افتح القائمة الرئيسية
Question book-new.svg
المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر. يرجى إيراد مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (ديسمبر 2018)
N write.svg
هذه مقالة غير مراجعة. ينبغي أن يزال هذا القالب بعد أن يراجعها محرر عدا الذي أنشأها؛ إذا لزم الأمر فيجب أن توسم المقالة بقوالب الصيانة المناسبة. (ديسمبر 2009)

هي عبارة عن سلسلة من المعالجات ثنائية النوى الأسرع فيها له تردد ساعة مقداره 2.2 GHz يستخدم في حواسيب Power Mac G5 Quad machines المصنعة من قبل شركة Apple (حيث تحوي هذه الحواسيب على معالجين آي بي إم باور بي سي 970MP).

يبين الشكل التالي البنية الصندوقية لنواة هذا المعالج:

مخطط توضيحي

نظرة تاريخيةعدل

بدأ العمل بمعالجات IBM POWER بتاريخ 1990 و POWER ليست بمعنى طاقة وإنما اختصار لـ :(Performance Optimization With Enhanced RISC) إذا فهذه المعالجات تعتمد مبدأ الـ RISC...ظهر G1 في عام 1993 وآنذاك دعي بالـ (MPC 601 50-120 MHz) ثم ظهر ال G2 في عام الـ 1995 على مرحلتين (MPC 604/604e>> 100-120/66-350 MHz) و(MPC 603/603e >>66-80/100-300 MHz) ومن ثم ظهر G3 على مدار 6 أعوام 1997-2003 وخلال هذه الفترة ظهرت عدة معالجات منها (MPC/IBM 740/750) و(IBM 750 CXCCXe) و IBM 750 FX هذا الأخير وصل تردده إلى (600-1000 MHz) وبالتوازي بعد عام 1999 بدأ ظهور الـ G4 والذي تضمن ال MPC 7400 و MPC 7450 هذا الأخير كان تردده (800-1425 MHz)واستمر العمل به أيضاً حتى 2003.... و أخيرا في ال 2003 كان ظهور الـ IBM 970 (1.6–2 GHz) أو G5 والذي امتاز بالمواصفات التالية :

  1. معطيات 64 بت وعناوين 32 بت.
  2. 2LSU, 2ALU, 2FBU,2VBU
  3. ممر DDR 64 بت بسعة 8GB/sec
  4. جلب 8 تعليمات خلال دورة الساعة الواحدة.

عائلة الـIBM 970عدل

ظهرت هذه العائلة نتيجة تعاون بين الـ IBM و Apple كان هذا التعاون تحت اسم GL_UL أي Giga Processor Ultra Light... وتضمنت عدة أجيال كان أهمها IBM FX و IBM MP و IBM GX... في 6 شباط 2006 في سان فرانسيسكو أفصحت الـ IBM عن التفاصيل التقنية لمعالجها الجديد ال MP IBM 970 والذي تميز بأنه ثنائي النواة.

تدعيم النظام والتصميم في PowerPc 970 MPعدل

كان هناك عدة أمور يجب إضافتها لهذا المعالج من أجل خلق معالج مزدوج النواة مترافقة مع ميزات حفظ الطاقة.

-أولاً – تصميم ثنائي النواةعدل

رقاقة الـ 970 MP تتضمن وحدتي معالجة Pus، كل واحدة منها تتضمن نواة تنفيذ مع خابية L1 و L2... وكلا الوحدتين تملك خطوط طاقة منفصلة.

  • تعتمد هذه المعالجات تقنية SIMD التي توظف لتحقيق التوازي على مستوى المعطيات.
  • من مميزات هذا المعالج أن خابية(cache) التعليمات هي أكبر بمرتين من خابية البيانات (64 مقابل 32 كيلوبايت).يعود ذلك إلى أنه يمكن إصدار حتى 10 تعليمات إلى وحدات التنفيذ كل دور ساعة.
  • بالإضافة إلى وجود وحدتي تنفيذ لعمليات الفاصلة العائمة يوجد وحدة تنفيذ للقيام بعمليات ضرب وجمع الأشعة حيث يوجد ملف سجلات للأشعة مؤلف من 80 مدخل. تم تصميم هذه الوحدة للقيام بالعمليات الخاصة بالرسوم البيانية وغيرها من العمليات التي تعتمد على الأشعة، تقوم وحدات الفاصلة العائمة بعمليتي الجذر والقسمة.كما يوجد أيضاً وحدتين للأعداد الصحيحة ووحدتين لعمليات القراءة والكتابة ووحدة لعمليات التفريع. إن معدل الإصابة في توقع التفرع مهم جداً لهذا المعالج كون طول قناة التوارد يتراوح بين 16 من أجل عمليات الأعداد الصحيحة إلى 25 مرحلة من أجل عمليات الأشعة.لذا فإن خطأ التفريع يكون مكلفاً جداً.
  • يوجد لكل نواة خابية مستوى ثاني متكاملة وهي بحجم 1 ميغابايت. ولتخفيض الزمن المصاحب لعمليات القراءة والكتابة من الممكن القيام بعمليات جلب مسبقة عتادياً من خابية المستوى الثاني بحيث تصبح 8 عمليات إخفاق في المستوى الأول مقبولة.
  • يتم تنظيم التعليمات بشكل ديناميكي ويمكن أن يكون التنفيذ بدون ترتيب. بالمجمل يمكن أن يكون هناك 215 عملية يتم تنفيذها في وحدات التنفيذ المختلفة في قناة التوارد، ويعود ذلك أيضاً إلى عمق قناة التوارد.
  • يوجد للنواتين وحدة تحكم منطقية مشتركة لتنظيم تدفق المعطيات من وإلى رقاقة المعالج.
  • لا يوجد مستوى ثالث للخابية بين الذاكرة والمعالج، ويعود ذلك لمحدودية دور الساعة والحجم الكبير نسبياً لذاكرة المستوى الثاني.
  • إن معالج IBM PowerPC 970MP هو معالج 64بت يمكنه معالجة تعليمات 32بت من أسرة الـ PowerPC.

-ثانياً - خط الربط في المعالجعدل

تصميم الـ 970 MP قام بدمج واجهة زادت من جماليته وأدت إلى سرعة عالية في خطوط النقل الخاصة به... كان هناك عدة نغييرات على الواجهة الفيزيائية ودعم عتادي مع استخدام لبعض الميزات الموجودة في 970 FX.. ü معالج 970 MP استبدل سجلات ال SCOM الخمسة بمجموعة مكونة من 16 سجل SCOM :

  • 8 سجلات (16 بت) مخصصة للأخطاء
  • سجل واحد ساعة التأخير.
  • سجلان IAP كل منهما 64 بت تسمح ببرمجة من طراز IAP.
  • أربع سجلات نموذجية (16 بت).
  • سجل حالة (16 بت).


ü وجود نموذجي فحص مدعمان بواجهة PI (Processor Interconnect) : وهما EST (Electrical Short Test) و RDT (pesudo-Random Data Test).

-ثالثا : ضبط الطاقةعدل

أصبح هناك اثني عشرة حالة للطاقة مترافقة مع محرك ضبط الطاقة في ال 970 MP كل حالة تبدي أمر معين.كما في الجدول التالي :

<colgroup> <col width="64" style="width:48pt"> <col width="298" style="width: 224pt"> </colgroup>

State

Description

S1

Full Run, High Speed

S2

Doze, High Speed

S3

Nap, High Speed

S4

Deep Nap, High

S5

Full Run, Medium Speed

S6

Doze, Medium Speed

S7

Nap, Medium Speed

S8

Deep Nap, Medium

S9

Full Run, Low Speed

S10

Doze, Low Speed

S11

Nap, Low Speed

S12

Deep Nap, Low

استهلاك الطاقة في معالجات IBM PowerPC 970MPعدل

يقلل هذا المعالج من استهلاك الطاقة بعدة طرق :

  • أحد هذه الطرق هو أنه يمكن لإحدى النواتين أن تتوقف عن العمل عندما لا يكون هناك حاجة لها.
  • يمكن لرقاقة المعالج أن تخفض التردد بمقدار 50% أو 25%.

يمكن من خلال الخطوتين السابقتين أن ينخفض استهلاك 100واط في الحالة العادية إلى 60 أو 40 واط.

  • بالإضافة إلى ذلك يمكن لرقاقة المعالج أن تعمل بوضع الفولطية المنخفضة مما يقلل استهلاك الطاقة بمقدار أكبر، في حالة "السبات العميق" يمكن أن ينخفض التردد إلى 1/64 من التردد الطبيعي.
  • إن وجود ذاكرة خابية لكل نواة يمكّن الحاسب من أن يوقف عمل إحدى النواتين عندما لا يكون هناك حاجة لها.

نظرة مختصرة عن مواصفات هذا المعالجعدل

<colgroup> <col width="144" style="width: 108pt"> <col width="324" style="width: 243pt"> </colgroup>
Processor  
CPU : PowerPC 970MP "G5"
CPU Speed : 2.0/2.3/2x2.5 GHz (dual-core)
FPU : integrated
Bus Speed : 1.0/1.15/1.25 GHz
Data Path Width : 64 bit
Address Width : 64 bit
ROM : 1 MB ROM + 3 MB toolbox ROM loaded into RAM
RAM Type : PC4200 DDR
Minimum RAMSpeed : 533 MHz
Onboard RAM : 0 MB
RAM slots : 8
Maximum RAM : 16.0 GB
Level 1 Cache : 32 kB data, 64 kB instruction
Level 2 Cache : 1 MB (per core) on-chip, 1:1
Expansion Slots : 2x 4-lane, 2x 8-lane PCI Express

المراجععدل

November 15, 2006

  • www.bsc.es (Barcelona Supercomputing Center)
  • ISSCC 2006