우선 파워 PC에 관하여 알려드립니다



1. 설명에 앞서
파워피시(Power Optimized with Enhanced RISC PC)는 RISC(Reduced Instruction Set Computer)방식의 CPU이며 이는 인텔이나 AMD사의 CISC(Complexed Instruction Set Computer)와는 전혀 새로운 방식의 것입니다. 파워피시는 IBM과 Motorola, Apple사에 의해 공동 개발된 CPU로서 PPC601,603,603e,604,604e,740,750(G3),7400(G4) 순서로 발전하게 됩니다. RISC를 우리말로 축약형 컴퓨터라고 표현합니다. 대부분의 CPU들이 방대한 명령어를 가지고 있음에도 실제로 자주 사용하는 명령어는 전체 명령어의 10%도 미치지 못함에 착안하여 명령어의 갯수를 줄이고, 그 대신 CPU 인사이드 캐시, 분기 예측 기능, 수퍼스케일러, 비순차 명령 실행, 파이프라이닝, 레지스터 개수 증가등의 본질적인 CPU 성능 개선 방안을 적용한 것입니다. RISC기술은 인텔의 x86계열을 제외한 모든 CPU들, 즉 SUN의 Sparc나 DEC의 Alpha, MIPS의 R계열에 현재 채택되어 있습니다.

사실상 CISC와 RISC의 구분은 모호합니다. 다만, 이전의 아키텍쳐를 계속 발전시켜온 형태의 CPU, 즉 8086부터 발전해온 x86계열을 CISC, 비교적 최근에 개발된 CPU들을 RISC라 부르게 되는 경향이 있습니다. 현재 둘의 경계가 모호해진 이유는 최근의 CISC CPU들이 성능향상의 방안으로 RISC의 기술들을 채용했기 때문입니다. 그러나 현재의 x86의 경우 오래된 아키텍쳐를 계속 발전시켜 왔기 때문에, 칩에 내장된 트랜지스터의 갯수가 순수 RISC칩의 수배에 이르게 되었습니다. 아이맥에 사용되는 G3(PPC-750)의 경우 펜티엄 II의 절반에도 이르지 않는 트랜지스터의 조합으로도 더 나은 성능을 나타냅니다. 최근에 개발된 G4(PPC-7400)은 펜티엄 III의 2/3의 클럭만으로도 3배이상의 성능을 보여줍니다. 이는 아키텍쳐가 메가헤르쯔보다 더 중요하다는 것을 보여주는 단서이기도 합니다. 물론 두말할 것도 없이 인텔은 세계 최대의 CPU 회사이며, 앞으로 x86계열을 계속 발전시켜 나갈 것입니다.

2. PowerPC 603E

파워피시 603e는 PowerPC RISC 구조의 저전력 버전으로서 저전력, 저가격으로 노트북, 데스크톱 컴퓨터에 적합하며 또한 워크스테이션급의 성능을 제공하여 줍니다.



수퍼스케일러 마이크로 프로세서

PPC 603e는 수퍼스케일러 방식으로 설계되어 클럭당 5개의 독립적인 실행유닛으로 3개의 명령을 실행할수 있습니다. (정수2,실수1)

정수 유닛
로드/스토어 유닛
부동소수점 유닛
시스템 레지스터 유닛
분기 처리 유닛
전력소모량

PPC 603e는 2.5v 또는 3.3v의 디자인과 3가지 전력모드(doze, nap, sleep)를 지원합니다. 이는 전력 소모를 줄이는데 기여하며, 미사용중인 유닛은 자동적으로 저전력 상태로 들어갑니다. 이는 노트북 제조에 유용한 기술로 모바일 펜티엄 계열에도 사용되고 있습니다.

캐시 및 MMU 지원

PPC 603e는 Harvard구조의 독립적인 16K 캐시를 가지고 있으며, 이는 인스트럭션에 16K, 데이터에 16K에 할당되어 총 32K의 내부 캐시를 지니게 됩니다. MMU는 4 Petabytes의 가상메모리와 4 Gigabytes의 물리적 메모리를 지원합니다.

3. PowerPC 604E

파워피시 604e는 PowerPC RISC 구조의 32비트 버전입니다. 데스크탑과 워크스테이션, 멀티 프로세싱 시스템에 뛰어난 성능을 발휘합니다. PPC 604e의 구조는 PPC 603e, PPC 740, PPC 750과 호환됩니다.



수퍼스케일러 마이크로 프로세서

PPC 604e는 수퍼스케일러 방식으로 설계되어 클럭당 7개의 독립적인 실행유닛으로 4개의 명령을 실행할수 있습니다. (정수3,실수1)

두 개의 단일-사이클 정수 유닛
한 개의 이중-사이클 정수 유닛
로드/스토어 유닛
부동소수점 유닛
조건 레지스터 유닛
분기 처리 유닛
각 명령어는 비순차적으로 실행가능하며, 동적 분기 예측을 사용하여 명령어 프리페치의 정확성이 향상되었습니다.

캐시 및 MMU 지원

PPC 604e는 Harvard구조의 독립적인 32K 캐시를 가지고 있으며, 이는 인스트럭션에 32K, 데이터에 32K가 할당되어 총 64K의 내부 캐시를 지니게 됩니다. MMU는 4 Petabytes의 가상메모리와 4 Gigabytes의 물리적 메모리를 지원합니다.


4. PowerPC 750(G3)

파워피시 750은 PowerPC RISC 구조의 저전력 32비트 버전입니다. 또한 백사이드 캐시 방식의 L2 캐시 구조가 사용된 최초의 파워피시입니다. 백사이드 캐시가 제거된 PPC 740도 있으나 실제적으로 거의 사용되지 않았습니다. 현재 아이맥과 아이북등에 사용되고 있으며, PPC 603e의 확장버전으로서, 멀티프로세싱을 지원하지 않습니다.



수퍼스케일러 마이크로 프로세서

PPC 750은 수퍼스케일러 방식으로 설계되어 클럭당 6개의 독립적인 실행유닛으로 3개의 명령을 실행할수 있습니다. (정수2,실수1)

두 개의 단일-사이클 정수 유닛
로드/스토어 유닛
부동소수점 유닛
시스템 레지스터 유닛
분기 처리 유닛
전력관리

PPC 750은 603e와 마찬가지로 저전력을 위하여 3가지 전력모드(doze, nap, sleep)를 지원합니다. 이는 전력 소모를 줄이는데 기여하며, 또한 PPC 750부터 온도관리 기능이 추가되어 자체적인 CPU의 온도 체크가 가능합니다.

캐시 및 MMU 지원

PPC 750은 독립적인 32K 캐시를 가지고 있으며, 이는 인스트럭션에 16K, 데이터에 16K에 할당되어 총 32K의 내부 캐시를 지니게 됩니다. 추가적으로 백사이드 캐시방식의 L2캐시가 사용되어 아키텍쳐상의 단점(PPC 604e보다 떨어지는)을 보완합니다. MMU는 4 Petabytes의 가상메모리와 4 Gigabytes의 물리적 메모리를 지원합니다.


5. PowerPC 7400(G4)

파워피시 7400(G4)는 인텔의 Pentem III와 AMD의 Athlon을 제치고 "Component of the Year"로 선정되었습니다. PowerPC RISC 구조의 가장 발전된 버전으로서, 32비트 구조의 코어와 128비트의 AltiVec(Velocity Engine) 벡터 프로세싱 유닛에 의해 데스크탑 환경에 최상의 속도를 제공하여 줍니다. 또한 PPC 750에서 제거되었던 멀티프로세싱을 제공합니다. 더욱 향상된 2MB의 백사이트 캐시를 제공하며 파워피시의 이전 버전과 호환됩니다. 현재 펜티엄 III보다 동일 클럭상에서 2-3배이상 빠른 것으로 알려져 있습니다.



수퍼스케일러 마이크로 프로세서

PPC 7400은 수퍼스케일러 방식으로 설계되어 클럭당 7개의 독립적인 실행유닛으로 3개의 명령을 실행할수 있습니다. (정수3,실수1)

두 개의 정수 유닛
벡터 유닛 (AltiVec or Velocity Engine)
로드/스토어 유닛
배정도 부동소수점 유닛
시스템 유닛
분기 처리 유닛
각 명령어는 비순차적으로 실행가능하며, 동적 분기 예측을 사용하여 명령어 프리페치의 정확성이 향상되었습니다.

알티벡 기술

모토롤라의 알티벡 기술은 파워피시의 영역을 한차원 끌어 높인 것으로 높은 대역폭을 요구하는 처리와 알고리즘 위주의 연산에 대응됩니다. MPEG 인코딩, 멀티미디어 작업, 실시간 3D 작업에 최적의 성능을 발휘합니다. 이는 인텔이 사용하고 있는 32비트의 SIMD(Single Instruction Multiple Data)에 비해 더욱 향상된 것입니다.

전력관리

PPC 7400은 1.8v의 저전력을 사용하며, PPC 603e, PPC 750과 같이 3가지 전력모드(doze, nap, sleep)를 지원합니다. 또한 PPC 750 이후로 사용되는 온도관리 기능을 이용하여 CPU 자체의 온도를 측정할 수 있습니다.

캐시 및 MMU 지원

PPC 7400은 독립적인 32K 캐시를 가지고 있으며, 이는 인스트럭션에 16K, 데이터에 16K에 할당되어 총 32K의 내부 캐시를 지니게 됩니다. 추가적으로 백사이드 캐시방식의 L2캐시가 사용되었으며 2M의 용량을 1:1의 속도로 지원 가능합니다. MMU는 4 Petabytes의 가상메모리와 4 Gigabytes의 물리적 메모리를 지원합니다.

제공되는 버전

현재는 400Mhz부터 500Mhz의 버전이 모토롤라로부터 공급되고 있습니다. 모토롤라는 G4e라는 이름의 향상된 버전을 제공할 예정이며 예상클럭은 780Mhz입니다.


PPC 7400은 0.20미크론 공정에 의해, six-layer metal층으로 구성되어진 7.86mmx10.58mm의 다이 사이즈로 제조됩니다. 1050만개의 트랜지스터가 집적되어 있으며 PPC 750과 마찬가지로 360핀 CBGA(ceramic ball grid array) 형식을 사용합니다.