Power PC (Personal Computer)

Redes Locales. Procesadores. Multiprocesadores. Arquitectura de Sistema

  • Enviado por: Renicav
  • Idioma: castellano
  • País: Costa Rica Costa Rica
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REALIDAD SOBRE LOS POWER PC

A mediados de 1993, y después de cuatro años de los procesadores 486 en el mercado, se habla del nuevo procesador de Intel, el Pentium, que tenía velocidades que oscilaban entre los 60 y 150 Mhz. Intel decidió llamar Pentium a su nuevo procesador 586 para enfrentar a "los compatibles", de tal manera que el usuario entendería que un procesador 586 de otra marca sería de menor calidad que el Pentium de Intel. En ese mismo año y por esas mismas fechas se anunció que Apple, IBM y Motorola habían unido fuerzas para producir un poderoso procesador denominado PowerPC. Muchos de nosotros nos imaginamos que se venía "la gran guerra de los procesadores" y que pronto nuestros laboratorios y centros de cómputo estarían llenos de computadoras Pentium y PowerPC. Nos imaginamos que el Pentium y el PowerPC serían similares en poder de cómputo pero que la ventaja del PowerPC era que podría correr programas tanto de la Mac como de las compatibles con IBM, gracias a la alianza mencionada.

 Muchos de nosotros quedamos impresionados por lo que todo esto aparentaba y pensábamos que la PowerPC era una personal computer poderosa. "PC" dentro de la palabra "PowerPC" fue lo que más nos confundió, aunque las computadoras PowerPC son más poderosas que cualquier Intel, las siglas "PC" no significan "Personal Computer", sino "Performance Chip", mientras que el término completo de PowerPC en realidad agrupa las siglas de Performance Optimized With Enhanced RISC Performance Chip.

 El PowerPC en un procesador de tercera generación de la arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computing). Se dice y se pronostica que el futuro de la computación está en la arquitectura RISC. Ya Luis Inzunza predecía desde 1991 que el actual Pentium sería RISC, y aunque no lo fue, se sigue diciendo que en un futuro no muy lejano Intel cambiará a RISC porque la actual tecnología CISC (Complex Instruction Set Computing) llega a sus límites ya que basa su poder de cómputo en los ciclos de reloj (Mhz) fenómeno que genera mucho calor.

  La arquitectura RISC tuvo claramente su razón de ser cuando ciertos estudios demostraron que el 20% de las instrucciones cumplían con el 80% de la carga de trabajo. Entonces se buscó la manera de simplificar las instrucciones de ese 20% a sumas y restas; el 20% de carga de trabajo restante sí se computa más lentamente que en la arquitectura CISC porque se simula por programática (software), pero el resultado final es una respuesta mucho más rápida al problema general. La formulita matemática que mejor se acerca para medir el desempeño de una máquina es la siguiente: t = n * c * T, donde:

 

t: Es el tiempo requerido para la ejecución de algún programa o subrutina por parte del procesador.

 

n: Es el número total de instrucciones contenidas en el programa o subrutina antes referidos.

 

c: Cantidad de ciclos de reloj requeridos por el procesador para completar una instrucción "promedio" de su conjunto de instrucciones.

 

T: Duración del ciclo de reloj. Equivalente al recíproco de la frecuencia de oscilación del reloj. Por ejemplo, para un procesador a 50 Mhz, se tiene un ciclo con duración de 20 nanosegundos (20 mil millonésimas de segundo).

 

Debido a la simplificación de las instrucciones del 80% de la carga de trabajo, el producto n*c es menor para RISC, lo que redunda en una ejecución más rápida.

 

La tecnología RISC nació como concepto en 1975 en los laboratorios Yorktown Heights de IBM. Fue desarrollada por John Cocke quien investigaba cómo simplificar las instrucciones utilizadas para desempeñar tareas de cómputo; sin embargo, fue hasta enero de 1986 cuando IBM anunció la primera generación de computadoras basadas en RISC, la "RT" (RISC Technology). Este producto tuvo poco éxito, sin embargo, IBM no abandonó el proyecto (estaba muy adelantado para sus época) y, al ver que compañías como SUN Microsystems utilizaban con éxito la arquitectura RISC, el 15 de febrero de 1990 IBM anunció su producto de segunda generación de RISC, el procesador "POWER" en una familia de computadoras de rango intermedio (minis) conocidas como RS/6000, (RISC System/6000). Estas computadoras se acomodaban perfectamente a los ambientes comerciales y científicos pero, al igual que otros sistemas RISC de terceras companías, estaban totalmente fuera del mercado de los sistemas personales. Esta realidad motivó que el nicho fuera exclusivo de las arquitecturas CISC, específicamente de la familia de procesadores de Intel. La alianza entre Apple, IBM y Motorola se dio precisamente para enfrentar a Intel y el resultado fue el poderoso PowerPC, que es un procesador de bajo costo con todo el poder de la tecnología RISC; en las Mac corre el MacOS y en las RS/6000 PowerPC corre el sistema operativo AIX, que es el Unix de IBM y es binariamente compatible con la anterior familia POWER. Los procesadores PowerPC en el mercado son los siguientes: el 601 que fue el primero en salir; el 603, que es de bajo costo y de bajo consumo de energía, enfocado a equipos LapTop; el 604 que tiene mayor poder de proceso, orientado hacia sistemas servidores departamentales; el 620 (por anunciarse) con arquitectura de 64 bits que integra la capacidad para el Multiprocesamiento Simétrico. Actualmente los populares sistemas para ambientes comerciales AS/400 integraron la arquitectura PowerPC a sus modelos, el procesador es de 64 bits; aquí en Tijuana, Telnor comenzó a usar el primero a nivel nacional en la pasada semana santa en sus instalaciones de Pío Pico, el PowerPC en AS/400 apenas se anunció en noviembre de 1995.

 

El nicho de los sistemas personales sigue siendo de Intel, y ya los hay muy poderosos, (el desempeño de un Pentium a 120 Mhz es comparable en operaciones con números enteros a un 601 a 75 Mhz, pero inferior en operaciones de punto flotante). Es un hecho que con un precio similar al de una PC de marca se puede adquirir un sistema de escritorio mucho más poderoso, con la ventaja de que permite al usuario familiarizarse con los sistemas abiertos, tan populares hoy en día gracias al boom de Internet."

  • El Microprocesador Power PC:

La línea Power PC, de tecnología RISC, desarrollada conjuntamente por IBM, Apple y Motorola, compite con Pentium y Pentium Pro, siendo utilizados en estaciones de trabajo de ingeniería (engineering workstations), en minicomputadoras y en microcomputadoras IBM, además de en microcomputadoras Macintosh. Los primeros modelos comerciales de microcomputadoras que utilizan el Power PC 601 (PPC 601) de Apple aparecieron en Marzo de 1994 bajo la denominación Power Macintosh, y las microcomputadoras de IBM a fines de 1995.

El PPC 601 posee tres unidades independientes de procesamiento como en el Pentium y el Pentium Pro (una unidad de procesamiento para enteros y dos para punto flotante), con microtransistores de 0.6 micras, y viene en tres versiones: de 60 Mhz, de 66 Mhz y de 80 Mhz. Las últimas versiones del Power PC, son el PPC 603 de bajo consumo energético para computadoras portátiles, cuya comercialización inició en la segunda mitad de 1995; el PPC 604, con cuatro unidades de procesamiento (tres unidades para enteros y una para punto flotante), es un 50% más rápido que el PPC 601 y que el Pentium P54C de 200 Mhz, con microtransistores de 0.5 micras, con reloj interno de hasta 200 Mhz; el PPC 620, que procesa la información en grupos de 64 bits, destinado a estaciones de trabajo; y el PPC 615, que incluye circuitos emuladores de microprocesadores x86.

La próxima generación no es un Power PC sino el X704, compatible con Power PC. El nuevo microprocesador está siendo desarrollado por Exponential Technology, con tecnología bipolar y velocidad del reloj de hasta 533 Mhz.

POWERPC 603

El 603 es el segundo de los modelos PPC del mercado.
Está pensado para el mundo del ordenador portatil, desarrollando para ello funciones de ahorro de energía.
Por su diseño, es menos potente que el 601 pero consume mucha menos energía (y por tanto la disipación es mucho menor), que es lo que se pretende en un portatil. Es también más pequeño y más barato de producir.
Aún así, sigue siendo sin embargo un micro de 32 bits internamente (64 bits externo) puesto que el mundo de los portátiles no ofrece ningún tipo de hard o soft que pudiese justificar una arquitectura interna de 64 bits.
Las frecuencias de trabajo con las que puede trabajar son de 66 y 80MHz.
Su fabricación comporta 1,6 millones de transistores con una tecnología de 0,5 micras CMOS y 4 niveles de metal. Ofrece también compatibilidad CMOS/TTL. La alimentación es en este caso de 3,3v, por lo que se aprecia la diferencia de consumo.
La caché se estructura en este caso en dos cachés independientes, una de datos otra de instrucciones, de 8KB cada una.
Se presenta en un encapsulado de 240 pines, con unas dimensiones de 7.4*11.5 (mm).

POWER PC 604

Este tercer miembro de la familia PPC se pensó principalmente para servidores y estaciones de trabajo de alto rendimiento aunque por oscuras razones sigue siendo un micro de 32 bits internamente.
Fue diseñado de forma que su potencia doblase la del 601 y puede además ejecutar hasta 4 instruciones simultáneamente.
Posee otro as en la manga: la predicción dinámica de salto y especulación entre dos saltos indeterminados que acelera las bifurcaciones y saltos condicionales de manera espectacular.
Su arquitectura se basa en 3,6 millonesde transistores bajo una arquitectura de 0,5 micras CMOS y alimentada por una tensión de 3,3v; conservando la compatibilidad CMOS/TTL.
Las versiones que se ofrecen de este micro son de 100, 120 y 133MHz y presentan en una empaquetado de 304 pines.

Además, los dos socios tienen planes de invertir para desarrollar conjuntamente el llamado “sistema en un chip” basado en la arquitectura de computadora Power PC de IBM. El concepto es un esfuerzo para integrar aparatos periféricos de computadoras, tales como las tarjetas de sonido y VGA, módems y tarjetas de red, en un solo chip. Este producto puede también facilitar la computarización de electrodomésticos.

Tema 1: Introducción a los procesadores avanzados.

Introducción. Necesidades de las arquitecturas avanzadas. Soluciones y alternativas. Características, prestaciones. Comparativa entres distintas soluciones. Ejemplos

representativos. Procesadores RISC: Características arquitecturales. Variantes en las tendencias de desarrollo. Técnicas para ejecución registro-registro. Rendimiento de las arquitecturas segmentadas.
 

Tema 2: Procesadores superescalares.

Introducción: bloques funcionales. Limitaciones del rendimiento. Estudio del Microprocesador Power PC 750: Ejecución de instrucciones y planificación dinámica. Predicción dinámica de saltos. Ejecución especulativa. etapas de segmentación y bloques funcionales. Modelo de programación. Terminales externos. Buses de control y de interface. Gestión de memoria. Sistema de monitorización. Buses desacoplados. Implementación de aplicaciones. Desarrollo de sistemas digitales multiprocesador empotrados.

Tema 3: Sistemas multiprocesador.

Introducción, revisión de conceptos básicos. Tipos de interconexión. Estructuras y topologías físicas básicas. Organización de memoria en sistemas multiprocesador. Implementación de sistemas físicos con coherencia, alternativas: arbitración hardware y software. Realización de sistemas. Sistemas multiprocesador con Power PC.

Tema 4: Sistemas digitales para tratamiento de señal.

Requisitos de un sistema de procesamiento digital de señal. Alternativas de diseño. Productos standard para aplicaciones especificas: características, ventajas y limitaciones. Procesadores digitales de señal. Introducción. Evolución histórica. Arquitectura interna. Familias más relevantes. Procesadores de coma fija. Procesadores de coma flotante. Desarrollo de sistemas basados en TMS320C3x. Herramientas de desarrollo. Incidencia de las herramientas software sobre las prestaciones del sistema. Sistemas operativos para DSPs.
 

Tema 5: Implementación física de sistemas digitales de alta frecuencia.

Aspectos generales de líneas de transmisión en sistemas digitales. Diagramas de Bergeron. Familias lógicas avanzadas. Sincronización de sistemas: metaestabilidad. Criterios de diseño de sistemas basados en bus. Diseño del sistema de alimentación.
 

los sistemas Power Macintosh G3 incorporan un procesador PowerPC G3 que trabaja a velocidades de hasta 266 MHz; 512K de memoria caché de nivel 2 con velocidades de hasta 133 MHz; un bus de sistema y memoria principal a 66 MHz; y 32 MB de memoria RAM ampliables hasta un máximo de 384 MB (según modelo). El innovador diseño se centra en una placa lógica compacta y eficiente que ofrece un óptimo rendimiento, características y flexibilidad. Estas características permiten que un mismo diseño pueda

adaptarse a las necesidades de los clientes de productividad general, así como a los profesionales creativos que necesitan un potente rendimiento para aplicaciones de

edición profesional y multimedia. Tanto las cajas de los sistemas, como las velocidades de procesador, dispositivos de almacenamiento, memoria de vídeo, modems, circuitería de captura de audio/video y demás elementos, han sido todos diseñados para garantizar al usuario el más avanzado rendimiento y configurabilidad.

Tecnología de procesador Power PC de próxima generación

Basados en el procesador PowerPC G3 de tercera generación de IBM/Motorola, los sistemas Power Macintosh G3 alteran drásticamente la ecuación precio/rendimiento. El chip PowerPC G3 es el primer procesador optimizado para el sistema operativo Mac OS e incorpora un nuevo esquema de memoria caché que casi duplica el rendimiento con respecto a los sistemas basados en el procesador PowerPC 603e. El resultado son sustanciales aumentos de rendimiento que aportan la potencia necesaria para realizar tareas que hacen un intensivo de recursos, como es la edición de vídeo, la creación para Internet e incluso la emulación de Windows.

"La informática personal ha dado hoy otro gran paso adelante y, una vez más, los sistemas de Apple están en el vértice en tecnología y rendimiento", dice Ron Black, director del grupo de procesadores PowerPC de IBM Microelectronics. "IBM está encantada de su asociación con Apple para dar a luz excepcionales sistemas potentes que utilizan los últimos microprocesadores PowerPC".

"Con el microprocesador PowerPC 750, Motorola ha proporcionado a Apple el mecanismo que necesitan para fabricar los sistemas de más alto rendimiento que jamás han producido", dice Bud Broeker, vicepresidente corporativo y director general de la división Personal Computing de Motorola. "Esta tercera generación de microprocesadores PowerPC encierra el mayor rendimiento por megahercio de cuantos procesadores ha fabricado Motorola".

Arquitectura flexible

Todos los sistemas Power Macintosh G3 están basados en un procesador PowerPC G3 a 233 ó 266 MHz, con 512K de memoria caché de nivel 2 que opera a 117 ó 133 MHz; un bus de sistema y memoria principal de 66 MHz; y 32 MB de memoria RAM (ampliable hasta 192 ó 384 MB). Todas las configuraciones incorporan un chip acelerador de gráficos y multimedia ATI 3D RAGE ll+ de 64 bits, así como 2 MB de memoria de vídeo (ampliable hasta 6 MB, según modelo); hasta tres slots de expansión estándar PCI de 12 pulgadas; e interfaces de tipo SCSI, IDE, Ethernet, audio estéreo, Apple Desktop Bus y serie. Las capacidades de almacenamiento incluyen un disco duro interno IDE de 4 ó 6 GB; una unidad de disquete interno de alta capacidad; un lector de CD-ROM interno de velocidad 24x; una unidad interna Zip de 100 MB en algunas configuraciones y bahías de ampliación para incorporar unidades de almacenamiento adicionales.

Configuraciones, precio y disponibilidad

Los sistemas Power Macintosh G3 están disponibles en configuraciones de sobremesa (desktop) o minitorre (minitower).

Entre los productos de Apple que los visitantes podrán encontrar en la Expo son: la G4 Cube de 8 pulgadas, con procesador de 450 MHz Power PC G4 con Velocity Engine (configurable hasta 500 MHz); 64 MB de memoria expandible a 1.5 GB; 20 GB de almacenamiento y DVD. Las nuevas Power Mac G4 con procesador dual; de 450 MHz y de 500 MHz, contienen cada una procesador dual Power PC G4 con Velocity Engine, mediante el cual pueden realizar 7 mil millones de cálculos por segundo. La línea iMac con cuatro nuevos colores: Indigo, Ruby, Sage y Snow, que se unen al color Grafito, con un procesador más rápido Power PC G3 que corre a 500 MHz y un almacenamiento de 30GB. También estarán los modelos iMac DV, que incluyen iMovie 2; la iMac DV Special Edition, con procesador Power PC de 500 MHz, disco duro masivo de 30GB, 12MB de DRAM, disponibles en colores Grafito y Snow

Innovadora arquitectura de sistema

  • Estrena un nuevo y más eficiente diseño de placa lógica

  • Aumenta la velocidad del bus de sistema para maximizar las ganancias de rendimiento del procesador

Multimedia y comunicaciones de alta calidad

  • Acelera y simplifica las comunicaciones mediante la Ethernet incorporada

  • Proporciona E/S de sonido estéreo de 16 bits, entrada/salida* de vídeo con calidad profesional y conector* de audio/video digital

  • Incluye unidad de CD-ROM 24x (vel. máxima)

  • Disponible con unidad Zip para transferencias de archivos o copias de seguridad *

Extraordinaria flexibilidad

  • Incorpora tres ranuras PCI estándar de 12" para ampliar la funcionalidad de sistema (las ranuras libres varían según la configuración)

  • Incluye espacio para dispositivos de almacenamiento adicionales (varía según la configuración)

  • Agiliza el mantenimiento y la ampliación de sistema gracias a un diseño de acceso muy sencillo

Procesador y memoria

  • Procesador PowerPC G3 a 233, 266 y 300 MHz

  • 512 KB de backside caché de nivel 2 en el procesador; Backside bus dedicado de 64 bits, a 117, 133 ó 150 MHz

  • Bus de sistema a 66 MHz

  • Unidad de coma flotante y 64KB de caché nivel 1 en el chip (32 KB para datos y 32 KB para instrucciones)

  • Al menos 32 MB de SDRAM (3,3 volt., 168 pines, 10 nanosegundos de velocidad o más rápidos); 3 slots DIMM que admiten hasta 192 MB o 384 MB

  • 4 MB de ROM

  • Bus de memoria de 64 bits

Almacenamiento

  • Disco duro interno IDE o Ultra/Wide SCSI

  • Unidad de disquetes interna de alta capacidad.

    • Acepta discos de alta densidad (1,4 MB) y de 800 KB.

    • Lee, escribe y formatea discos Mac OS, Windows, MS-DOS, OS/2 y ProDOS

  • Unidad interna de CD-ROM ATAPI 24x (máximo)

  • Unidad interna Zip 100 MB para almacenamiento o copias de seguridad (algunas configuraciones)

  • Espacio para dispositivos de almacenamiento adicionales:

    • Modelos de sobremesa: Uno o dos puertos SCSI de 3,5"
      (varía con la configuración)

    • Modelo minitorre: Un puerto SCSI de 5,25"

Interfaces

  • Tres ranuras de expansión PCI de 12", compatibles con tarjetas PCI 2.1

  • Dos puertos serie DMA (RS-232/RS-422) de alta velocidad, compatibles con LocalTalk

  • Conector Ethernet 10BASE-T; Tarjeta PCI Fast Ethernet 10/100 BASE-T disponible en algunas configuraciones

  • Bus SCSI interno (hasta 5 MB/s)

  • Bus SCSI externo (hasta 5 MB/s)

  • Puerto de expansión Apple Desktop Bus (ADB)

  • Conector DB-15 para monitor

  • Ranura de comunicaciones para tarjeta módem

  • Mini jacks para E/S sonido estéreo de 16 bits; frecuencia de muestreo de hasta 44,1 kHz

  • Conectores vídeo compuesto y S-video para E/S de vídeo (configuración minitorre)

Soporte gráfico

  • Chip acelerador multimedia y gráfico de 64 bits ATI 3D RAGE II+

  • 2 MB de memoria de vídeo SGRAM, ampliable a 6 MB

  • Tarjeta gráfica 2-D/3-D PCI de 128 bits, con 8 MB de EDO VRAM (algunas configuraciones)

Capacidades de vídeo (sólo Power Macintosh G3 Minitorre - M6142)

  • Entrada de vídeo 24 bits

    • Admite señales NTSC, PAL y SECAM

    • Captura de hasta 320 por 240 pixels a 30 fps

    • Máximo tamaño de captura: 640 por 480 pixels

  • Salida de vídeo 24 bits

    • La elevada frecuencia de muestreo en la salida elimina la necesidad de filtrado analógico externo

    • Admite NTSC y PAL

  • Conector audio/video digital (DAV)

Requisitos eléctricos y homologaciones

  • Tensión: 100 a 125 V CA o 200 a 240 V CA, RMS monofásica, de configuración automática

  • Frecuencia: 50 a 60 Hz, monofásica

  • Consumo: 230 W máximo para versión sobremesa, 240 W máximo para la minitorre; sin incluir el monitor

  • Cumplen normas EPA Energy Star y Blue Angel (sólo los modelos de sobremesa)

Requisitos eléctricos del ADB

  • Consumo máximo entre todos los dispositivos: 500 mA (se recomienda un máximo de tres dispositivos ADB)

  • El ratón consume 10 mA

  • El teclado consume 25 a 80 mA

Condiciones ambientales

  • Temperatura de funcionamiento: 10 a 40 C

  • Temperatura de almacenamiento: ­40 a 47 C

  • Humedad relativa: 5% a 95% sin condensación

  • Altitud máxima: 3.048 m

POWER PG3

Basado en el PowerPC G3, la última generación de la tecnología PowerPC y el primer procesador optimizado para el Mac OS, estos ordenadores modifican notablemente la relación precio/prestaciones. Y al incorporar un nuevo enfoque de memoria caché, los modelos Power Macintosh G3 pueden proporcionar casi el doble de rendimiento de los sistemas que utilizan el procesador PowerPC 603e, una mejora que supera el simple incremento en velocidad de reloj. Además, estos ordenadores incorporan un nuevo diseño de placa lógica con un bus de sistema más rápido, para maximizar su potencia y la tuya.

TECNOLOGÍA RECIENTE PG4

Motorola ha presentado su microprocesador Power PC MPC7450, para 533, 667 y 733 megahercios. El MPC7450 es el tercer integrante de cuarta generación de los chips PowerPC de Motorola, y vendrá integrado en el nuevo Power Mac G4 de Apple. El chip puede ser usado en aplicaciones de telecomunicaciones y en ordenadores con usos científicos.

El MPC7450, que dispone de un bus ancho de datos y bajo requerimiento de potencia, tiene un pipeline de siete etapas con dos unidades adicionales de ejecución e incluye mejoras en la ingeniería de proceso AltiVec vector de Motorola. La cache nivel 2 del procesador ha sido integrada en el núcleo del procesador, mientras que el chip usa una ruta de datos de 256 hacia la caché de nivel 1.