A POWER4 egy IBM fejlesztésű 64 bites mikroprocesszor, mely a 64 bites PowerPC és PowerPC AS utasításkészlet-architektúrákat implementálja. 2001-ben jelent meg, a POWER3 és RS64 mikroprocesszorokat követte. Az RS/6000 és AS/400 számítógépekben alkalmazták. Ezzel a processzorral véget ért az RS64 PowerPC-típusú mikroprocesszorok fejlesztése az AS/400 számára. A POWER4 egy többmagos mikroprocesszor, egyetlen lapkán két magot tartalmaz és ez az első ilyen felépítésű nem-beágyazott mikroprocesszor. A POWER4 csip volt az első kereskedelemben kapható multiprocesszor-csip.William Stallings, Computer Organization and Architecture, Seventh Edition, -pp 44 Az eredeti POWER4 órajelfrekvenciája 1,1 és 1,3 GHz volt, míg egy továbbfejlesztett verziója, a POWER4+ már elérte az 1,9 GHz-es órajel-frekvenciát. A PowerPC 970 a POWER4 egy származéka.
Funkcionális elrendezés
A POWER4-nek egy egyesített második szintű gyorsítótára van, mely három egyenlő részre van osztva. Mindegyiknek megvan a saját független L2 vezérlője, ami képes ciklusonként 32 bájt adat (256 bit) betöltésére. A mag-csatolóegység (Core Interface Unit, CIU) csatlakoztatja az egyes L2 vezérlőket mind az adat-, mind az utasítás-gyorsítótárhoz mindkét processzorban. A nem gyorsítótárazható (NC) egység felelős az utasítás-szerializációs funkciókért és a nem gyorsítótárazható műveletek végrehajtásáért a tártopológiában. A processzornak van egy harmadik szintű gyorsítótár-vezérlője is, de az ehhez tartozó tényleges memória csipen kívüli. A GX-sínvezérlő vezérli a be/kimeneti eszközök kommunikációját, amihez két 4 bájt széles GX sín csatlakozik, az egyik a bejövő, a másik a kimenő forgalom számára. A Fabric Controller egyfajta összeköttetés-vezérlő, azaz a sínek hálózatát kontrolláló mestervezérlő; ez felügyeli mindkét L1/L2 vezérlő kommunikációját, a POWER4 csipek közötti {4 utas, 8 utas, 16 utas, 32 utas} és a POWER4 MCM-ek közötti kommunikációt. Rendelkezésre áll egy nyomkövető és hibakereső egység (Trace-and-Debug), mely ellátja a First Failure Data Capture (első hiba adatrögzítés) funkciót. A csomagban van még egy beépített önteszt funkció (Built In Self Test, BIST) és egy teljesítményfigyelő egység (PMU). A bekapcsolási reset (POR) támogatott.
Végrehajtóegységek
A POWER4 egy szuperskalár mikroarchitektúrát valósít meg, melyet magas frekvenciájú spekulatív sorrenden kívüli végrehajtás jellemez, nyolc független végrehajtó/műveleti egység használatával. Az egységek a következők: két lebegőpontos egység (FP1-2), két betöltő-tároló egység (LD1-2), két fixpontos egység (FX1-2), egy elágazáskezelő egység (BR) és egy feltételregiszter egység (CR). Ezek a végrehajtóegységek legfeljebb nyolc műveletet képesek befejezni órajelciklusonként (a BR és CR egységeket kivéve): minden lebegőpontos egység egy összevont szorzás-összeadás utasítást képes befejezni órajelciklusonként (két művelet), minden betöltő-tároló egység egy utasítást képes befejezni órajelciklusonként, minden fixpontos egység egy utasítást képes befejezni órajelciklusonként.
A futószalag szakaszai a következők: elágazás-előrejelzés utasítás-lehívás dekódolás, feltörés és csoportalakítás csoport-kiküldés és utasításkibocsátás a betöltő-tároló egység működése Load Hit Store Store Hit Load Load Hit Load utasítás-végrehajtási futószalag
Többcsipes konfiguráció
A POWER4 konfigurációi többcsipes modulokban (multi-chip module, MCM) is megjelentek. Ezekben egy MCM négy POWER4 lapkát tartalmaz egy tokban és max. 128 MiB osztott L3 ECC gyorsítótárat a modulban (a processzorhoz képest külső memória).
Műszaki adatok + POWER4 180 nm @ CMOS 8S3 SOI órajel, GHz 1,3 GHz áramfelvétel 115 W 1,5 V 1,1 GHz-en tranzisztorok száma 174 millió kapuhossz 90 nm kapu oxid 2,3 nm fémréteg sűrűség vastagság M1 500 nm 310 nm M2 630 nm 310 nm M3-M5 630 nm 420 nm M6(MQ) 1260 nm 920 nm M7(LM) 1260 nm 920 nm dielektrikum ~4,2 Vdd 1,6 V
POWER4+
A POWER4+ a POWER4 egy javított verziója, maximális órajele 1,9 GHz. 184 millió tranzisztort tartalmaz, mérete , és -es SOI CMOS folyamattal gyártották nyolcrétegű réz fémezéssel.
Jegyzetek
Fordítás
Források További információk "Power4 Focuses on Memory Bandwidth". (6 October 1999). Microprocessor Report "IBM's Power4 Unvieling Continues". (20 November 2000). Microprocessor Report
Kapcsolódó szócikkek IBM RS64 PowerPC 970 IBM Power mikroprocesszorok PowerPC POWER5 – utód
Kategória:IBM mikroprocesszorok Kategória:PowerPC mikroprocesszorok Kategória:64 bites mikroprocesszorok