PowerPC调研报告

IBM 推出嵌入式PowerPC 440GP 和PowerPC 440GX处理器，主要运行嵌入式网络和存储应用。PowerPC 440GX拥有TCP/IP负载加速功能，在全部的5项EEMBC基准测试中得分均高于任何其它的“单芯片系统”处理器。

2003

IBM 宣布一个有关32位嵌入式PowerPC 内核的公开授权计划。

IBM和苹果公司联手推出世界上第一款64位台式机处理器—PowerPC G5，工作频率达2.0 GHz。苹果公司称新的Power Mac G5电脑是“世界上最快的个人电脑”。

IBM 宣布推出划时代的“Blue Gene/L”原型机。这款超级计算机尺寸仅相当于30英寸彩电大小，它的问世将为科学界和IT业发展带来深远影响。最终版“Blue Gene/L”超级计算机将于2005年诞生，占地面积相当于半个网球场，总共包含65536个节点（PowerPC）和64个机架，预计其峰值速度将达到360 Tera Flops。

IBM 宣布eServer pSeries 630将采用POWER4+处理器。等到eServer pSeriesp615发布后，POWER4+ 已经应用于全部pSeries产品线。

IBM 推出首款采用64位PowerPC技术的刀片服务器BladeCenter JS20，扩大了客户的选择范围，提高投资回报率，实现快速经济的计算性能扩展。

IBM 推出全新的PowerPC 750GX。与 PowerPC 750相比，新产品的二级缓存扩大了一倍，由原先的512KB变为1MB。

2004

IBM宣布开发出一种制造低功耗、高性能微处理器的新方法，首次把绝缘硅（SOI）、应变硅和铜制程三种技术工艺结合在一起。64位PowerPC 970FX成为首款采用新技术生产的处理器产品，并在业内评选中荣获大奖。

IBM 交付第4000台eServer p690服务器，该产品基于POWER 架构，是世界上最受欢迎的UNⅨ服务器。

IBM发布“Power Everywhere”战略，围绕POWER架构开展一系列合作计划，并建立POWER技术创新社区。从全球最强大的企业系统、超级计算机到普通游戏机、嵌入式设备，POWER架构已经广泛应用于各类产品中。

索尼公司宣布取得IBM Power处理器架构授权。索尼表示，POWER产品丰富的功能和低功耗、高性能的特点将使其成为客户设备的首选。

IBM 推出业界首款基于Power 架构的刀片服务器—eServer BladeCenter JS20。 IBM 在全球范围内建立Power架构中心，为客户设计POWER系统提供支持。

IBM 推出一项创新的软件技术，帮助客户开发先进的Power 架构处理器，并对设计流程进行整合，以实现更快速、更经济的研发目标。

IBM 正式发布新的eServer i5服务器，这是世界上第一台采用POWER5处理器的服务器产品。具有划时代意义的POWER5是IBM有史以来最强大的64位处理器。

IBM推出基于POWER 5处理器的OpenPower 720服务器，相对于HP和Sun的入门级 UNⅨ和Linux 系统而言，这款Linux专用服务器有着明显的价格优势。

IBM在其developerWorks 网站上 开辟了Power架构技术专区，为众多基于POWER平台的芯片设计人员、验证工程师、嵌入式系统及软件研发人员提供丰富的技术资源。

IBM 推出基于POWER 架构的TotalStorage DS6000 和 DS8000存储系统。

IBM 推出三款全新的POWER5服务器，树立起高端计算领域的新标准。其中，IBM eServer p5 595、eServer i5 595拥有强大的处理性能和虚拟能力，而32路的IBM eServer p5 590和eServer pSeries p690相比，速度高出45%，价格则降低45%。

在网络设备市场上，Power架构服务器占据了三分之二的市场份额。 自2004年4月以来，已有超过1400名研发人员加入了Power 架构团队。

IBM“Blue Gene/L”超越日本NEC公司的地球模拟器，成为世界上速度最快的超级计算机。在Linpack基准测试中，IBM“Blue Gene/L”系统的性能达到360Tera Flops，刷新了地球模拟器在2002年创造的35.86Tflop的世界记录。

在全球排名前10位的超级计算机中，共有5台采用了Power 架构，比第二位高出一倍。 IBM 预发布新的高密度POWER5服务器系统—IBM eServer p5 575。该产品可以通过简单的集群方式组成高性能超级计算机，为未来超级计算机的发展指明了方向。

IBM宣布，基于POWER5处理器、运行DB2通用数据库的IBM eServer服务器在TPC-C基准测试中突破了每分钟300万次的处理极限，创造了新的世界纪录。

2005

10月，IBM发布System p5产品线，采用基于POWER5处理器的增强版——POWER5+处理器，并提供一系列更优化功能。产品一经推出，就打破15项计算领域的世界纪录。

新的POWER5+处理器被称为“片上服务器”（server on a chip），它包括2个处理器，一个高带宽系统交换器，一个更大高速缓存和I/O界面。最新的POWER5+有1.5和1.9GHz两个主频选择，最大72MB板上高速缓存，支持逻辑分区技术，可使System p5为用户提供更强大性能，而占用面积更小。

发布QCM技术，即四处理器内核模块。 2006

2月，发布破多项记录的System p5中端产品，最大限度满足用户对产品不同定位的需求。System p5产品所取得的世界记录已经达到70余项，其动力主要来自以全新2.2GHz POWER5+处理器为代表的POWER处理器，和显著提高计算密度的QCM(4内核处理器模块）处理器封装技术，后者可使产品在紧凑空间中成倍增加了计算能力。

主要型号

第一代PowerPC产品

1993-1995年 代表产品：PowerPC601 字长32位 主频50-120MHz

集成度300万个晶体管 工艺0.6-0.35微米 第二代PowerPC产品

1995-2002年 代表产品：PowerPC620 PowerPC603/e PowerPC604/e 字长32/64位 主频66-300MHz

集成度最多可达800万个晶体管 工艺0.5-0.25微米 第三代PowerPC产品

1997-2006年 代表产品：PowerPC G3 PowerPC740/750 字长32/64位 主频200-650MHz

集成度最多可达3千万个晶体管 工艺0.35-0.18微米 第四代PowerPC产品

1999-2008年 代表产品：PowerPC G4 MPC7400 字长32/64位 主频350-1000MHz

集成度最多可达5千万个晶体管 工艺0.30-0.15微米

应用领域

工业控制领域。作为32位的RISC架构，基于PowerPC微处理器核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，PowerPC微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。

无线通信领域。目前已有超过85%的无线通信设备采用了PowerPC技术，PowerPC以其高性能和低成本的优势，在该领域的地位日益巩固。

网络应用。随着宽带技术的推广，采用PowerPC技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，PowerPC在语音及视频处理上进行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战。

消费类电子产品。PowerPC技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中被广泛采用。

(5) 成像和安全产品。现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用PowerPC技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了PowerPC技术。

典型应用

1、野外数字传输设备 2、数据通信网关

3、无线移动自组织通信设备 4、数字电路播录设备 5、高性能信号处理卡

功能特点

超标量处理器

PowerPC具有高频率超标量处理内核，在一个时钟周期可以利用8个独立的执行单元执行3个指令，即可以在一个时钟周期内最多可以执行8次计算，极大地提高了计算的速度。

外部内存结构

PowerPC具有双总线结构，其中一条是基于摩托罗拉60X64位的MPX总线，总线时钟速度高达133MHz，另一条总线为容量为2Mb的L2缓存提供一个专用接口，高速的数据总线有效的降低了传输的延迟，使系统的性能大大提高。

AltiVec技术

该技术是Freescale半导体公司开发的并行向量处理引擎，该引擎为摩托罗拉的第四代powerPc提供了卓越的处理性能，使其数据处理能力有了数量级的提升。

开发环境

powerPC实际上是一种通用的cpu，开发商提供了良好的图形化编程，编译，系统配置和调试环境。同时为底层良好的实现了模块化和屏蔽化的工作，使用户在程序开发时完全不用了解底层的cpu内部结构。

实际案例

研祥PowerPC核心板在合并单元中应用

一．系统概述

随着电力行业信息化的发展，许多业内及通信方面的专家表示：在数字化变电站中PowerPC核心板将发挥越来越重要的作用。这一趋势也得到国家电网公司和南方电网公司及众多集成商的认可。据了解，目前新建的数字化变电站在合并单元设计中都不同程度地采用了以PowerPC为核心的解决方案。凭借对数字化变电站应用的深刻理解，在广泛市场调研的基础上，研祥公司新近推出了嵌入式核心板EEB-3611C2N，该核心板基于飞思卡尔的MPC8377处理器而设计，优秀的性能和通讯处理能力很好的满足了当前数字化变电站建设的实际需求。

PowerPC 是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自IBM的 POWER,具有可伸缩性好、方便灵活等特点。

PowerPC处理器有广泛的应用范围，包括从诸如 Power6的高端服务器到嵌入式 CPU 市场。由于它具有优秀的处理性能、较低的功耗，因此在嵌入式领域得到了广泛的应用。

国际电工委员会在IEC61850标准中定义了一种叫做合并单元 （Merging Unit，MU）的装置，它作为ECT/EVT（电子式电流/电压互感器）和保护、测控装置的中间接口，主要功能是同步采集多路ECT/EVT输出的数字信号并按照标准规定的格式发送给保护、测控装置。合并单元作为遵循IEC61850标准的数字化变电站间隔层、站控层设备的数据来源，作用十分重要。 二．系统构成

1、基于MPC8377的CPU处理和以太网通讯平台

合并单元作为保护、测控设备的数据源，它的数据输出方式主要是通过以太网发送遵循IEC61850-9格式的数据包，因此网络性能是合并单元最重要的性能指标之一。系统所采用的研祥EEB-3611C2N核心板采用Freescale MPC8377处理器，主频667MHz，板载512MB DDR2 SDRAM、64MB NOR Flash，支持2组10/100/1000Mbps以太网口（光电互斥），同时支持IEEE1588，优秀的处理性能和网络性能可以很好的满足应用需要。而且该核心板还支持2个PCI-E x 1的总线扩展，通过高速PCI-E总线可以扩展多路千兆以太网，满足了合并单元对多路以太网输出的需求。 2、FPGA的应用

现场可编程门阵列（FPGA）实现了硬件的软件化，数据处理延时小，工作稳定可靠，升级方便，是实现合并单元中同步模块的合理选择。

FPGA的输入量为GPS提供的1PPS，输出为被1PPS同步后的采样脉冲和解码后的时标数据。同步采样脉冲触发电子式互感器和合并单元的模拟量采集模块同步采集电流电压量，解码后的时标通过串行通信口被CPU读取。 3、高精度ADC

合并单元作为变电站保护、测控装置数据的来源，对ADC的精度提出了更高的要求，为了更好的适应更高的应用需求，采用高精度16位ADC。合并单元使用2片8路16位高性能ADC，在同步采样信号的触发下，同步采集转化16路模拟量，供CPU读取。 4、灵活配置

考虑具体工程的实际需求各有不同，合并单元也必须能够满足多样的应用需求，因此合并单元的电子式互感器接口、以太网接口、模拟量采集、人机界面、开关量输入/输出等功能单元都采用模块

化设计，配置灵活。 三． 系统特点

1、性能优秀，技术先进。系统所采用的MPC8377处理器具有667MHz的主频，可以很好的支持千兆网，避免了应用低性能处理器搭配千兆网造成的千兆网性能无法有效发挥的问题。千兆网的应用也极大提高了网络的整体性能。

2、支持IEEE1588。系统所采用的EEB-3611C2N核心板支持IEEE1588对时，可以满足精确时钟对时的需求。

3、配置灵活。EEB-3611C2N核心板板载资源非常丰富，除了有SATA、COM、USB、CAN、SPI、I2C、GPIO等接口资源外，还支持PCI、PCI-E、Localbus总线扩展，搭配根据应用需要设计的载板，可以灵活设计各种接口，满足不同的应用需求。

4、可靠性高。采用全板载设计，整体功耗低，无需风扇散热，具备较高的可靠度。 四．系统评价

目前，基于IEC61850标准的数字化变电站自动化系统的应用正在逐渐兴起，使用PowerPC处理器实现合并单元的技术方案具有技术先进、性能优越等特点，丰富的片上资源可以根据不同的应用需求进行方案设计。研祥推出的基于MPC8377处理器的核心板处理性能和网络性能优秀，板载资源丰富，是构建合并单元的先进技术方案。

开发平台

举例 PowerPC405开发板简要介绍 一、硬件方面：

1、CPU介绍：PowerPC? 405 32-bit RISC processor， 最高主频 333MHz ，带一级数据和指令cache各16KB；PC-133 规范SDRAM 接口； PCI 2.2 规范接口 (32-bit, 最高66MHz) ；两个片内以太网 10/100Mbps 自适应MAC 提供MII接口；独立的Local BUS 两个串口,一个IIC接口。

2、开发板硬件配置：

NOR FLASH：4MBit(512Kx8Bit)； NAND FLASH: 64MB ； SDRAM 64MB

Local BUS总线提供外部接口； 2个PCI接口； 2个串口；2个10/100Mbps以太网接口； 外接AC/DC电源适配器（5V输出），调试方便，并具有灵活的启动配置方式。 3、开发板PCB布局在EMC、系统的稳定性方面都做了全面的考虑。

二、软件方面：提供eldk、uboot、linux2.4和linux2.6的BSP包。