PowerPC

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PowerPC（パワーピーシー、Performance optimization with enhanced RISC for Personal Computer）は1991年にAIMと呼ばれたアップルコンピュータ、IBM、モトローラの提携によって開発された RISC タイプのマイクロプロセッサ (CPU) のアーキテクチャである。

アーキテクチャとして、動作のベースとなる命令セットや基本的なレジスタセット、メモリアドレッシング、キャッシュモデルなどを規定しているが、それらをどのように実装すべきかまでは規定していない。

そのため、PowerPCアーキテクチャに準拠していれば、極端な話内部での実装がCISCであったり、ソフトウェアであってもPowerPCプロセッサと呼ぶことができる。

このような特徴から、実際に製造されるモデルは高速化のためにアーキテクチャレベルでは規定されていない機構（L2、L3キャッシュや関連レジスタなど）を備えているのが普通である。

もともとはAIMプラットフォームのCPUという意味で開発されたものだが、CPU以外は開発されなかったため、今日まで残る同プロジェクト唯一の成果物でもある。 アップルコンピュータ社のPower Macに採用されていたほか、IBM の一部のワークステーション、サーバやBlueGene/Lをはじめとするスーパーコンピュータにも採用されている。

また、ダイサイズのコンパクトさや、低消費電力という特徴から組み込みプロセッサとして主に使われており、FPGA用のIPコアとして提供されているものもある。

現在、フリースケール・セミコンダクタ（モトローラよりスピンオフ）とIBMが開発/製造を行っている。

目次 1 歴史 2 設計特徴 3 PowerPCアーキテクチャによる主なプロセッサのリスト 3.1 POWER改修系 (G1) 3.2 G2 3.3 G3 3.4 G4 3.5 G5 4 関連項目 5 外部リンク

[編集] 歴史

PowerPC の歴史は70年代後半のジョン・CockeのRISCアイデアを使用した米 IBM 社の801プロトタイプ・チップで始まった。

2005年はPowerPC系CPUにとって激動の年になった。まず、2005年度のE3において発表された各社の次世代ゲーム機（Wii、プレイステーション3、Xbox 360）のCPUがすべてPowerPC系アーキテクチャのものになった。一方で、これまでPowerPCを採用していたアップルコンピュータ社のMacintoshが、2006年からIntel社のCPUに全面的に切り替えていく事が発表され、今後はパーソナルコンピュータ用のCPUとしてはサーバ系でしか採用されない可能性が強くなった。

[編集] 設計特徴

PowerPCはRISCの思想で作られており、スーパースカラ方式で命令を実行する。

ベースにしたPOWERの特徴に、さらにいくつかの変更を加えた。

• バイエンディアン（ビッグエンディアンおよびリトルエンディアンのサポート。G5を除く）
• 単精度浮動小数点演算に倍精度浮動小数点演算の追加
• 32ビット命令と完全下位互換の64ビット命令セット
• 32個のGPR（汎用レジスタ）と32個のFPR（浮動小数点レジスタ）
• POWERアーキテクチャのうち、複雑なものを省いた命令セット
• 複雑な命令など一部を除き、命令は基本的にハードワイヤード (Hard-Wired) ロジックで実装（一部マイクロコードで実装）
• G4（第4世代）シリーズでは128ビット単位でベクトル演算を行う『AltiVec（アップルコンピュータではVelocity Engineと表現している）』を採用
• G5でのベクトル演算ユニットはスーパースカラやスーパーパイプラインでの200の命令を同時処理可能に

[編集] PowerPCアーキテクチャによる主なプロセッサのリスト

[編集] POWER改修系 (G1)

PowerPCファミリを立ち上げる為に、IBMの既存のPOWERプロセッサをベースに設計された。その為、正式にはPowerPCのジェネレーション・ナンバーを持っていない

• PowerPC 601 - 50,66,80,90MHz、POWER命令も実装

• PowerPC 601+ - 外部バスの3倍クロックで動作、低電源電圧化(+2.5V) 100, 110, 120MHz

• PowerPC 602 - 低価格版　3DOの後継機『M2』に採用される予定だった。『M2』をベースとしたコナミの業務用ゲーム基板に使用された。

[編集] G2

アルミ配線の603、604がG2第1世代。第2世代については、IBMによる銅配線の603eと604e全てが該当するとする文献と、同シリーズで250MHz以上のものとする文献が散見され、はっきりしない。どちらも各々完全バス互換であったため、区別が重要でなかったこともその理由である。

• PowerPC 603 - 低消費電力

• PowerPC 603e - 低消費電力、高速版
• PowerPC 603ev - PowerPC 603eの高速版

• PowerPC 604 - SMP対応、インラインL2キャッシュ、高速な浮動小数点演算

• PowerPC 604e - 604の低消費電力、小型高速版
• PowerPC 604ev - 604eの低消費電力、小型高速版

• PowerPC 620 - 64ビット版。その設計はPOWER3に引き継がれる
• x0704 - エクスポーネンシャル社による互換チップ。BiCMOSで製造したもの

[編集] G3

G3(第3世代)以降は、一般に対してPowerPC採用の代表的製品であるPowerMacintoshシリーズでその表記を前面に押し出した為、この区分が一般に明確となった。主に組み込み用途に用いられる。

• PowerPC 75x,74x - G3シリーズと呼ばれる。603eの発展系。
  1. PowerPC 75xにはバックサイドキャッシュを採用
  2. 整数演算ユニットを２基に

• PowerPC 750L -750の銅配線版
• PowerPC 750CX/CXe -256KB L2キャッシュを内蔵
• PowerPC 750FX/FL -SOIで製造、L2キャッシュ512KB
• PowerPC 750GX -90nm SOIで製造、200MHz FSB対応、L2キャッシュ1MB、1.1GHzまで

• Gekko - ニンテンドーゲームキューブ用に開発されたもの（PowerPC 750CXeをベースに倍精度浮動小数点数演算対応SIMDを追加した設計）
• Broadway - 90nm SOIで製造、任天堂のWii用に開発されたもの（Gekko互換であり、PowerPC 750GXがベースと思われるが詳細は非公開）

[編集] G4

• MPC 74xx - G4シリーズと呼ばれる。750の発展系。モトローラおよびフリースケール・セミコンダクタが開発。
  1. AltiVec（Velocity Engine）搭載
  2. FSBにMPX Bus（MaxBus）採用
  3. SMP対応

• MPC 7400
• MPC 7410 - 省電力版
• MPC 7450 - L2キャッシュ内蔵、L3キャッシュ対応、整数演算ユニットを４基に、パイプラインを多段化し、高速化

• MPC 7451 - 省電力版
• MPC 7445 - 7455のL3キャッシュインターフェース省略タイプ
• MPC 7455
• MPC 7447 - 7457のL3キャッシュインターフェース省略タイプ。省電力。
• MPC 7457 -SOIを採用、L2キャッシュを512KBに
• MPC 7448 -1MBのL2キャッシュ、e600コアを採用。

[編集] G5

• PowerPC 970 - POWER4ベースに設計。G5と呼ばれる
  1. 64bit化
  2. パイプラインを更に多段化し高クロック動作
  3. FSB高速化（1GHz超）
  4. 高速な浮動小数点演算
  5. AltiVec互換のVMXを搭載。
  6. リトルエンディアンに対応せず

• PowerPC 970FX - 高速化、省電力版
• PowerPC 970MP - 90nm配線、Dual Core、各コアにL2キャッシュ1MB内蔵

[編集] 関連項目

• IBM POWER - IBMの主にUNIXサーバーおよびワークステーション用のCPU。
• Macintosh - アップルコンピュータのパーソナルコンピュータ。
• Cell -ソニー・コンピュータエンタテインメント、東芝と共同開発したPowerPC系プロセッサ。プレイステーション3などのCPU。
• Xbox 360 - マイクロソフトのゲーム機。CPUにPowerPC系トリプルコアプロセッサーを使用。
• ニンテンドーゲームキューブ、Wii - 任天堂のゲーム機。CPUにPowerPC系プロセッサー「Gekko」「Broadway」を使用。

[編集] 外部リンク

• IBM::PowerPC features
• freescale::PowerPC Processors
• 32ビットPowerPCアーキテクチャ(PDF)
• アップル PowerPC G5