باور بي سي

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة

معالج IBM PowerPC 601

باور بي سي (اختصارًا لـ Performance Optimization With Enhanced RISC – Performance Computing ، ويُشار إليها أحيانًا بـ PPC ) هي بنية مجموعة تعليمات حاسوبية مُصغّرة (RISC ) تم إنشاؤها بواسطة تحالف أبل وآي بي إم وموتورولا عام 1991 ، والمعروف باسم AIM . ونظرًا لتطور مجموعة التعليمات، فقد أُطلق على باور بي سي اسم Power ISA منذ عام 2006، بينما لا يزال الاسم القديم مستخدمًا كعلامة تجارية لبعض تطبيقات المعالجات القائمة على بنية باور .

صُممت هذه البنية في الأصل لأجهزة الكمبيوتر الشخصية ، واشتهرت باستخدامها في أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة من شركة آبل من عام 1994 حتى عام 2006، وفي العديد من منصات ألعاب الفيديو ، بما في ذلك إكس بوكس ​​360 من مايكروسوفت ، وبلاي ستيشن 3 من سوني، وجيم كيوب ، ووي ، ووي يو من نينتندو . كما استُخدمت PowerPC في مركبتي كيوريوسيتي وبيرسيفيرانس الجوالتين على سطح المريخ، وفي مجموعة متنوعة من الأقمار الصناعية. ومنذ ذلك الحين، أصبحت هذه البنية متخصصة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية، لا سيما مع تطبيقات AmigaOS 4 ، لكنها لا تزال شائعة الاستخدام في الأنظمة المدمجة .

كان معالج PowerPC حجر الزاوية لمبادرات AIM PReP ومنصة الأجهزة المرجعية المشتركة (CHRP) في التسعينيات. وهو يعتمد بشكل كبير على بنية IBM POWER السابقة ، ويحافظ على مستوى عالٍ من التوافق معها؛ إذ بقيت البنيتان متقاربتين لدرجة تسمح بتشغيل نفس البرامج وأنظمة التشغيل على كلتيهما مع مراعاة بعض الاحتياطات في التحضير. وتستخدم الرقاقات الأحدث في سلسلة Power بنية Power ISA .

تاريخ

بدأ تاريخ معمارية RISC مع مشروع IBM البحثي 801 ، الذي كان جون كوك المطور الرئيسي فيه، حيث وضع مفاهيم RISC بين عامي 1975 و1978. استُخدمت المعالجات الدقيقة القائمة على معمارية 801 في عدد من منتجات IBM المدمجة، لتصبح في نهاية المطاف معالج IBM ROMP ذو 16 مسجلاً المستخدم في جهاز IBM RT PC . كان جهاز RT PC تصميمًا سريعًا يُطبّق معمارية RISC. بين عامي 1982 و1984، أطلقت IBM مشروعًا لبناء أسرع معالج دقيق في السوق؛ عُرفت هذه المعمارية الجديدة ذات 32 بت باسم مشروع أمريكا طوال دورة تطويرها، التي استمرت قرابة 5-6 سنوات. وكانت النتيجة معمارية مجموعة تعليمات POWER ، التي طُرحت مع نظام RISC System/6000 في أوائل عام 1990.

يُعدّ معالج POWER الأصلي ، أحد أوائل تطبيقات RISC فائقة التوازي ، تصميمًا عالي الأداء ومتعدد الرقاقات. سرعان ما أدركت شركة IBM الحاجة إلى معالج أحادي الرقاقة لتوسيع نطاق خط إنتاجها RS/6000 من الأجهزة منخفضة التكلفة إلى الأجهزة عالية التكلفة. فبدأ العمل على معالج POWER أحادي الرقاقة، والذي أُطلق عليه اسم RSC ( معالج RISC أحادي الرقاقة ). في أوائل عام 1991، أدركت IBM أن تصميمها يُمكن أن يُصبح معالجًا دقيقًا واسع الانتشار يُستخدم في مختلف الصناعات.

مشاركة شركتي آبل وموتورولا

أدركت آبل بالفعل محدودية ومخاطر اعتمادها على مورد واحد لوحدات المعالجة المركزية، في الوقت الذي كانت فيه موتورولا متأخرة في تسليم معالج 68040. علاوة على ذلك، أجرت آبل أبحاثها الخاصة وصممت معالجًا تجريبيًا رباعي النواة يُسمى أكواريوس، [ 2 ] : 86-90، والذي أقنع قيادة التكنولوجيا في الشركة بأن مستقبل الحوسبة يكمن في منهجية RISC. [ 2 ] : 287-288. تواصلت شركة IBM مع آبل بهدف التعاون في تطوير عائلة من المعالجات الدقيقة أحادية الشريحة القائمة على بنية POWER. بعد ذلك بوقت قصير، طلبت آبل، بصفتها أحد أكبر عملاء موتورولا في مجال معالجات سطح المكتب، [ 3 ] من موتورولا الانضمام إلى المناقشات نظرًا لعلاقتهما الطويلة، ولأن موتورولا تمتلك خبرة أوسع من IBM في تصنيع المعالجات الدقيقة بكميات كبيرة، ولتشكيل مصدر ثانٍ للمعالجات الدقيقة. عُرف هذا التعاون الثلاثي بين آبل وIBM وموتورولا باسم تحالف AIM .

في عام 1991، لم يكن معالج PowerPC سوى جانب واحد من تحالف أوسع بين هذه الشركات الثلاث. في ذلك الوقت، كانت معظم صناعة الحواسيب الشخصية تُصدّر أنظمة تعتمد على معالجات Intel 80386 و80486، التي تتميز ببنية حاسوبية معقدة (CISC)، وكان تطوير معالج Pentium قد قطع شوطًا كبيرًا. وكانت شريحة PowerPC إحدى المشاريع المشتركة العديدة التي شارك فيها أعضاء التحالف الثلاثة، في مساعيهم لمواجهة هيمنة مايكروسوفت وإنتل المتنامية على سوق الحواسيب الشخصية.

بالنسبة لشركة موتورولا، بدت صفقة POWER فرصة لا تُصدق. فقد سمحت للشركة ببيع معالج RISC قوي ومُجرّب على نطاق واسع بتكلفة تصميم زهيدة. كما حافظت على علاقاتها مع عميل مهم، وهو شركة آبل، وبدا أنها تُتيح إمكانية ضم شركة IBM أيضاً، التي قد تشتري نسخاً أصغر من موتورولا بدلاً من تصنيعها بنفسها.

في ذلك الوقت، كانت موتورولا تمتلك بالفعل تصميمها الخاص لمعالجات RISC، وهو معالج 88000 ، الذي لم يحقق نجاحًا يُذكر في السوق. في المقابل، حققت موتورولا نجاحًا ملحوظًا مع عائلة معالجات 68000 ، حيث تركز معظم التمويل عليها. أما مشروع معالج 88000، فقد عانى من نقص الموارد.

كان معالج 88000 قيد الإنتاج بالفعل؛ إذ كانت شركة داتا جنرال تشحن أجهزة 88000، وكانت شركة آبل تُشغّل نماذج أولية منه. كما حقق معالج 88000 نجاحات عديدة في تصميم الأنظمة المدمجة لتطبيقات الاتصالات. إذا أمكن جعل نسخة POWER الجديدة أحادية الشريحة متوافقة مع ناقل البيانات على مستوى الأجهزة مع معالج 88000، فسيتيح ذلك لشركتي آبل وموتورولا طرح أجهزتهما في السوق بشكل أسرع بكثير، إذ لن تضطرا إلى إعادة تصميم بنية لوحاتهما.

نتيجةً لهذه المتطلبات المتنوعة، تم وضع مواصفات PowerPC ( الحوسبة عالية الأداء ). وقد تم توضيح الاختلافات بين مجموعة تعليمات POWER السابقة ومجموعة تعليمات PowerPC في الملحق هـ من دليل PowerPC ISA الإصدار 2.02. [ 1 ]

أنظمة التشغيل

منذ عام 1991، كانت لدى شركة IBM رغبةٌ راسخةٌ في نظام تشغيل موحد يستضيف في آنٍ واحد جميع أنظمة التشغيل الحالية كوحداتٍ مستقلة على نواةٍ مصغرةٍ واحدة. بين عامي 1991 و1995، صممت الشركة نظام التشغيل Workplace OS ، الذي استهدف معالجات PowerPC بشكلٍ أساسي، وروّجت له بقوة. [ 2 ] : 290–291

عندما طُرحت منتجات PowerPC الأولى في الأسواق، لاقت استحسانًا كبيرًا. فبالإضافة إلى شركة آبل، قدمت كل من آي بي إم ومجموعة موتورولا للحواسيب أنظمةً مبنيةً على هذه المعالجات. وأصدرت مايكروسوفت نظام التشغيل ويندوز إن تي 3.51 لهذه البنية، والذي استُخدم في خوادم موتورولا PowerPC، وقدمت صن مايكروسيستمز نسخةً من نظام التشغيل سولاريس . وقامت آي بي إم بنقل نظام التشغيل AIX Unix الخاص بها . كما تضمن نظام التشغيل Workplace OS نسخةً جديدةً من نظام التشغيل OS/2 (مع محاكاة إنتل لضمان توافق التطبيقات)، وذلك في انتظار الإطلاق الناجح لمعالج PowerPC 620. وخلال منتصف التسعينيات، حققت معالجات PowerPC نتائج اختبارات قياسية تضاهي أو تتجاوز نتائج أسرع وحدات المعالجة المركزية x86.

في نهاية المطاف، لم يتحقق الطلب الفعلي على البنية الجديدة لأجهزة سطح المكتب. فقد تجاهل عملاء أنظمة ويندوز وOS/2 وسن، الذين واجهوا نقصًا في برامج التطبيقات الخاصة بمعالج PowerPC، هذا المعالج بشكل شبه كامل. وتم إلغاء منصة نظام التشغيل Workplace OS من IBM (وبالتالي نظام OS/2 الخاص بمعالج PowerPC) بشكل مفاجئ عند إصدار النسخة التجريبية الأولى في ديسمبر 1995، وذلك بسبب إطلاق معالج PowerPC 620 المتعثر في نفس الوقت. كما توقف دعم إصدارات PowerPC من نظامي Solaris وويندوز بعد فترة وجيزة من طرحها في السوق. ولم يكتسب معالج PowerPC رواجًا إلا على أجهزة ماكنتوش، بفضل إصرار شركة آبل. وبالنسبة لشركة آبل، مثّل أداء معالج PowerPC نقطة مضيئة في مواجهة المنافسة المتزايدة من أجهزة الكمبيوتر الشخصية التي تعمل بنظامي ويندوز 95 وويندوز NT.

مع إلغاء نظام التشغيل Workplace OS، نُظر إلى منصة PowerPC العامة (وخاصةً منصة AIM المرجعية للأجهزة المشتركة ) على أنها حل وسط يقتصر على الأجهزة فقط لتشغيل العديد من أنظمة التشغيل واحدًا تلو الآخر على منصة أجهزة موحدة محايدة للبائعين. [ 2 ] : 287-288

بالتزامن مع التحالف بين آي بي إم وموتورولا، كانت كلتا الشركتين تعملان على تطوير منتجاتهما داخليًا. وكان خط إنتاج PowerQUICC ثمرة هذا العمل داخل موتورولا. أما سلسلة معالجات 4xx المدمجة فكانت قيد التطوير داخل آي بي إم. ونما قطاع معالجات آي بي إم المدمجة ليحقق إيرادات تقارب 100 مليون دولار أمريكي، وجذب مئات العملاء.

يتركز تطوير معالج PowerPC في منشأة بمدينة أوستن بولاية تكساس تُدعى مركز سومرست للتصميم. سُمّي المبنى تيمناً بالموقع المذكور في أسطورة الملك آرثر حيث وضعت القوات المتحاربة سيوفها جانباً، ويقول أعضاء الفرق الثلاثة التي تُشرف على المبنى إن الروح التي ألهمت الاسم كانت عاملاً أساسياً في نجاح المشروع حتى الآن.

— ماكويك [ 4 ]

جزء من الثقافة هنا هو عدم امتلاك ثقافة IBM أو Motorola أو Apple، بل امتلاك ثقافتنا الخاصة.

— راسل ستانفيل من شركة موتورولا، المدير المشارك لشركة سومرست [ 4 ]

تفكك منظمة AIM

رسم تخطيطي يوضح تطور مختلف مجموعات تعليمات المعالجات POWER و PowerPC و Power

مع اقتراب نهاية العقد، بدأت مشاكل التصنيع تزعج تحالف AIM بنفس الطريقة التي أزعجت بها موتورولا، التي كانت تؤجل باستمرار نشر المعالجات الجديدة لشركة أبل وغيرها من الموردين: أولاً من موتورولا في التسعينيات مع معالجات PowerPC 7xx و74xx، وشركة IBM مع معالج PowerPC 970 ذي 64 بت في عام 2003. وفي عام 2004، خرجت موتورولا من أعمال تصنيع الرقائق عن طريق فصل أعمال أشباه الموصلات الخاصة بها كشركة مستقلة تسمى Freescale Semiconductor . في نفس الفترة تقريبًا، انسحبت شركة IBM من سوق المعالجات المدمجة ذات 32 بت ببيع خط إنتاجها من معالجات PowerPC إلى شركة Applied Micro Circuits Corporation (AMCC)، وركزت على تصميمات الرقائق ذات 64 بت، مع الحفاظ على التزامها بتزويد مصنعي أجهزة ألعاب الفيديو بمعالجات PowerPC، مثل أجهزة GameCube و Wii و Wii U من نينتندو ، و PlayStation 3 من سوني ، و Xbox 360 من مايكروسوفت ، حيث يستخدم الجهازان الأخيران معالجات 64 بت. في عام 2005، أعلنت شركة آبل أنها ستتوقف عن استخدام معالجات PowerPC في أجهزة Apple Macintosh، مفضلةً معالجات إنتل ، مُشيرةً إلى محدودية أداء هذه الرقاقة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية المستقبلية، لا سيما فيما يتعلق بتوليد الحرارة واستهلاك الطاقة، بالإضافة إلى عدم قدرة IBM على رفع تردد معالج 970 إلى نطاق 3 جيجاهرتز. وقد استُبدل تحالف IBM-Freescale بهيئة معايير مفتوحة تُسمى Power.org. تعمل Power.org تحت إدارة IEEE، حيث تواصل IBM استخدام وتطوير معالج PowerPC على أجهزة ألعاب الفيديو، بينما تركز Freescale Semiconductor فقط على الأجهزة المدمجة. 

تواصل شركة IBM تطوير معالجات PowerPC الدقيقة لاستخدامها في منتجاتها من الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC). وتعتمد العديد من التطبيقات ذات الإنتاج الضخم على معالجات PowerPC.

تتولى Power.org الآن مسؤولية مواصفات PowerPC، وهي منظمة تضم في عضويتها شركات IBM وFreescale وAMCC. ويتم تسويق معالجات PowerPC وCell وPOWER بشكل مشترك تحت مسمى Power Architecture . وقد أصدرت Power.org بنية مجموعة تعليمات موحدة (ISA)، تجمع بين بنيتي POWER وPowerPC في مواصفات Power ISA v.2.03 الجديدة، بالإضافة إلى منصة مرجعية جديدة للخوادم تُسمى PAPR (مرجع منصة Power Architecture).

أجيال

تُسمى العديد من تصميمات معالجات PowerPC وتُصنف وفقًا لجيلها التقني الظاهر. بدأ ذلك مع "G3"، وهو اسم مشروع داخلي في شركة AIM لتطوير ما سيصبح لاحقًا عائلة معالجات PowerPC 750. [ 5 ] شاع استخدام مصطلح "G3" من قِبل شركة Apple عندما كشفت النقاب عن جهازي Power Mac G3 و PowerBook G3 في حدثٍ أُقيم في 10 نوفمبر 1997. أعجبت كلٌ من Motorola وApple بهذا الاسم، فاستخدمتا مصطلح "G4" لعائلة معالجات 7400 التي طُرحت في عام 1998 [ 6 ] [ 7 ] وجهاز Power Mac G4 في عام 1999.

عند إطلاق معالج G4، صنّفت موتورولا جميع طرازات PowerPC (السابقة والحالية والمستقبلية) وفقًا للجيل الذي تنتمي إليه، حتى أنها أعادت تسمية النواة 603e الأقدم إلى "G2". كان لدى موتورولا مشروع G5 لم يُكتب له النجاح، واستخدمت آبل الاسم لاحقًا عند إطلاق عائلة 970 في عام 2003، على الرغم من أن شركة IBM هي من صممتها وبنتها.

أجيال معالجات PowerPC وفقًا لشركة موتورولا، حوالي عام 2000. [ 8 ]
G1: معالجات عائلة 601 و 500 و 800
المجموعة الثانية (G2): العائلات 602 ، 603 ، 604 ، 620 ، 8200 ، و 5000
المجموعة الثالثة: العائلات رقم 750 و 8300
G4: عائلتا 7400 و 8400*
G5: عائلات 7500 * و 8500 (تخلّت موتورولا عن اسم G5 بعد أن طبقته أبل على 970)
G6: 7600 *
(*) لم تتحول هذه التصاميم إلى منتجات حقيقية.

ميزات التصميم

صُممت معالجات PowerPC وفقًا لمبادئ RISC ، وتتيح تنفيذًا فائق التوازي . وتتوفر نسخ من هذا التصميم بنوعي 32 بت و64 بت. وانطلاقًا من مواصفات POWER الأساسية، أضافت معالجات PowerPC ما يلي:

  • يدعم معالج PowerPC التشغيل بنظامي big- endian و little-endian؛ حيث يمكنه التبديل بينهما أثناء التشغيل (انظر أدناه ). هذه الميزة غير مدعومة في معالج PowerPC 970 .
  • أشكال أحادية الدقة لبعض تعليمات الفاصلة العائمة ، بالإضافة إلى أشكال ثنائية الدقة
  • تعليمات إضافية للحسابات ذات الفاصلة العائمة بناءً على طلب شركة آبل
  • مواصفات كاملة 64 بت متوافقة مع الإصدارات السابقة من وضع 32 بت
  • عملية ضرب وجمع مدمجة
  • بنية إدارة الذاكرة المقسمة إلى صفحات والتي تستخدم على نطاق واسع في أنظمة الخوادم وأجهزة الكمبيوتر الشخصية.
  • إضافة بنية جديدة لإدارة الذاكرة تُسمى Book-E، لتحل محل بنية إدارة الذاكرة التقليدية ذات الصفحات في التطبيقات المدمجة. Book-E برنامج تطبيقي متوافق مع تطبيقات PowerPC الحالية، ولكنه يتطلب تعديلات طفيفة على نظام التشغيل.

اعتُبرت بعض التعليمات الموجودة في مجموعة تعليمات POWER معقدة للغاية، فتم حذفها من بنية PowerPC. ويمكن لنظام التشغيل محاكاة بعض هذه التعليمات المحذوفة عند الضرورة. والتعليمات المحذوفة هي:

  • التحركات المشروطة
  • تعليمات التحميل والتخزين لنوع بيانات الفاصلة العائمة رباعية الدقة
  • تعليمات العزف.

أنماط Endian

تُبدّل معظم رقاقات PowerPC ترتيب البايتات عبر بت في سجل حالة الجهاز (MSR )، مع توفير بت ثانٍ لتمكين نظام التشغيل من العمل بترتيب بايتات مختلف. ويتم الوصول إلى " جدول الصفحات المعكوس " (جدول تجزئة يعمل كذاكرة ترجمة العناوين TLB مع تخزين خارجي) دائمًا في وضع ترتيب البايتات الكبير. ويبدأ المعالج عمله في وضع ترتيب البايتات الكبير.

في وضع الترتيب الصغير (little-endian)، تُجرى عملية XOR بين البتات الثلاثة الأقل أهمية في العنوان الفعلي وقيمة مكونة من ثلاثة بتات يتم اختيارها بناءً على طول المعامل. هذا كافٍ لجعل النظام يبدو كاملاً بنظام الترتيب الصغير للبرامج العادية. سيُظهر نظام التشغيل صورة مشوهة للبيانات عند الوصول إلى رقائق خارجية مثل أجهزة الفيديو والشبكة. يتطلب تصحيح هذه الصورة المشوهة أن تُجري اللوحة الأم عملية تبديل بايتات غير مشروطة (64 بت) على جميع البيانات الداخلة إلى المعالج أو الخارجة منه. وبذلك، يصبح ترتيب البايتات خاصيةً للوحة الأم. يجب على نظام التشغيل الذي يعمل بنظام الترتيب الصغير على لوحة أم بنظام الترتيب الكبير (big-endian) تبديل البايتات وإلغاء عملية XOR عند الوصول إلى رقائق بنظام الترتيب الصغير.

على الرغم من أن عمليات AltiVec تعمل بنظام 128 بت، إلا أنها تُعامل كما لو كانت تعمل بنظام 64 بت. وهذا يتيح التوافق مع اللوحات الأم ذات نظام little-endian التي صُممت قبل AltiVec.

من الآثار الجانبية المثيرة للاهتمام لهذا التطبيق أن البرنامج يستطيع تخزين قيمة 64 بت (أطول تنسيق للمعاملات) في الذاكرة أثناء العمل في وضع ترتيب البايتات، ثم التبديل بين الأوضاع، وقراءة نفس القيمة 64 بت دون تغيير ترتيب البايتات. لن يكون هذا هو الحال إذا تم تبديل اللوحة الأم في الوقت نفسه.

شغّلت شركتا ميركوري سيستمز وماتروكس معالجات باور بي سي بنظام الترتيب الصغير (little-endian). كان الهدف من ذلك تمكين أجهزة باور بي سي التي تعمل كمعالجات مساعدة على لوحات PCI من مشاركة هياكل البيانات مع الحواسيب المضيفة القائمة على معمارية x86 . كل من PCI و x86 يستخدمان نظام الترتيب الصغير. شغّلت أنظمة التشغيل OS/2 و Windows NT for PowerPC المعالج بنظام الترتيب الصغير، بينما شغّلت أنظمة Solaris و AIX و Linux بنظام الترتيب الكبير. [ 9 ]

تستخدم بعض رقائق PowerPC المدمجة من IBM بتًا خاصًا بترتيب البايتات لكل صفحة . لا ينطبق أي مما سبق عليها.

التطبيقات

معالج IBM PowerPC 604e بسرعة 200 ميجاهرتز
معالج PowerPC مخصص من جهاز ألعاب الفيديو Wii
معالج الخدمة Freescale XPC855T الخاص بجهاز Sun Fire V20z

كان أول تطبيق لهذه البنية هو معالج PowerPC 601 ، الذي صدر عام 1992، والمبني على معالج RSC، والذي يجمع بين تعليمات POWER1 وPowerPC. وقد مكّن هذا شركة IBM من استخدام الشريحة في منصاتها الحالية القائمة على معالج POWER1، على الرغم من أنه تسبب في بعض الصعوبات عند الانتقال إلى الجيل الثاني من تصميمات PowerPC "الخالصة". واصلت شركة Apple العمل على خط جديد من أجهزة كمبيوتر Macintosh المبنية على هذه الشريحة، وأصدرتها في النهاية تحت اسم Power Macintosh المبني على معالج 601 في 14 مارس 1994.

صُممت بطاقات تسريع تعتمد على معالجات PowerPC من الجيل الأول لجهاز Amiga تحسبًا للانتقال إلى منصة Amiga جديدة مُصممة حول معالجات PowerPC. تضمنت هذه البطاقات معالج Motorola 68040 أو 68060 للحفاظ على التوافق مع الإصدارات السابقة، نظرًا لقلة التطبيقات التي كانت تعمل آنذاك على معالجات PowerPC. إلا أن هذه الأجهزة الجديدة لم تُطرح في الأسواق، وأعلنت شركة Commodore إفلاسها لاحقًا. بعد أكثر من عقد من الزمن، صدر نظام التشغيل AmigaOS 4 ، الذي رسّخ المنصة بشكل دائم على هذه البنية. يتوافق نظام التشغيل 4 مع بطاقات التسريع من الجيل الأول، بالإضافة إلى العديد من اللوحات الأم المُصممة خصيصًا لإصدار جديد من منصة Amiga.

كان لدى شركة IBM أيضًا خط إنتاج كامل من أجهزة الكمبيوتر المكتبية التي تعمل بنظام PowerPC، جاهزة للشحن؛ ولكن لسوء الحظ، لم يكن نظام التشغيل الذي كانت IBM تنوي تشغيله على هذه الأجهزة - وهو Microsoft Windows NT - مكتملًا بحلول أوائل عام 1993، عندما كانت الأجهزة جاهزة للتسويق. وبناءً على ذلك، ونظرًا لتنامي العداء بين IBM ومايكروسوفت، قررت IBM نقل نظام التشغيل OS/2 إلى PowerPC تحت اسم Workplace OS. استغرقت منصة البرمجيات الجديدة هذه ثلاث سنوات (من 1992 إلى 1995) في التطوير، وتم إلغاؤها مع إصدار المطورين في ديسمبر 1995، بسبب الإطلاق المخيب للآمال لمعالج PowerPC 620. لهذا السبب، لم يتم شحن أجهزة الكمبيوتر المكتبية من IBM التي تعمل بنظام PowerPC، على الرغم من إصدار التصميم المرجعي (الذي يحمل الاسم الرمزي Sandalbow) والمبني على معالج PowerPC 601 كطراز RS/6000 ( تضمن عدد أبريل 1994 من مجلة Byte مقالًا مطولًا عن أجهزة الكمبيوتر المكتبية من Apple وIBM التي تعمل بنظام PowerPC).

اتخذت شركة آبل، التي كانت تفتقر أيضاً إلى نظام تشغيل قائم على معالجات باور بي سي، مساراً مختلفاً. فباستخدام منصة قابلية النقل التي نتجت عن مشروع ستار تريك السري ، قامت الشركة بنقل الأجزاء الأساسية من نظام تشغيل ماك أو إس إلى بنية باور بي سي، كما قامت بكتابة محاكي 68k قادر على تشغيل التطبيقات القائمة على 68k وأجزاء نظام التشغيل التي لم تتم إعادة كتابتها.

كان الجيل الثاني "نقيًا" وشمل معالج PowerPC 603 "منخفض التكلفة" ومعالج PowerPC 604 "عالي الأداء" . يتميز معالج 603 بتكلفته المنخفضة جدًا واستهلاكه المنخفض للطاقة. كان هذا هدفًا تصميميًا مقصودًا من شركة موتورولا، التي استخدمت مشروع 603 لبناء النواة الأساسية لجميع أجيال معالجات PPC اللاحقة. حاولت شركة آبل استخدام معالج 603 في تصميم حاسوب محمول جديد، لكنها لم تتمكن من ذلك بسبب صغر حجم ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول (8 كيلوبايت) . لم يكن بإمكان محاكي 68000 في نظام التشغيل Mac OS استيعاب 8 كيلوبايت، مما أدى إلى تباطؤ الحاسوب بشكل كبير. [ 10 ] [ 11 ] حلّ معالج 603e هذه المشكلة بفضل ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول (16 كيلوبايت) ، مما سمح للمحاكي بالعمل بكفاءة.   

في عام 1993، بدأ مطورو شركة IBM في منشأة إسيكس جانكشن بمدينة بيرلينغتون، فيرمونت، العمل على نسخة من معالج PowerPC تدعم مجموعة تعليمات Intel x86 مباشرةً على وحدة المعالجة المركزية. وبينما كان هذا مجرد واحد من عدة مشاريع معمارية POWER متزامنة كانت IBM تعمل عليها، عُرفت هذه الشريحة داخل الشركة وفي وسائل الإعلام باسم PowerPC 615. أدت مخاوف الربحية وشائعات حول مشاكل الأداء في التبديل بين مجموعتي تعليمات x86 وPowerPC الأصلية إلى إلغاء المشروع في عام 1995 بعد إنتاج عدد محدود فقط من الشرائح للاختبار الداخلي. وبغض النظر عن الشائعات، استغرقت عملية التبديل 5 دورات فقط، أي الوقت اللازم للمعالج لتفريغ خط أنابيب التعليمات. كما ساهمت مايكروسوفت في فشل المعالج برفضها دعم وضع PowerPC. [ 12 ]

كان معالج PowerPC 620 أول معالج 64 بت ، لكن يبدو أنه لم يُستخدم على نطاق واسع لأن شركة آبل لم ترغب في شرائه، ولأنه كان مكلفًا للغاية بالنسبة لسوق الأنظمة المدمجة نظرًا لكبر مساحة رقاقته. وقد تأخر إصداره وكان أبطأ من المتوقع، فاستخدمت شركة IBM تصميمها الخاص POWER3 ، ولم تُقدم نسخة "صغيرة" 64 بت حتى أواخر عام 2002 مع إطلاق معالج PowerPC 970. يُعدّ 970 معالج 64 بت مُشتقًا من معالج الخادم POWER4 . ولإنتاجه، تم تعديل نواة POWER4 لتكون متوافقة مع معالجات PowerPC 32 بت، وأُضيفت إليها وحدة متجهة (مشابهة لوحدات AltiVec في سلسلة 74xx من موتورولا).

تُعدّ معالجات RS64 من IBM عائلة من الرقاقات التي تُطبّق نسخة "أمازون" من بنية PowerPC. تُستخدم هذه المعالجات في عائلتيّ حواسيب RS/6000 و IBM AS/400 ؛ وتتضمن بنية أمازون امتدادات خاصة تستخدمها AS/400. [ 13 ] تُطبّق معالجات POWER4 وما بعدها من معالجات POWER بنية أمازون، وقد حلّت محلّ رقاقات RS64 في عائلتيّ RS/6000 وAS/400.

طوّرت شركة IBM خط إنتاج منفصلًا يُسمى "4xx" مُخصصًا لسوق الأنظمة المُدمجة. وشملت هذه التصاميم الطرازات 401 و403 و405 و440 و460. في عام 2004، باعت IBM خط إنتاجها "4xx" إلى شركة Applied Micro Circuits Corporation (AMCC). وتواصل AMCC تطوير منتجات جديدة عالية الأداء، بالاعتماد جزئيًا على تقنية IBM، بالإضافة إلى تقنيات طُوّرت داخل AMCC. وتركز هذه المنتجات على مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الشبكات، والاتصالات اللاسلكية، والتخزين، والطباعة/التصوير، والأتمتة الصناعية.

تُستخدم معالجات PowerPC بشكل أساسي في وحدات التحكم بالسيارات. في سوق السيارات، قدمت شركة Freescale Semiconductor في البداية العديد من الإصدارات ضمن عائلة MPC5xx، مثل MPC555، المبني على نسخة معدلة من نواة 601 تُسمى 8xx، والتي صممتها شركة MSIL (موتورولا سيليكون إسرائيل المحدودة) في إسرائيل. تتميز نواة 601 بقدرتها على إصدار تعليمة واحدة فقط في دورة الساعة. ولذلك، أُضيفت إليها مكونات مادية مخصصة لتوفير إمكانية الإدخال والإخراج على شريحة واحدة. في عام 2004، أُطلقت أجهزة الجيل التالي 55xx ذات الأرقام الأربعة لسوق السيارات، والتي تستخدم سلسلة e200 الأحدث من معالجات PowerPC.

تُعدّ الشبكات مجالًا آخر تُستخدم فيه معالجات PowerPC المدمجة بكثرة. استعانت شركة MSIL بمحرك QUICC من معالج MC68302 وصنعت معالج PowerQUICC MPC860. كان هذا المعالج مشهورًا جدًا واستُخدم في العديد من أجهزة توجيه Cisco الطرفية في أواخر التسعينيات. تشمل إصدارات PowerQUICC معالج MPC850 ومعالج MPC823/MPC823e. تحتوي جميع الإصدارات على محرك RISC دقيق منفصل يُسمى CPM ، والذي يُخفف عبء مهام معالجة الاتصالات عن المعالج المركزي، كما أنه يدعم وظائف الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA) . أما الشريحة اللاحقة من هذه العائلة، MPC8260، فتعتمد على نواة 603e ومحرك CPM مختلف.

تستخدم هوندا أيضًا معالجات PowerPC لروبوت ASIMO الخاص بها . [ 14 ]

في عام 2003، قامت شركة BAE Systems Platform Solutions بتسليم حاسوب إدارة المركبات للطائرة المقاتلة F-35 . تتكون هذه المنصة من معالجين PowerPC مزدوجين من إنتاج شركة Freescale في إعداد ثلاثي التكرار. [ 15 ]

اختبرت مؤسسة تطوير الطيران جهاز كمبيوتر عالي الأداء للتحكم في الطيران الرقمي، يعمل بمعالج رباعي قائم على PowerPC على طائرة HAL Tejas Mark 1A في عام 2024. [ 16 ]

أنظمة التشغيل

تنقسم أنظمة التشغيل التي تعمل على بنية PowerPC بشكل عام إلى تلك الموجهة نحو أنظمة PowerPC للأغراض العامة، وتلك الموجهة نحو أنظمة PowerPC المدمجة .

محلي

مغروس

المرخص لهم

تشمل الشركات التي حصلت على ترخيص معالجات POWER ذات 64 بت أو PowerPC ذات 32 بت من شركة IBM ما يلي:

معالج PowerPC 32 بت

معالج PowerPC 64 بت

أجهزة ألعاب الفيديو / لوحات أنظمة الألعاب

استُخدمت معالجات PowerPC في عدد من أجهزة ألعاب الفيديو ولوحات أنظمة الألعاب الإلكترونية التي توقف إنتاجها الآن :

أجهزة الكمبيوتر المكتبية

تُستخدم بنية Power حاليًا في أجهزة الكمبيوتر المكتبية التالية:

  • Sam440ep و Sam440epFlex، مبنيان على شريحة AMCC 440ep SoC، من إنتاج شركة ACube Systems
  • Sam460ex ، مبني على شريحة AMCC 460ex SoC، من إنتاج شركة ACube Systems
  • لوحة أم Nemo مبنية على أساس PA6T-1682M الموجودة في AmigaOne X1000 من شركة A-EON Technology
  • لوحة أم Cyrus مبنية على معالج Freescale Qoriq P5020 الموجود في جهاز AmigaOne X5000 من شركة A-EON Technology
  • لوحة أم Tabor مبنية على معالج Freescale QorIQ P1022 الموجود في جهاز AmigaOne A1222 القادم من شركة A-EON Technology
  • لوحات رئيسية/محطات عمل Talos II و Blackbird، مبنية على بنية IBM Power9 Sforza، من تصميم شركة Raptor Computing Systems

التطبيقات المدمجة

تُستخدم بنية Power حاليًا في التطبيقات المدمجة التالية:

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "كتاب هندسة معالجات باور بي سي، الإصدار 2.02" . شركة آي بي إم . 16 نوفمبر 2005. مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2020.
  2. 1 2 3 4 كارلتون، جيم (1999) [1997]. أبل: القصة الداخلية للمؤامرات، وجنون العظمة، والأخطاء التجارية . دار راندوم هاوس. ISBN 978-0099270737. OCLC 925000937 . 
  3. ↑ "أعمدة ملفات التقنية، 1987-1990" . مؤرشف من الأصل في 6 يونيو 2013.
  4. 1 2 "اجتماع نقاش حول معالجات PowerPC" . مجلة MacWeek . المجلد 7، العدد 12. 22 مارس 1993. ص 38. تاريخ الاطلاع: 3 أكتوبر 2017 .   
  5. ↑ إيه آر كينيدي؛ إم. ألكسندر؛ إي. فيين؛ جيه. ليون؛ بي. كوتانا؛ آر. باتيل؛ إم. فام؛ إم. بوترينو؛ سي. كروكستون؛ إس. ليتش؛ بي. بورغيس (23 فبراير 1997). " معالج دقيق فائق التوازي منخفض الطاقة من نوع G3 PowerPC ™ ". وقائع مؤتمر IEEE COMPCON 97. ملخص الأوراق . IEEE. الصفحات 315-324 . doi : 10.1109/CMPCON.1997.584742 . ISBN  0-8186-7804-6. S2CID 24733198 . 
  6. ↑ غويناب، لينلي (16 نوفمبر 1998). "معالج G4 هو أول معالج PowerPC مزود بتقنية AltiVec - من المقرر إطلاقه منتصف عام 1999، شريحة موتورولا التالية تستهدف أجهزة ماكنتوش والشبكات" (ملف PDF) . تقرير المعالجات الدقيقة . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية في 23 أبريل 2016.
  7. ↑ سيل، سوزان (2001). "ورقة بيضاء حول بنية PowerPC G4" (ملف PDF) . شركة NXP لأشباه الموصلات . مؤرشفة (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 18 أبريل 2016.
  8. ↑ "صحيفة حقائق - معالج موتورولا باور بي سي" (ملف PDF) . شركة إن إكس بي لأشباه الموصلات . مؤرشفة (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 19 أبريل 2016.
  9. ^ نيكاسيك، ميشال (16 تشرين الثاني (نوفمبر) 2012). "OS/2 لـ PowerPC Tidbits" . متحف OS/2 . أرشفة من الإصدار الأصلي في 31 كانون الثاني 2016.
  10. ↑ لينلي غويناب (27 فبراير 1997). "آرثر يُعيد إحياء خط إنتاج باور بي سي" (ملف PDF) . تقرير المعالجات الدقيقة . 11 (2). S2CID 51808955. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 30 يوليو 2018. كانت ذاكرة التخزين المؤقت الصغيرة بسعة 8 كيلوبايت في معالج 603 سيئة للغاية بالنسبة لبرامج نظام التشغيل ماك، وخاصةً لمحاكاة 68K؛ حتى ذاكرة التخزين المؤقت في معالج 603e تُسبب انخفاضًا ملحوظًا في الأداء عند سرعات الساعة العالية. ونظرًا لهدف تصميم آرثر المتمثل في 250 ميجاهرتز وما فوق، كان من المنطقي مضاعفة سعة ذاكرة التخزين المؤقت مرة أخرى. 
  11. ↑ جانسن، دانيال (2014). "وحدات المعالجة المركزية: باور بي سي 603 و603e" . موقع Low End Mac. مؤرشف من الأصل في 30 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه في 29 يوليو 2018 .
  12. ↑ «مايكروسوفت أوقفت إنتاج معالج PowerPC 615» . ذا ريجستر . 1 أكتوبر 1998. مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه في 16 أغسطس 2009 .
  13. ↑ آدم ت. ستالمان؛ فرانك ج. سولتيس (1 يوليو 1995). "داخل نظام PowerPC AS" . مجلة System iNEWS . مؤرشف من الأصل في 31 أغسطس 2013.
  14. ↑ هارا، يوشيكو (28 نوفمبر 2000). "أحدث الروبوتات تؤدي أدوار المساعد والمُسلّي" . EETimes.com. مؤرشف من الأصل في 1 سبتمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 1 سبتمبر 2021 .
  15. ↑ «تسليم أول حاسوب لإدارة مركبة مقاتلة إف-35 المشتركة من إنتاج شركة لوكهيد مارتن» (بيان صحفي). لوكهيد مارتن . 16 مايو 2003. مؤرشف من الأصل في 15 يناير 2018. تم الاطلاع عليه في 14 يناير 2018 .
  16. ↑ «طائرة تيجاس المقاتلة تحلق بنجاح باستخدام حاسوب تحكم طيران رقمي محلي الصنع» . صحيفة تايمز أوف إنديا . ٢١ فبراير ٢٠٢٤. ISSN 0971-8257 . تاريخ الاطلاع: ٢٢ فبراير ٢٠٢٤ . 
  17. ↑ "PowerPC - إصدارات غير مدعومة" . ملفات هايكو . مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2022. تم الاسترجاع في 14 يناير 2022 .
  18. ↑ "مشروع FreeBSD/ppc" . Freebsd.org. مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2009 .
  19. ↑ "OpenBSD/macppc" . Openbsd.org. مؤرشف من الأصل في 6 يوليو 2009. تم الاطلاع عليه في 16 أغسطس 2009 .
  20. ↑ "ArchPOWER - نسخة غير رسمية من Archlinux لمعالجات powerpc64le و riscv64" . archlinuxpower.org . تاريخ الوصول: 1 مارس 2024 .
  21. ↑ "منفذ PowerPC" . دبيان. مؤرشف من الأصل في 30 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه في 16 أغسطس 2009 .
  22. ↑ "منفذ دبيان PPC64" . دبيان. مؤرشف من الأصل في 27 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه في 4 يوليو 2012 .
  23. ↑ "مشروع: باور بي سي" . ويكي جنتو . مؤرشف من الأصل في 15 يناير 2018. تم الاطلاع عليه في 14 يناير 2018 .
  24. ↑ "MintPPC" . مؤرشف من الأصل في 13 أكتوبر 2010. تم الاطلاع عليه في 3 أكتوبر 2010 .
  25. ↑ "الفصل الأول: البنى" . access.redhat.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 ديسمبر 2015 .
  26. ↑ "PowerPCFAQ - Ubuntu Wiki" . Wiki.ubuntu.com. مؤرشف من الأصل في 25 فبراير 2011. تم الاطلاع عليه في 16 أغسطس 2009 .
  27. ↑ "نظام تشغيل Void Linux لمعالجات PowerPC/Power ISA (غير رسمي)" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30 أكتوبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أكتوبر 2020 .
  28. ↑ "نظام سولاريس المدمج على معالج باور بي سي" . Research.sun.com. ١٤ يونيو ٢٠٠٦. مؤرشف من الأصل في ٧ أغسطس ٢٠١١. تم الاطلاع عليه في ١٦ أغسطس ٢٠٠٩ .
  29. ↑ "منفذ Solaris PowerPC على OpenSolaris.org" . OpenSolaris.org. 2 أكتوبر 2006. مؤرشف من الأصل في 7 أغسطس 2011. تم الاطلاع عليه في 16 أغسطس 2009 .
  30. ↑ "Windows NT 3.5 for PowerPC" . 9 نوفمبر 1994.
  31. ↑ "منافذ ReactOS - ويكي ReactOS" . www.reactos.org . مؤرشف من الأصل في 27 فبراير 2016. تم الاطلاع عليه في 6 ديسمبر 2015 .
  32. ↑ "نظام تشغيل إلكترونيات الطيران المعتمد وفقًا لمعيار DO-178C مع دعم ARINC 653 وFACE" . DDC-I . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يناير 2018 .
  33. ↑ "وحدات المعالجة المركزية المدعومة" . شركة SCIOPTA Systems AG . مؤرشف من الأصل في 1 يناير 2018. تم الاطلاع عليه في 14 يناير 2018 .
  34. ↑ "إعداد سريع لمجموعة تقييم PowerPC 750FX لنظام التشغيل Windows" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 4 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يناير 2018 .
  35. ↑ "Konami Ultra Sports" . النظام 16. تم الاسترجاع في 25 نوفمبر 2025 .
  36. ↑ "Konami Viper" . System 16. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2024 .
  37. 1 2 3 "السلطة للشعب" . شركة آي بي إم. 30 مارس 2004. مؤرشف من الأصل في 4 فبراير 2013.
  38. ↑ "مكونات جهاز سيجا موديل 3 الخطوة 1.0" . النظام 16. تم الاطلاع عليه في 8 أبريل 2024 .
  39. ↑ "أجهزة نظام تايتو PPC JC من النوع C" . النظام 16. تم الاسترجاع في 27 فبراير 2024 .
  40. ↑ "أجهزة تايتو من النوع صفر" . النظام 16. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2024 .
  41. ↑ "تصميم نموذج أولي لجدولة مهام مركبة المريخ 2020 الجوالة" (ملف PDF) . وكالة ناسا. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 18 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 يوليو 2020 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  42. ↑ ماكوماس، ديفيد. "دروس مستفادة من 30 عامًا من برمجيات الطيران" (ملف PDF) . خادم التقارير الفنية التابع لناسا (NTRS) .

للمزيد من القراءة