрицы 43 мм 2 и был изготовлен из меди толщиной 0,18 мкм. 750CX использовался только в одной версии iMac и iBook.
750CXe (кодовое имя Anaconda), представленный в 2001 году, представляет собой незначительную модификацию 750CX с увеличением тактовой частоты до 700 МГц и частоты шины памяти со 100 МГц до 133 МГц. 750CXe также отличается улучшенной производительностью операций с плавающей запятой по сравнению с 750CX. [4] Этот процессор имеется в нескольких моделях iBook и последнем iMac на базе G3.
Удешевленная версия 750CXe, называемая 750CXr, имеет более низкие частоты.
Gekko — это специальный центральный процессор IBM для игровой консоли Nintendo GameCube . Основанный на PowerPC 750CXe, он добавляет около 50 новых инструкций и модифицированный FPU, поддерживающий некоторые функции SIMD . Он имеет 256 КиБ встроенной кэш-памяти L2, работает на частоте 486 МГц с шиной памяти 162 МГц и изготовлен IBM по 180-нм техпроцессу. Размер матрицы составляет 43 мм 2 .
750FX (под кодовым названием Sahara) появился в 2002 году и имел увеличенную частоту до 900 МГц, скорость шины до 166 МГц и встроенный кэш L2 до 512 КиБ. Он также имел ряд улучшений в подсистеме памяти: улучшенный и более быстрый (200 МГц) контроллер шины 60x, более широкую шину кэша L2 и возможность блокировки частей кэша L2. [4] Он изготовлен с использованием меди толщиной 0,13 мкм с использованием диэлектрика Low-K и технологии кремния в изоляторе . 750FX имеет 39 миллионов транзисторов, размер кристалла 35 мм 2 и потребляет менее 4 Вт на частоте 800 МГц при типичных нагрузках. Это был последний процессор типа G3, используемый Apple (используемый в iBook G3).
Доступна маломощная версия 750FX под названием 750FL.
750FX используется в многоцелевом корабле НАСА «Орион» . [5] Orion использует бортовой компьютер Honeywell International Inc., изначально созданный для реактивного авиалайнера Boeing 787.
750GX (под кодовым названием Gobi), представленный в 2004 году, представлял собой процессор 7xx от IBM. Он имеет встроенную кэш-память второго уровня объемом 1 МБ, максимальную частоту 1,1 ГГц и поддержку скорости шины до 200 МГц, а также другие улучшения по сравнению с 750FX. Он изготовлен по технологии 0,13 мкм с использованием медных межсоединений, диэлектрика с низким содержанием калия и технологии кремния на изоляторе . 750GX имеет 44 миллиона транзисторов, размер кристалла 52 мм 2 и потребляет менее 9 Вт на частоте 1 ГГц при типичных нагрузках.
Доступна маломощная версия 750GX, называемая 750GL.
750VX (под кодовым названием «Mojave») — это, по слухам, неподтвержденная и отмененная версия линейки 7xx. Это будет самая мощная и функциональная версия на сегодняшний день с объемом кэш-памяти L3 объемом до 4 МБ, лицевой шиной DDR 400 МГц и той же реализацией AltiVec , что и в PowerPC 970 . Ожидалось, что он будет работать на тактовой частоте 1,8 ГГц (начиная с 1,5 ГГц), а также, как сообщается, будет иметь дополнительные этапы конвейера и расширенные функции управления питанием. [6] Сообщалось, что он был завершен и готов к производству в декабре 2003 года, но было сказано, что время было слишком поздно для получения значительных заказов, поскольку линейка Apple iBook перешла на G4 в октябре того же года, и поэтому она быстро сошла с продаж. дорожная карта. С тех пор он никогда не был выпущен и о нем не было слышно.
Планировались последующие чипы, такие как 750VXe, частота которого превысила бы 2 ГГц.
750CL — это усовершенствованная версия 750CXe с тактовой частотой от 400 МГц до 1 ГГц и частотой системной шины до 240 МГц. Для повышения производительности были добавлены функции предварительной выборки из кэша L2 и инструкции, связанные с графикой. Поскольку добавленные графические функции близко соответствуют функциям процессора Gekko, весьма вероятно, что 750CL представляет собой сокращенную версию того же процессора для общего использования. 750CL изготовлен с использованием медной технологии 90 нм с использованием диэлектрика Low-K и технологии кремний-на-изоляторе и содержит 20 миллионов транзисторов на кристалле площадью 16 мм 2 . Он потребляет до 2,7 Вт на частоте 600 МГц и 9,8 Вт на частоте 1 ГГц. [7] [8]
Процессор Wii практически идентичен процессору 750CL, но он работает на частоте 729 МГц — частота, не поддерживаемая стандартным 750CL. Его размеры составляют всего 4,2 x 4,5 мм (18,9 мм 2 ). Это вдвое меньше размера микропроцессора Gekko (43 мм 2 ), встроенного в GameCube в его первом выпуске. [9]
Считается, что процессор в Wii U является развитием бродвейской архитектуры. В основном неподтвержденные характеристики — это трехъядерный процессор, работающий на частоте 1,24 ГГц и техпроцесс 45 нм.
IBM прекратила публиковать планы развития семейства 750, предпочитая позиционировать себя как поставщика специализированных процессоров. Учитывая ресурсы IBM, ядро 750 будет производиться с новыми функциями, пока найдется желающий покупатель. В частности, у IBM нет публичных планов по производству обычного микропроцессора на базе 750 по техпроцессу менее 90 нм , что фактически выведет его из употребления как товарный чип, конкурентоспособный на таких рынках, как сетевое оборудование. Однако IBM создала процессор Espresso для Nintendo, который представляет собой конструкцию на основе 750 с такими улучшениями, как поддержка многопроцессора (деталь представляет собой трехъядерный процессор), новый техпроцесс 45 нм и eDRAM вместо обычного кэша L2; неизвестно, были ли внесены в конструкцию дальнейшие изменения.
В 2015 году Rochester Electronics начала предоставлять устаревшую поддержку устройств.
Компания Freescale прекратила выпуск всех 750 моделей в пользу конструкций на базе ядра PowerPC e500 ( PowerQUICC III ).
Этот список представляет собой полный список известных дизайнов на основе 750. Изображения являются иллюстрациями и не в масштабе.