PowerPC 7xx — это семейство 32-разрядных микропроцессоров PowerPC третьего поколения , разработанных и производимых IBM и Motorola (выделившихся как Freescale Semiconductor, купленных NXP Semiconductors ). Это семейство называется PowerPC G3 компанией Apple Computer (позже Apple Inc. ), которая представила его 10 ноября 1997 года. Ряд микропроцессоров от разных поставщиков использовались под названием «PowerPC G3». Такие обозначения применялись к компьютерам Mac , таким как PowerBook G3 , разноцветным iMac , iBooks и нескольким настольным компьютерам, включая бежевый и синий и белый Power Macintosh G3. Низкие требования к питанию и небольшой размер сделали процессоры идеальными для ноутбуков, и это название прожило свои последние дни в Apple в iBook .
Семейство 7xx также широко используется во встраиваемых устройствах, таких как принтеры, маршрутизаторы, устройства хранения данных, космические аппараты [1] и игровые приставки. Семейство 7xx имело свои недостатки, а именно отсутствие поддержки SMP и возможностей SIMD , а также относительно слабый FPU . Линейка процессоров Motorola 74xx продолжила линейку 7xx.
Процессоры PowerPC 7xx в основном производятся в диапазоне литографических норм от 250 нм до 100 нм.
PowerPC 740 и 750 (кодовое название Arthur) [2] были представлены в конце 1997 года в качестве эволюционной замены PowerPC 603e . Улучшения включали более быструю системную шину 60x (66 МГц), больший кэш L1 (32 КБ инструкций и 32 КБ данных), второй целочисленный блок, улучшенный блок с плавающей точкой и более высокую частоту ядра. 750 поддерживал дополнительный внешний унифицированный кэш L2 объемом 256, 512 или 1024 КБ. Контроллер кэша и теги кэша находятся на кристалле. Доступ к кэшу осуществлялся через выделенную 64-битную шину.
В 740 и 750 добавлено динамическое предсказание ветвлений и кэш инструкций ветвления на 64 записи (BTIC). Динамическое предсказание ветвлений использует записанный результат ветвления, хранящийся в 512-записях по 2-битной таблице истории ветвлений (BHT), для прогнозирования его результата. BTIC кэширует первые две инструкции в целевом ветвлении.
Модели 740/750 имели 6,35 млн транзисторов и изначально производились IBM и Motorola с использованием алюминиевого процесса изготовления. Кристалл имел размер 67 мм 2 при 0,26 мкм и достигал скорости до 366 МГц при потреблении 7,3 Вт.
В 1999 году IBM выпустила версии с 0,20-мкм технологическим процессом с медными межсоединениями , что увеличило частоту до 500 МГц и снизило энергопотребление до 6 Вт, а размер кристалла до 40 мм2 .
740 немного превзошел Pentium II , потребляя при этом гораздо меньше энергии и имея меньший кристалл. Кэш L2 вне кристалла 750 увеличил производительность примерно на 30% в большинстве ситуаций. Конструкция оказалась настолько удачной, что быстро превзошла PowerPC 604e по целочисленной производительности, из-за чего запланированный преемник 604 был отменен.
PowerPC 740 полностью совместим по выводам со старым 603, что позволяет производить модернизацию до PowerBook 1400, 2400 и даже прототипа PowerBook 500/G3. 750 с его кэш-шиной L2 требовал больше выводов и, следовательно, другой корпус, 360-выводной шариковый массив (BGA).
PowerPC 750 использовался во многих компьютерах Apple, включая оригинальный iMac .
RAD750 — это радиационно-стойкий процессор на базе 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. Космические аппараты Mars Science Laboratory ( Curiosity ), Mars Reconnaissance Orbiter и Mars 2020 ( Perseverance ) имеют на борту RAD750. [3]
Процессор имеет 10,4 миллиона транзисторов, производится BAE Systems с использованием 250 или 150 нм процесса и имеет площадь кристалла 130 мм2 . Он работает на частоте от 110 до 200 МГц. Сам процессор может выдерживать от 200 000 до 1 000 000 рад и диапазон температур от −55 до 125 °C. Упаковка и логические функции RAD750 имеют цену, превышающую 200 000 долларов США [ необходима цитата ] : высокая цена в основном обусловлена изменениями в архитектуре и производстве PowerPC 750 для повышения радиационной стойкости, строгими требованиями к контролю качества и расширенным тестированием каждого произведенного чипа процессора.
Motorola пересмотрела дизайн 740/750 в 1998 году и уменьшила размер кристалла до 51 мм2 благодаря новому производству на основе алюминия с нормой 0,22 мкм. Скорости возросли до 600 МГц. 755 использовался в некоторых моделях iBook . После этой модели Motorola решила не продолжать разработку процессоров 750 в пользу своего процессора PowerPC 7400 и других ядер.
IBM продолжила разработку линейки PowerPC 750 и в 2000 году представила PowerPC 750CX (кодовое название Sidewinder). Он имел 256 КБ кэша L2 на кристалле; это увеличило производительность, одновременно снизив энергопотребление и сложность. На частоте 400 МГц он потреблял менее 4 Вт. 750CX имел 20 миллионов транзисторов, включая кэш L2. Он имел размер кристалла 43 мм2 благодаря медному процессу 0,18 мкм. 750CX использовался только в одной версии iMac и iBook.
750CXe (кодовое название Anaconda), представленный в 2001 году, является незначительной модификацией 750CX с увеличением тактовой частоты до 700 МГц и шины памяти со 100 МГц до 133 МГц. 750CXe также отличается улучшенной производительностью с плавающей точкой по сравнению с 750CX. [4] Несколько моделей iBook и последний iMac на базе G3 имеют этот процессор.
Удешевленная версия 750CXe, называемая 750CXr, имеет более низкие частоты.
Gekko — это центральный процессор IBM для игровой консоли Nintendo GameCube . Созданный на основе PowerPC 750CXe, он добавляет около 50 новых инструкций и модифицированный FPU , поддерживающий некоторые функции SIMD . Он имеет 256 КБ кэша L2 на кристалле, работает на частоте 486 МГц с шиной памяти 162 МГц, производится IBM по 180-нм техпроцессу. Размер кристалла составляет 43 мм 2 .
750FX (кодовое название Sahara) появился в 2002 году и увеличил частоту до 900 МГц, скорость шины до 166 МГц и кэш L2 на кристалле до 512 КиБ. Он также имел ряд улучшений подсистемы памяти: улучшенный и более быстрый (200 МГц) 60-кратный контроллер шины, более широкую шину кэша L2 и возможность блокировки частей кэша L2. [4] Он изготавливается с использованием 0,13 мкм медного производства с диэлектриком Low-K и технологией кремния на изоляторе . 750FX имеет 39 миллионов транзисторов, размер кристалла 35 мм2 и потребляет менее 4 Вт на частоте 800 МГц при типичных нагрузках. Это был последний процессор типа G3, используемый Apple (используется в iBook G3).
Доступна маломощная версия 750FX под названием 750FL.
750FX установлен на многоцелевом пилотируемом корабле NASA Orion . [5] Orion использует бортовой компьютер Honeywell International Inc., изначально разработанный для реактивного авиалайнера Boeing 787.
750GX (кодовое название Gobi), представленный в 2004 году, был процессором 7xx от IBM. Он имеет встроенный кэш L2 объемом 1 МБ, максимальную частоту 1,1 ГГц и поддержку скорости шины до 200 МГц среди других усовершенствований по сравнению с 750FX. Он производится с использованием 0,13 мкм процесса с медными межсоединениями, диэлектриком с низкой K и технологией 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 под названием 750GL.
750VX (кодовое название «Mojave») — это слухи о неподтвержденной и отмененной версии линейки 7xx. Это будет самая мощная и функциональная версия на сегодняшний день с кэшем L3 вне кристалла объемом до 4 МБ, внешней шиной DDR 400 МГц и той же реализацией AltiVec, которая использовалась в PowerPC 970. Ожидалось, что она будет работать на частоте до 1,8 ГГц (начиная с 1,5 ГГц) и, как сообщается, будет иметь дополнительные этапы конвейера и расширенные функции управления питанием. [6] Сообщалось, что она была завершена и готова к производству в декабре 2003 года, но было сказано, что было слишком поздно для получения значительных заказов, поскольку линейка iBook от Apple перешла на G4s в октябре того же года, и поэтому она быстро выпала из дорожной карты. С тех пор она никогда не была выпущена и о ней ничего не было слышно.
Планировались и последующие чипы, например, 750VXe, которые могли бы превзойти 2 ГГц.
750CL — это усовершенствованный 750CXe со скоростями от 400 МГц до 1 ГГц и системной шиной до 240 МГц, функциями предварительной выборки кэша L2 и графическими инструкциями, которые были добавлены для повышения производительности. Поскольку добавленные графические функции очень похожи на те, что есть в процессоре Gekko, весьма вероятно, что 750CL — это уменьшенная версия того же процессора для общего назначения. 750CL производится с использованием 90-нм медного производства с диэлектриком Low-K и технологией кремния на изоляторе и имеет 20 миллионов транзисторов на кристалле площадью 16 мм2 . Он потребляет до 2,7 Вт при 600 МГц, 9,8 Вт при 1 ГГц. [7] [8]
Процессор в Wii практически идентичен 750CL, но работает на частоте 729 МГц, частота не поддерживается стандартным 750CL. Его размеры составляют всего 4,2 x 4,5 мм (18,9 мм 2 ). Это меньше половины размера микропроцессора "Gekko" (43 мм 2 ), встроенного в GameCube в его первом выпуске. [9]
Предполагается, что процессор в Wii U является развитием архитектуры Broadway. В основном неподтвержденные характеристики включают трехъядерный процессор, работающий на частоте 1,24 ГГц и 45-нм техпроцесс.
IBM прекратила публиковать дорожную карту для семейства 750 в пользу продвижения себя в качестве поставщика специализированных процессоров. Учитывая ресурсы IBM, ядро 750 будет выпускаться с новыми функциями, пока найдется желающий покупатель. В частности, у IBM нет публичных планов по производству обычного микропроцессора на базе 750 с технологическим процессом менее 90 нм , что фактически вытесняет его из числа конкурентоспособных на таких рынках, как сетевое оборудование. Однако IBM сделала процессор Espresso для Nintendo, который представляет собой дизайн на базе 750 с такими улучшениями, как поддержка многопроцессорности (часть представляет собой трехъядерный процессор), новый 45-нм процесс изготовления и eDRAM вместо обычного кэша L2; неизвестно, были ли внесены дальнейшие изменения в дизайн.
В 2015 году компания Rochester Electronics начала предоставлять устаревшую поддержку для своих устройств.
Freescale прекратила выпуск всех 750 проектов в пользу проектов на базе ядра PowerPC e500 ( PowerQUICC III ).
Этот список представляет собой полный список известных конструкций на основе 750. Изображения являются иллюстрациями и не соответствуют масштабу.