oduccin

Arquitectura

Implementaciones AUTOMOVILES:Como sistemas embebidos, controladores incorporados en los automviles

IntroduccinPowerPC es una arquitectura de computadores de tipo RISC creada por la alianza AIM, un consorcio de empresas compuesto por Apple, IBM y Motorola. Los procesadores de esta familia son fabricados por IBM y Freescale Semiconductor, que es la divisin de semiconductores y microprocesadores de Motorola, siendo utilizados principalmente en ordenadores Macintosh de Apple Computer. Estos procesadores estn diseados en base a la arquitectura POWER (Performance Optimization With Enhanced RISC) de IBM. Pero tambin usa algunos componentes tomados de los procesadores Motorola 68000 para darle compatibilidad con la arquitectura de los ordenadores Apple.HistoriaEl AIM naci cuando IBM empez a buscar la forma de disminuir los gastos de desarrollo y produccin de su nueva arquitectura POWER. IBM se puso en contacto con Apple, que estaba buscando mquinas RISC, para saber si le podan interesar sus procesadores. La respuesta fue positiva, pero Apple quiso querer hacer participar a Motorola, su proveedor histrico. Para Motorola, POWER pareca un negocio increble que le permita vender una poderosa y testeada CPU RISC a bajo coste por su lado. Adems, poda mantener la relacin con su mayor cliente, Apple, y encontrar otro en IBM.

En aquellos aos, Motorola ya havia proyectado y lanzado al mercado su propio procesador RISC, el 88000, pero sin alcanzar el xito esperado en el mercado por la falta de compatibilidad con el 68000.

Si la nueva solucin POWER hubiera sido comparable a nivel de hardware con el 88000, esto habra permitido tanto a Apple como a Motorola introducir en el mercado nuevas maquinas mas rpidas. El problema era que los procesadores de Motorola operaban con el mtodo big-endian mientras que POWER lo haca con little-endian. El resultado de todo esto, fue el surgimiento de la arquitectura PowerPC, donde nadie sala como perdedor: - IBM consegua la CPU que estaba buscando - Apple pudo utilizar una CPU RISC de las mejores, y aprovechar una buena publicidad gracias a IBM - Motorola consigui un procesador RISC actualizado, con un potencial considerablePPC970 es significativamente diferente de sus antecesores.Basado en el premiado diseo Power4, este procesador es un diseo superescalar de 8 vas que es totalmente compatible con el multiprocesamiento simtrico. El procesador se ve reforzada por una unidad de procesamiento vectorial implementando ms de 160 instrucciones especializadas vector e implementa una interfaz de sistema capaz de hasta 6.4GB / s.En lugar de una evolucin de las lneas actuales de la arquitectura PowerPC, que es un procesador de 64 bits basado en IBMPower Architectureutilizado en estaciones de trabajo y servidores Unix de la compaa.El 970 no est en los antiguos planes de trabajo de diseo PowerPC (ver figura 2), an as, puede ejecutar las aplicaciones actuales de 32 bits.

Figura 2:Estahoja de rutaes de una poca anterior, cuando Apple, IBM y Motorola formaron un consorcio para crear los procesadores PowerPC.Muestra las primeras cuatro generaciones de diseos PowerPC.La vieta superior menciona que el trabajo en el Centro de Diseo de Somerset en Austin, Texas, se ampliara - fue adquirida por Motorola cuando la alianza se separ en 1999.El procesador tambin combina un SIMD (Single Instruction, mltiples datos) del motor del vector para acelerar multimedia.A partir de la descripcin, suena sospechosamente a laVelocity Engineencontrado en el PowerPC G4 actual.Una manera en que los proveedores de chips aumentan la frecuencia (velocidad interna del chip) es por romper un trabajo en conjuntos de los ms pequeos, lo que aumenta el nmero de pasos necesarios para realizar una tarea.Esta serie ordenada de pasos se llama una tubera.Esto suena como si fuera a ser menos eficiente, sin embargo, ya que el chip marcha al ritmo estricto de un reloj, las ms pequeas cosas que se pueden hacer en un solo ciclo a veces el mejor.Intel ha hecho esto con gran efecto en el Pentium 4.El 970 se ejecutar a una velocidad de reloj ms rpido que el PowerPC G4 actual y especificaciones de IBM mencionado versiones de 1.4 GHz y 1.8 GHz.Adems, estas velocidades iniciales podran incrementarse como el chip entra en produccin en el prximo ao.La velocidad de reloj siempre va a la zaga de los Pentium 4, que actualmente es de 3 GHz."El 970 tiene sentido absolutamente perfecto - la nica pregunta es por qu esperaron tanto tiempo?"pregunt Keith Diefendorff, el ex arquitecto del Velocity Engine en Apple, y ahora vicepresidente de estrategia de producto deMIPS Technologies.Dijo que mientras que Apple ha hecho un trabajo excelente de reducir la frecuencia como un problema en el mercado, la velocidad del PowerPC necesitaba coger el ritmo.Ms megahertz no significa automticamente un mayor rendimiento cuando se comparan diferentes arquitecturas de chip.Por ejemplo, la arquitectura RISC del PowerPC hace ms con cada paso, y mientras se ejecuta a una velocidad de reloj ms lento en comparacin con el Pentium 4, puede proporcionar un rendimiento igual o mejor.Como Diefendorff mencion, Apple (y ahora incluso los vendedores de PC-chip, comoAdvanced Micro Devices) apuntan a este hecho como el "mito Megahertz. "Algunas tareas se benefician de las velocidades ms altas enteros, mientras que otros pueden aprovechar mejor las operaciones de punto flotante o varios procesadores.Los vendedores prefieren comparar el rendimiento con pruebas de referencia artificiales, a pesar de que los resultados pueden ser mejores o peores cuando el chip est trabajando en un ordenador de verdad, con una aplicacin real y en el flujo de trabajo en particular.En su presentacin, Pedro Sandon, IBM Arquitecto mayor, siempre un par de figuras para el 970 usando las pruebas de Standard Performance Evaluation Corporation 2000 (SPEC2000) de nmero entero y el rendimiento de punto flotante.Dijo que una de 1.8 GHz 970 tiene un 937 y 1051 para las pruebas de enteros y de punto flotante, respectivamente;en comparacin, segn InStat / MDR, un 2.5-MHz Intel Xeon tiene actualmente 893 y 878 grados, respectivamente.El motor de velocidad puede proporcionar an ms poder al rendimiento de punto flotante."El 970 es un monstruo de punto flotante", dijo Peter Glaskowsky, editor en jefe del Informe del microprocesador.Adems, el procesador dispone de un bus 900-MHz muy, muy rpido para mover datos dentro y fuera del chip, que es til para las configuraciones de multiprocesador y grandes memorias cach RAM.Tambin tendr la posibilidad de "elstica" que esperar un nmero de ciclos para recibir datos - una caracterstica necesaria, ya que la mayora de los buses del sistema actuales corren manera ms lenta que de 900 MHz (la corrientePower Macintosh G4cuenta con un bus de sistema de 167 MHz).

Teora bsicaComo conceptos previos, creemos conveniente explicar las diferencias bsicas entre la arquitectura x86 y la arquitectura PowerPC, as como las principales entre Windows XP y Mac OS X.Comenzaremos con las diferencias ms destacables entre las arquitecturas:

La arquitectura x86 naci en el ao 1978 con el 8086 y era un procesador CISC (computacin mediante conjunto de instrucciones complejo) de 16 bits. Al ao siguiente se present el 8088, utilizado en el PC de IBM, y que nos trae hasta los PCs de hoy en da, siendo an compatibles con aquel 8086 (algo que ciertas personas creen un lastres, y otros una genialidad por parte de los desarrolladores).

Los procesadores PowerPC son mucho ms jvenes, comenzando en 1993 con el PowerPC 601 (nacido de dos aos de colaboracin entre IBM, Apple y Motorola), y que es un procesador RISC (computacin mediante conjunto de instrucciones reducido) de bajo coste (en principio mucho ms sencillo y rpido). Actualmente la arquitectura x86 ha intentado pasarse a RISC mediante un convertidor de instrucciones, pero lgicamente no puede alcanzar todo su beneficio. Hoy en dia los procesadores siguen una arquitectura interna similar, ya sean RISC o CISC.

Otra de las grandes diferencias entre x86 y PowerPC es que el primero utiliza 8 (alguno de propsito especial) y el PowerPC utiliza 32 registros de propsito general. sto se puede deber a que en 1978 la memoria estaba mucho ms cara que en 1991, aunque sigue suponiendo un aumento de coste para los PowerPC.

Queremos resear tambin las "tuberas" por las que pasan las instrucciones al ser ejecutadas. Una instruccin se divide en fases, que pueden ser ms simples o ms complejas. La arquitectura x86 utiliza muchas fases pero muy simples. sto implica una mayor frecuencia de reloj de la CPU, pero no tiene por qu verse reflejado en un incremento real de rendimiento.Los procesadores PowerPC utilizan menos fases pero ms complejas,lo que limita la frecuencia de reloj de la CPU. Es debido a sto el que pueda "compararse" un procesador PowerPC a 2Ghz con un procesador x86 a 3Ghz por ejemplo.

Por ltimo, la diferencia de consumo es claramente significativa entre estos procesadores: un procesador x86 consume mucho ms que un PowerPC.