PowerPC G4 es la designación utilizada por Apple Computers para describir la cuarta generación de microprocesadores PowerPC de 32 bits . Se aplica a varios (aunque estrechamente relacionados) modelos de procesadores Freescale , anteriormente parte de Motorola .
Computadoras Macintosh , como las computadoras portátiles PowerBook G4 e iBook G4 , y las computadoras personales Power Mac G4 y Power Mac G4 Cubetoman su nombre del procesador. El PowerPC G4 también se usó en el eMac , el Xserve de primera generación , el Mac Mini de primera generación y los iMac antes de la presentación del PowerPC 970 .
Apple descontinuó por completo la serie G4 de modelos de escritorio después de que se eligiera el PowerPC 970 de 64 bits fabricado por IBM como base para su PowerPC G5 . El último modelo en utilizar el G4 fue el Mac Mini , que ahora viene con el procesador Apple M1 . El PowerBook G4 ha sido reemplazado por el MacBook Pro basado en Intel .
Los procesadores PowerPC G4 también son populares en otros sistemas informáticos como Amiga , Pegasos o Genesi . Además de la informática de escritorio, el PowerPC G4 es popular en entornos integrados como enrutadores, conmutadores de telecomunicaciones, imágenes, procesamiento de medios, aviónica y el ejército, donde se utilizan AltiVec y SMP .
El PowerPC 7400 (nombre en código "Max") debutó en agosto de 1999 y fue el primer procesador designado como "G4". El chip funciona en frecuencias de 350 a 500 MHz y contiene 10,5 millones de transistores fabricados con la tecnología de proceso HiPerMOS6 de 0,20 micras de Motorola. El área de la matriz es de 83 mm² y las interconexiones están hechas de cobre.
Motorola prometió a Apple enviar procesadores de hasta 500 MHz, pero el rendimiento inicialmente era demasiado bajo. Esto obligó a Apple a retirar los modelos Power Mac G4 de 500 MHz anunciados. La serie Power Mac se redujo drásticamente de 400, 450 y 500 MHz a 350, 400 y 450 MHz mientras se solucionaban los problemas con el chip. El incidente provocó una ruptura entre Apple y Motorola y, según se informa, hizo que Apple recurriera a IBM en busca de ayuda para aumentar la producción en la línea Motorola 7400 [1] . El modelo de 500 MHz se reintrodujo el 16 de febrero de 2000.
Gran parte del diseño del 7400 fue realizado por Motorola en estrecha colaboración con Apple e IBM . IBM, el tercer miembro de la alianza AIM, desarrolló el chip con Motorola en su centro de diseño de Somerset, pero decidió no construirlo porque no vio la necesidad de una unidad de procesamiento vectorial en ese momento. En última instancia, el diseño de la arquitectura G4 contenía una unidad de procesamiento vectorial de 128 bits etiquetada como AltiVec por Motorola, mientras que el marketing de Apple se refirió a ella como "Motor de velocidad".
El PowerPC 970 (G5) fue el primer procesador de IBM en implementar VMX/AltiVec, para el cual IBM reutilizó un antiguo diseño 7400 que les quedó del trabajo con Motorola en Somerset. El procesador Xenon en Xbox 360 también usa VMX, con extensiones propietarias adicionales hechas específicamente para Microsoft. POWER6, presentado en 2007, es el primer procesador "gran hierro" de IBM que también implementa VMX.
Con el bloque AltiVec, el microprocesador 7400 puede realizar cálculos de punto flotante de precisión simple (32 bits) en cuatro direcciones, así como cálculos de números enteros en 16, 8, 16 o 32 bits en cuatro direcciones, en un ciclo. Además, la unidad de procesamiento vectorial es superescalar y puede realizar dos operaciones vectoriales al mismo tiempo. En comparación con los microprocesadores Intel x86 de la época, esta característica brindó un aumento significativo en el rendimiento de las aplicaciones diseñadas para aprovechar el bloque AltiVec. Los ejemplos incluyen Adobe Photoshop que usa el bloque AltiVec para generar efectos y transiciones más rápido, y la suite iLife de Apple que usa este bloque para importar y convertir archivos sobre la marcha.
Además, el 7400 ha ampliado la compatibilidad con el multiprocesamiento simétrico (SMP) con el Protocolo de coherencia de caché mejorado (MERSI) y una unidad de coma flotante (FPU) de 64 bits prestada en parte de la serie 604. La serie 603 tenía un procesador de 32 bits. FPU que requería dos relojes para realizar aritmética de coma flotante de 64 bits.
La familia PowerPC G4 admite dos tecnologías de bus: el bus 60x más antiguo, que comparte con las familias PowerPC 600 y PowerPC 7xx, y el bus MPX más moderno. Los dispositivos que utilizan el bus 60x pueden ser compatibles con los procesadores 6xx o 7xx, lo que brinda una amplia variedad de ofertas y una ruta de actualización clara y económica con problemas mínimos de compatibilidad. Los controladores de sistema para computadoras 7xx y 7xx son producidos principalmente por dos compañías: Tundra con sus controladores Tsi1xx y Marvell con sus controladores Discovery.
El PowerPC 7410 "Nitro" es una versión energéticamente eficiente del 7400, pero se fabricó a 180nm en lugar de 200nm. Al igual que el 7400, tiene 10,5 millones de transistores. Debutó en el PowerBook G4 el 9 de enero de 2001.
El chip agregó la capacidad de usar la totalidad o la mitad del caché como memoria no almacenada en caché de alta velocidad, asignada al espacio de direcciones físicas del procesador a pedido del usuario. Esta función ha sido utilizada por proveedores de sistemas integrados como Mercury Computer Systems.
El PowerPC 7450 "Voyager"/"V'ger" fue el único rediseño importante del procesador G4. El chip de 33 millones de transistores amplió significativamente la canalización de ejecución 7400 (mínimo de 7 frente a 4 etapas) para lograr velocidades de reloj más altas, rendimiento de instrucción mejorado (3 + ramas frente a 2 + ramas por ciclo) para compensar la mayor latencia de instrucción, caché externa reemplazada L2 (hasta 2 MB de conjunto asociativo de 2 vías, ruta de datos de 64 bits) por integrado (256 KB de conjunto asociativo de 8 vías, ruta de datos de 256 bits), caché L3 externa compatible (hasta 2 MB de conjunto asociativo de 8 vías, ruta de datos de 64 bits) y tenía muchas otras mejoras arquitectónicas. El bloque AltiVec se ha mejorado en el 7450; en lugar de ejecutar una instrucción de permutación vectorial y una instrucción vectorial ALU (int simple, int complejo, flotante) por ciclo, como en el 7400/7410, el 7450 y sus seguidores de Motorola/Freescale pueden ejecutar simultáneamente dos instrucciones vectoriales arbitrarias (permutar, int simple, int complejo, float). Se introdujo con el Power Mac G4 actualizado el 9 de enero de 2001. Motorola lanzó un lanzamiento provisional, el 7451, con el nombre en código "Apollo 6" como el 7455. Las primeras computadoras AmigaOne XE venían con el procesador 7451.
Las mejoras en el diseño del 745x le han dado los apodos G4e o G4+, pero nunca han sido designaciones oficiales.
El PowerPC 7455 "Apollo 6" se introdujo en enero de 2002. Presentaba un caché en chip más amplio de 256 bits y se fabricó en el proceso HiPerMOS de 0,18 µm (180 nm) de Motorola con interconexiones de cobre y SOI. Fue el primer procesador en una computadora Apple en romper la marca de 1 GHz. El modelo 7445 es el mismo chip sin la interfaz de caché L3. 7455 se utiliza en el AmigaOne XE G4 y el Power Mac G4 de 1 GHz de doble núcleo (Quicksilver 2002).
El PowerPC 7447 "Apollo 7" es una ligera mejora con respecto al 7450/55, tiene 512 KB de caché L2 en el chip y se fabricó en el proceso SOI de 130 nm, por lo que consume menos energía. Tiene 58 millones de transistores. Con el 7447A, que introdujo un diodo térmico incorporado, así como DFS (escala de frecuencia dinámica), Freescale pudo lograr velocidades de reloj ligeramente más altas. El 7457 tiene una interfaz de caché L3 adicional que admite hasta 4 MB de caché L3, en comparación con los 2 MB admitidos por el 7455 y el 7450. Sin embargo, su escala de frecuencia se detuvo cuando Apple eligió usar el 7447 en lugar del 7457 a pesar de que el 7457 es el sucesor. al 7455 con la caché L3 que Apple ha usado antes.
Las únicas empresas que ofrecen el 7457 como actualizaciones para Power Mac G4, iMac G4 y Power Mac G4 Cube son Giga Designs, Sonnet Technology, Daystar Technology (solo usan el 7457 para actualizaciones de iMac G4) y PowerLogix. La plataforma informática Pegasos de Genesi también utiliza el 7447 en su Pegasos-II/G4.
7457 se usa a menudo para reparar el módulo del procesador AmigaOne XE; algunos programas de AmigaOS con 7457 instalado pueden confundir el AmigaOne con una computadora Pegasos II, ya que Eyetech nunca lanzó una placa 7457 oficial.
El PowerPC 7448 "Apollo 8" es una evolución del PowerPC 7447A anunciado en el primer Freescale Technology Forum en junio de 2005. Las mejoras fueron una velocidad de reloj más alta (hasta 1,7 GHz) oficial y fácilmente hasta 2,4 GHz mediante overclocking, una memoria caché L2 de 1 MB más grande, un bus frontal de 200 MHz más rápido y un menor consumo de energía (18 W a 1,7 GHz). Fue fabricado en un proceso de 90nm con interconexiones de cobre y SOI.
| Arquitectura de potencia | |
|---|---|
| histórico | |
| Actual | |
| Temas relacionados | |