İçeriğe atla

IBM POWER mimarisi

Bir RS/6000 bilgisayarı için IBM POWER işlemci.

IBM POWER, IBM tarafından geliştirilen RISC tabanlı bir komut kümesi mimarisidir. POWER serisi mikroişlemcileri ana işlemci olarak birçok IBM sunucusunda, küçük bilgisayarlarda, iş istasyonlarında ve süper bilgisayarlarda kullanılıyor. POWER3 ve sonrasında gelen POWER mikroişlemci serilerinde tamamıyla 64-bit PowerPC mimarisi uygulanmıştır. POWER3 ve üstü mikroişlemcilerde eski POWER komutları uygulanmamıştır.

IBM, POWER mimarisi ya da türevlerini (tüm PowerPC ve Cell) kullanan geliştiricileri ve üreticileri Power.org topluluğu altında desteklemektedir.

Tarihçe

801 Projesi

1974'te, IBM saniyede en az 300 çağrı kapasitesine sahip büyük bir telefon yönlendirme projesini başlattı. Bu projede her çağrı için 20000 makine komutunun gerçek zamanlı yanıt için gerekli olduğu, böylece işlemci hızının 12 MIPS olması gerektiği görüldü. Bu gereksinim o zaman için çok fazlaydı, fakat işlemcilerin ağır aritmetik işlemler dışında basit giriş-çıkış, dallanma, yazma gibi komutları kullanabilmesinin yeterli olduğu düşünüldü.

Bu basit tasarım düşüncesi, her bir karmaşık işlemin aşamalarını tek bir makine komutuyla yapan ve tüm bu işlemleri tamamlamak için aynı zamana gerek duyması daha sonra RISC adıyla bilinecektir.

1975'te telefon yönlendirme projesi herhangi bir ön ürün alınmadan iptal edildi. Yapılan araştırmalardan elde edilen sonuçlara göre bu proje için üretilecek işlemcinin geleceğe yönelik genel amaçlı bir işlemci olduğu düşünülmüş ve çalışmalar Thomas J. Watson Araştırma Merkezi Bina 801'de devam edilmiştir.

1982 Araştırma Projesi “Cheetah”

Watson Araştırma Merkezindeki 2 yıl içinde 801 tasarımının süper sayıl limitleri keşfedildi, örneğin IBM System/360 Model 91 ve CDC 6600’ de yapılanlara benzer şekilde, başarımı artırmak için çoklu fonksiyon birimlerinin 801 tasarımında kullanılabilirliğini inceledi.

Başarımı artırmak için Cheetah, dallanma, sabit nokta ve kayan nokta birimlerini ayırdı. 801 tasarımında çoklu işlem birimini desteklemek adına birçok değişiklik yapıldı.

"America" Projesi

1985’te AMERICA Mimarisi’ni üretmek amacıyla ikinci nesil RISC mimarisi üzerinde çalışmalara IBM Thomas J. Watson Araştırma Merkezinde başlandı. 1986'da IBM Austin aynı mimariyi temel alarak RS/6000 serisini geliştirmeye başladı.

POWER ve RS/6000

Şubat 1990'da IBM POWER Mimarisini, RISC System/6000 (RS/6000) adıyla birleştirdi. Bu RS/6000'ler POWER istasyon ve POWER sunucu olmak üzere iki sınıfa ayrıldı. RS/6000 işlemcisi 2 seçeneğe sahipti : “RIOS-1” ve “RIOS.9” (ya da diğer adıyla POWER1). RIOS-1’de toplam 11 ayrı çip (komut ön bellek çipi, sabit nokta çipi, kayan nokta çipi, 4 tane veri önbellek çipi, yükleme çipi, 2 tane giriş çıkış çipi ve saat çipi) bulunuyordu. Daha ucuz olan RIOS.9'da toplam 8 ayrı çip (komut önbellek çipi, sabit nokta çipi, kayan nokta çipi, 2 tane veri önbellek çipi, yükleme çipi, giriş çıkış çipi ve saat çipi) bulunuyordu.

POWER2

POWER2, tasarımında kullanılan 2. sabit nokta birimi, 2. kayan nokta birimi ve diğer başarım bileşenleri ile Kasım 1993'te çıktığında en iyi başarıma sahipti.

POWER2 ile birlikte komut kümesine yeni komutlar da eklenmişti

  • Dörtlü kelime yükleme komutları
  • Donanım karekök komutu
  • Kayan noktalı sayıyı tam sayıya çeviren komutlar gibi.

IBM, POWER2'nin tasarımında katıldığı Apple/IBM/Motorola ortaklığından ayrı olarak RS/6000 ve RS/6000 SP2 ürünlerini de destekleyen tek çipli P2SC (POWER2 Super Chip) tasarımını geliştirdi. P2SC zamanının endüstrisinde en büyük ve en yüksek sayıda transistör içeren işlemciydi. Kayan nokta işlemleri üzerindeki başarısı nedeniyle bilimsel araştırmalarda tercih ediliyordu. P2SC 1997'de IBM Derin Mavi adındaki, Dünya Satranç Şampiyonu Gary Kasparov’u yenen bilgisayarın işlemcisi olarak kullanıldı.

POWER3

IBM POWER3 işlemcisini 1998'de piyasaya sürdü. İşlemcinin 2 tane kayan nokta birimi, 3 tane sabit nokta birimi ve iki tane yükleme-saklama birimi bulunuyordu. Sonraki tüm POWER işlemcilerde 64-bit PowerPC ve POWER komut kümeleri kullanıldı.

POWER4

IBM, GIGA-Serisinin ilki POWER4'ü 2001'de piyasaya sürdü. 64 bit işlemci mimarisi ve 64 bit PowerPC komut kümesi kullanılan işlemcinin AS/400 eklentileri bulunuyordu. Bu noktada birkaç eklentiyle PowerPC 2.00 ISA adında yeni bir ISA sürümü çıktı.

POWER5

IBM POWER5'i 2004'te piyasaya sürdü. Bu işlemci 2 threadli eş zamanlı çoklu kullanım desteğiyle 4 mantıksal işlemci olarak çalışır. POWER5 işlemcileri, VIVA kullanarak tek vektör işlemcisi gibi çalışabilir. POWER5 de ISA'ya pek çok komut eklemiştir. POWER5+ daha da fazla komut ekleyerek yeni ISA 2.02'yi ortaya çıkardı.

POWER6

POWER6 21 Mayıs 2007'de piyasaya sürüldü. POWER serisine VMX eklendi. VIVA'dan sonra gelen VIVA-2 kullanıldı. Çift çekirdek tasarımına sahip işlemci 65 nm de 4.7 GHz hıza erişti. İşlemci POWER5 ile aynı miktarda güç tüketerek iki kat daha çok başarım göstermiştir.

POWER7

POWER7 Peta Serisinin ilk ürünüdür ve 2010 yılında piyasaya sürülmüştür.

Stanford Üniversitesi'nde düzenlenen Hot Chips konferansında tanıtılan ve 45 nm. üretim teknolojisi ile üretilen Power7 işlemcisinin 4Ghz. hızında çalışacağı öngörülüyor. Fakat buna rağmen 4.7 Ghz hızında çalışmakta olan bir önceki Power6 işlemcisinden çoklu iş parçacıklı işlemlerde daha iyi performansa sahip olacağı düşünülüyor.

Dahili 8 çekirdek, 32Mb eDRAM gibi göz dolduran teknik özelliklere sahip olacak olan Power7 işlemcisinin dahili 4 kanal DDR3 Bellek denetleyicisi sayesinde 300Gb/s. gibi yüksek bellek bant genişliğine ulaşacağı tahmin ediliyor.

POWER8

IBM tarafından Nisan ayında dünyaya duyurulan en yeni IBM işlemcisi. 22 nm teknolijisi ile üretilen Power8 işlemcisi, 12 çekirdeğe sahiptir. Her bir çekirdeğinde 512 Kb L2 SRAM ve 8 MBb L3 EDRAM içeren Power8 toplam 6 Mb L2 ve 96 Mb L3 chache barındırmaktadır. 230Gbs hızında 1Tb DRAM desteği sağlıyor. IBM'in yaptığı açıklamaya göre Power8 işlemcileri kıyaslanabilir x86 mimarisine sahip işlemcilere göre Büyük Veri hesaplamalarında 50 ila 1.000 kat daha hızlı işlem gücüne sahiptir.

Kullanıldığı yerler

IBM Gekko işlemcisi PowerPC 750CXe, Nintendo GameCube'de kullanıldı. Gekko'nun üst versiyonu Broadway ise Nintendo Wii için yapıldı.

Cell işlemcisi POWER mimarisi kullanılarak üretildi. İşlemcide bağımsız 8 vektör işlemcisi bulunuyor. İşlemci Sony Playstation 3'te, Toshiba'nın dijital TV sistemlerinde ve IBM'in yüksek performans bilgisayarlarında kullanılıyor.

Microsoft'un oyun konsolu Xbox 360, vektör birimi 3.2 GHz saat hızında PowerPC Xenon işlemcisi kullanıyor.

İlgili Araştırma Makaleleri

MIPS, Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages, MIPS teknolojileri adlı firma tarafından 1985 yılında geliştirilmiş indirgenmiş komut kümesi türü bir mikroişlemci mimarisidir.

<span class="mw-page-title-main">Macintosh</span> dizüstü ve masaüstü bilgisayarlara yönelik geliştirilen işletim sistemi

Macintosh, kısaca Mac olarak bilinen ve adını McIntosh Amerikan 1949 ses firmasından alan patent sorunu yaşamamak için Macintosh olarak yazılan, kişisel bilgisayar üreten Apple Computer Inc.'in bir ürünüdür. Ürün yelpazesi 1984 yılında başlamış ve piyasada fare ve grafik arayüz kullanan ilk başarılı bilgisayar serilerinden biri olmuştur. Bu başarıdan dolayı, 1986 yılından itibaren şirketin Lisa, Apple II, Apple III gibi yelpazeleri sonlandırılıp tüm bilgisayarları Macintosh serisi altında toplanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Merkezî işlem birimi</span> bir bilgisayar programının talimatlarını, talimatlar tarafından belirtilen temel aritmetik, mantıksal, kontrol ve giriş/çıkış (G/Ç) işlemlerini gerçekleştirerek yürüten ve diğer bileşenleri koordine eden bir bilgisayar içindeki elektro

Merkezî işlem birimi, dijital bilgisayarların veri işleyen ve yazılım komutlarını gerçekleştiren bölümüdür. Çalıştırılmakta olan yazılımın içinde bulunan komutları işler. Mikroişlemciler ise tek bir yonga içine yerleştirilmiş bir merkezî işlem birimidir. 1970'lerin ortasından itibaren gelişen mikroişlemciler ve bunların kullanımı, günümüzde MİB teriminin genel olarak mikroişlemciler yerine de kullanılması sonucunu doğurmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Intel 80286</span>

Intel 80286 veya i286, 8086/8088'dan sonraki intel işlemcisidir.

İndirgenmiş Buyruk Küme Bilgisayar, işlemci tasarım alanında 1980'li yıllarda önerilen ve giderek CISC'in yerini alan bir buyruk kümesi mimarisidir.

ARM mimarisi RISC tabanlı bir işlemci mimarisidir. Genel itibarıyla düşük güç tüketimi, diğer RISC tabanlı işlemcilere göre yüksek performanslı oluşu ve x86-x64 işlemcilere göre daha hesaplı olmasından dolayı gömülü sistemlerde, taşınabilir aygıtlarda kullanılan yongasetlerinin dizaynında tercih edilir. 32 ve 64 bit modelleri bulunur.

<span class="mw-page-title-main">Intel 8086</span> Intel tarafından geliştirilmiş bir mikroişlemci yongasıdır

8086 Intel tarafından geliştirilmiş, x86 mimarisi 'nin gelişmesine yol açan 16-bit mimarisinde bir mikroişlemci yongasıdır. Intel tarafından 8086 tasarımının geliştirmesine 1976 yılı baharında başlanmış ve 1978 yılı yaz aylarında ilk çip piyasaya sürülmüştür. 1979 yılında piyasaya sürülen Intel 8088, daha ucuz ve az sayıda çevre birimi kullanımına olanak veren, ayrıca IBM PC tasarımında kullanılan 8254 CTC, 8255 PIO ve 8259 PIC gibi 8080-ailesi çevre birimleri ile uyumlu olacak şekilde 8-bitlik bir data bus eklenerek hafifçe modifiye edilmiş bir versiyondur. İlave olarak daha basit ve ucuz PCB tasarımı gerektirmekte ve daha az sayıda DRAM çipine gereksinim duymaktadır. Intel 8088 orijinal IBM PC tasarımında kullanılan işlemci olması özelliğiyle de kayda değerdir.

<span class="mw-page-title-main">PowerPC</span>

PowerPC, AIM olarak bilinen Apple-IBM-Motorola ittifakının 1991'de geliştirdiği bir RISC mikroişlemcisidir. Genel olarak kişisel bilgisayarlar içindir. PowerPC merkezi işlem birimleri (CPU) gömülü (embedded) ve yüksek performans işlemcileri olduğu için popüler olmuştur. PowerPC 1990'da AIM' in ve PReP'in temel taşı oldu, fakat mimari Apple'ın Macintosh'unun 1994–2006 modellerinde daha başarılı bulundu.

<span class="mw-page-title-main">Mikroişlemci</span> ana işlem biriminin fonksiyonlarını tek bir yarı iletken tümdevrede birleştiren programlanabilir sayısal elektronik bileşen

Mikroişlemci, işlemci olarak da bilinen, merkezî işlem biriminin (CPU) fonksiyonlarını tek bir yarı iletken tüm devrede (IC) birleştiren programlanabilir bir sayısal elektronik bileşendir.

<span class="mw-page-title-main">Bilgisayar mimarisi</span>

Bilgisayar mimarisi, en küçüğe ve en başarılıya ulaşmayı hedeflerken aynı zamanda maliyeti de göz önünde bulundurduğu için sanat ve bilimin ortak buluştuğu nokta olarak da tanımlanır. Bilgisayar Mimarisi, bilgisayar parçalarının iç yapıları ve aralarındaki haberleşme bağlantıları ile ilgilidir.

<span class="mw-page-title-main">Itanium işlemcisi</span>

Itanium işlemcisi, Intel firmasının 64-bit işlemci ailesinden olup IA-64 mimarisi kullanan işlemcilerinin devamı olarak bilinir. Itanium ve Itanium2 olarak sunulan bu işlemci ilk olarak Ekim 2001'de piyasaya sürülmüştür. Itanium işlemcilerin asıl hedefi yüksek performansa sahip bilgisayarlardı. Bu işlemcinin mimarisinin gelişimi ilk olarak Hewlett-Packard tarafından yapılmıştır ve devamında ise Intel ve Hewlett-Packard ortak olarak birlikte gerçek Itanium mimarisini geliştirmişlerdir.

Çok çekirdekli işlemci, ikiden fazla işlemciden (çekirdek) oluşan bir hesaplama birimi. Bilgisayarlarda temel komut kümesi işlemlerini gerçekleştirir.

Çok uzun buyruk kelimesi, buyruk düzeyindeki paralelliğin avantajından yararlanmak için geliştirilmiş bir işlemci tasarımıdır. Her buyruğu arka arkaya çalıştıran işlemciler, işlemci kaynaklarını verimsiz bir şekilde kullanabilmekte ve bu durum da başarımın düşmesine neden olmaktadır. Başarım, sıralı çalışan buyrukların çalıştırılma basamaklarında farklı aşamalarda olmasıyla veya aynı anda birden fazla buyruğun birbirinden bağımsız olarak çalıştırılmasıyla arttırılabilir. Bu yöntemlerin daha da iyileştirilmesi, buyrukların programdaki sırasından farklı bir sırada çalıştırılması ile sağlanabilir; bu yönteme de Sırasız yürütüm denir.

<span class="mw-page-title-main">Motorola 68000</span>

Motorola 68000, 16/32 bitlik CISC mikroişlemcisidir ve 1979'da Motorola Semiconductor Ürünleri Bölümü tarafından üretilmiştir

<span class="mw-page-title-main">Penryn (mikroişlemci)</span>

Penryn; Core 2 Solo, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Pentium ve Celeron olarak çeşitli konfigürasyonlarla satılan bir Intel işlemcisinin kod adıdır.

Tremont; Intel tarafından yapılan yongada sistemlerde kullanılan düşük güç tüketen Atom, Celeron ve Pentium Silver markalı işlemcileri için bir mikromimaridir ve Goldmont Plus'un halefidir. Intel, 10 nm üretim işlemiyle üretilen Tremont çekirdeği bulunan Elkhard Lake platformunu 23 Eylül 2020'de resmen duyurmuştur. Intel, 10 nm üretim işlemiyle üretilen Tremont çekirdeği bulunan başka bir platformu Jasper Lake'i ise 11 Ocak 2021'de resmen duyurmuştur.

Goldmont Plus, Intel tarafından üretilen yongada sistemlerde kullanılan düşük güç tüketen Atom, Celeron ve Pentium Silver markalı işlemciler için bir mikromimaridir. 14 nm üretim işlemiyle üretilen Goldmont Plus çekirdeği bulunan Gemini Lake platformu, 11 Aralık 2017'de resmi olarak duyurulmuştur. Intel, 4 Kasım 2019'da Gemini Lake Refresh platformunu duyurmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Intel MCS-48</span>

Intel'in ilk mikrokontrolcüsü olan MCS-48, mikrokontrolcü (mikrodenetleyici) serisi, ilk olarak 1976'da piyasaya sürülmüştür. Bu ailenin ilk üyeleri; 8048, 8035 ve 8748'dir. 8048, ailede muhtemelen en çok öne çıkan üyedir. Bu aile, ilk olarak NMOS teknolojisi kullanılarak üretilmiştir. Bu aile, 1980'lerin başlarında CMOS teknolojisyle mevcut hale gelmiştir. Bu aile, halen kullanıldığı eski tasarımların desteklenmesi için 1990'larda üretilmeye devam edilmiştir.

Uygulamaya özel komut seti işlemcisi (UÖKİ) veya ASIP, yongada sistem tasarımında kullanılan bir bileşendir. Aynı zamanda bir tasarım yöntemi olarak kullanılır. Bir UÖKİ'nin komut seti, belirli bir uygulamaya fayda sağlayacak şekilde uyarlanmıştır. Çekirdeğin özelleşmesi, genel amaçlı bir CPU'nun esnekliği ve bir ASIC'in performansı arasında denge sağlar.

Bilgisayar mimarisinde 32-bit bilgi işlem, 32-bit birimlerde veriyi işleyen işlemci, bellek ve diğer önemli sistem bileşenlerini içeren bilgisayar sistemlerine verilen addır. Daha küçük bit boyutlarıyla karşılaştırıldıklarında, 32-bit bilgisayarlar daha büyük hesaplamaları daha verimli yapabilir ve bir işlemci saat döngüsünde daha fazla veriyi işleyebilir. Tipik 32-bit kişisel bilgisayarlar ayrıca 32-bit adres veriyoluna sahiptir ve önceki nesil sistem mimarilerinin izin verdiği miktardan çok daha fazla olan 4 GB'a kadar RAM'e erişime izin verir.