IBM已經(jīng)向Linux基金會發(fā)布了Power Architecture指令集，任何人都可以免費使用它。它是ISA的免費許可，就像RISC-V和其他開源處理器的許可一樣。從現(xiàn)在開始，你可以設(shè)計自己的PowerPC處理器，而無需支付高額的許可費。
對于我們來說，既是好消息也是壞消息。
好消息是，他不花錢!你將獲得一個由IBM設(shè)計的官方CPU，它具有巨大的增長空間。世界上運行速度最快的500臺超級計算機中，有13臺都是基于IBM的Power架構(gòu)。
這也給了RISC-V愛好者一些新的思考。在可訪問性方面，IBM使Power與RISC-V處于相同的地位。它們都是可實現(xiàn)的CPU，真正的軟件支持，免費使用，而且都在Linux基金會的支持下，這意味著沒有人或公司能夠控制它們的命運。
另一方面，對于一個曾經(jīng)自豪的處理器家族來說，這似乎是一個悲哀和屈辱的結(jié)局。這就像羅斯柴爾德家族或洛克菲勒家族在街上乞討。多么強大的人倒下了。IBM的Power架構(gòu)及其面向大眾市場的PowerPC分支，被認(rèn)為是上世紀(jì)90年代的英特爾殺手。IBM、Apple和Motorola(當(dāng)時是飛思卡爾(Freescale)和NXP)聯(lián)合設(shè)計并采用了PowerPC作為RISC的現(xiàn)代替代品，取代了威脅主宰計算機世界的老大x86。(結(jié)果如何……?)
AIM集團(tuán)的每一位成員都做出了一些貢獻(xiàn):蘋果將在其即將推出的高端powermac系列中使用PowerPC，自問世以來一直使用的680×0處理器;IBM提供了它為新的RS/6000商用計算機創(chuàng)建的大部分架構(gòu);摩托羅拉將生產(chǎn)這些芯片，因為它知道自己的68K處理器生產(chǎn)線已經(jīng)走到了盡頭，而它的88K新系列看起來也不太可靠。
PowerPC一度大受歡迎。蘋果是一個引人注目的設(shè)計贏家，但它并不是唯一的贏家。索尼的PlayStation3、任天堂的Wii、Wii U和GameCube、微軟的Xbox 360以及3DO M2都使用了PowerPC處理器。PlayStation、Xbox和任天堂最后一次有共同點是什么?
PowerPC沒有流行起來是在計算機中。除了powermac和一些不起眼的臺式電腦，PowerPC什么也沒做。摩托羅拉將目光從桌面處理器轉(zhuǎn)向嵌入式芯片。IBM(回到銷售微處理器的時候)也做了同樣的事情，生產(chǎn)PowerPC 403、405和相關(guān)的低端設(shè)備。
慢慢地，PowerPC市場出現(xiàn)了分化，高端硅驅(qū)動著IBM iron，低端芯片驅(qū)動著各種嵌入式系統(tǒng)，但沒有什么產(chǎn)品介于兩者之間。這并不是這三巨頭想要的——尤其是摩托羅拉，它一直希望一個明星處理器能重新打入電腦游戲。但，這是不可能的。
從一開始，IBM就開始使用PowerPC進(jìn)行授權(quán)，這與ARM、MIPS、SPARC和其他縮寫架構(gòu)所做的類似操作形成了對比。在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初，為處理器IP授權(quán)是非常流行的，這是大規(guī)模采用的最可靠途徑。但I(xiàn)BM的條款很苛刻，PowerPC許可證比MIPS或ARM的許可證要昂貴得多，而且IBM被認(rèn)為是一個很難纏的合作伙伴。IBM希望將其許可證的數(shù)量控制在較小的范圍內(nèi)，以減少內(nèi)部的競爭。
總共有20多家公司為PowerPC許可證付費，這看起來是一筆不小的數(shù)目，但只有少數(shù)幾家公司如：Applied Micro、思科公司、索尼公司、意法半導(dǎo)體和東芝這些聞名于世或量產(chǎn)可觀芯片的公司。其他許多被授權(quán)的公司都是創(chuàng)新公司，他們希望能趕上PowerPC從未出現(xiàn)過的早期應(yīng)用浪潮。Altera和Xilinx都提供了powerpc版本的FPGA……
聯(lián)盟很快對此進(jìn)行了跟進(jìn)。The Power.Org group (現(xiàn)已倒閉)成立于2004年，OpenPower于2013年開業(yè)?，F(xiàn)在，后者被并入Linux基金會，與RISC-V和其他大大小小的100個項目一起合作。通過將所有權(quán)讓與Linux Foundation, IBM實質(zhì)上放棄了對體系結(jié)構(gòu)的控制，或者至少是對體系結(jié)構(gòu)的許可版本進(jìn)行了控制。IBM的電力系統(tǒng)部門一如既往地強大，并一如既往地致力于基于電力的高端計算機。他們希望新老板不要篡改PowerPC受人喜愛的EIEIO和DARN指令。
但即使采取了所有正確的商業(yè)舉措，PowerPC也無法通過考驗。它從未像我們承諾的那樣在性能上實現(xiàn)step功能，部分原因是早期的PowerPC芯片上市較晚，也可能是英特爾非常擅長利用制造技術(shù)加速其設(shè)備。將PowerPC處理器與x86處理器進(jìn)行比較，PowerPC處理器總是與x86處理器性能相當(dāng)，而且比基于ARM或MIPS的處理器要貴得多。你會選擇哪一個?
壞消息是，這個數(shù)字曾經(jīng)接近200。自那以后，它的主導(dǎo)地位一直在下降。
與RISC-V一樣，新的PowerPC許可允許你訪問完整的指令集體系結(jié)構(gòu)(ISA)，包括在沒有法律風(fēng)險的情況下實現(xiàn)它所需的任何專利權(quán)。你可以自由地以任何你認(rèn)為合適的方式去實現(xiàn)自己的PowerPC處理器。然而，與RISC-V不同的是，沒有現(xiàn)成的IP內(nèi)核供你使用。IBM已經(jīng)演示了運行在Xilinx FPGA上的PowerPC，但它在很大程度上只是一個演示，并不打算作為一個商業(yè)實現(xiàn)。
從數(shù)百萬美元的許可證，到免費使用，在短短幾年內(nèi)。對于PowerPC及其創(chuàng)造者IBM來說，這是一個巨變。但是公司有何選擇?會有什么害處呢?IBM并沒有很多替代方案。該公司可以繼續(xù)要求七位數(shù)或八位數(shù)的授權(quán)費，或者直接放棄，希望PowerPC能在SoC開發(fā)商中趕上它的第二春。此外，由于RISC-V最近獲得了如此多的關(guān)注，在PowerPC完全錯失良機之前已經(jīng)沒有多少時間了。
而免費提供ISA幾乎沒有什么壞處，還有一些潛在的好處。如果PowerPC在硬件用戶和軟件開發(fā)人員方面取得了一些進(jìn)展，這對所有人來說都是好事。PowerPC可能成為下一個RISC-V(或ARM…或8051…或PDP/11…)，并成長為一個受歡迎和良好支持的產(chǎn)品家族。它不太可能像最初設(shè)想的那樣與桌面CPU競爭，但它是一個優(yōu)秀的嵌入式處理器，具有一定的歷史和淵源，并且有一個令人印象深刻的家族樹，這比大多數(shù)免費CPU所能宣稱的還要多。
“電力架構(gòu)的未來從未像現(xiàn)在這樣光明，”OpenPower基金會執(zhí)行董事Hugh Blemings表示。生意好的時候，你不會把價格降到零。不過，對于Power這樣的架構(gòu)來說，對于世界各地的設(shè)計師來說，這是一個不錯的選擇，因為他們現(xiàn)在有了一個重大的新措施要考慮。
你自己的IBM電腦，誰會想到呢?
延伸閱讀
PowerPC架構(gòu)：IBM的一座金礦
除了ARM架構(gòu)，X86架構(gòu)，還有一個我們也不能忽視，那就是IBM的POWER架構(gòu)，雖然由于種種原因它在大家的視線中不再那么光芒四射，但是曾經(jīng)與X86并駕齊驅(qū)的歷史不可抹殺，今天我們就開始詳細(xì)講講POWER和IBM的故事。
在這個世界上，尤其在競爭激烈的IT領(lǐng)域，并不是每一個成功的公司都能被世人敬仰，然而IBM卻做到了這一點。
雖然IBM可以提供小到打印機，大到大型主機的硬件產(chǎn)品以及供這些產(chǎn)品更加穩(wěn)定更加高效的軟件還有完美的各種服務(wù)，但是IBM更希望從人們口中聽到這樣的話：IBM是一個整體解決方案供應(yīng)商。
當(dāng)蘋果電腦公司染指ARM的時候，IBM于1990年，推出了基于RISC系統(tǒng)、運行AIXV3的新產(chǎn)品線RS/6000(現(xiàn)在稱為IBM eServer p系列)。
該系統(tǒng)架構(gòu)后來被稱為Power(即：Power1)，是1991年，由Apple、IBM、Motorola組成的AIM聯(lián)盟所發(fā)展出的微處理器架構(gòu)。Power是整個AIM聯(lián)盟平臺的一部分，并且是到目前為止唯一的一部分。但蘋果電腦自2005年起，將旗下電腦產(chǎn)品轉(zhuǎn)用Intel CPU。
從Power的全稱可以看出其含義：增強RISC性能優(yōu)化架構(gòu)。后來IBM對Power做出了最新的解釋，分別是如下5個詞語的縮寫：
Performance(性能);
Optimization(優(yōu)化);
Wisdom(智能);
Efficiency(高效);
Reliability(可靠)。
PowerPC 處理器有廣泛的實現(xiàn)范圍，包括從諸如 Power4 那樣的高端服務(wù)器CPU 到嵌入式 CPU市場 。PowerPC 處理器有非常強的嵌入式表現(xiàn)，因為它具有優(yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量。除了像串行和以太網(wǎng)控制器那樣的集成 I/O，該嵌入式處理器與臺式機CPU存在非常顯著的區(qū)別。例如：4xx系列 PowerPC 處理器缺乏浮點運算，并且還使用一個受軟件控制的 TLB 進(jìn)行內(nèi)存管理，而不是像臺式機芯片中那樣采用反轉(zhuǎn)頁表。
PowerPC 處理器有 32 個(32 位或 64 位)GPR(通用寄存器)以及諸如 PC(程序計數(shù)器，也稱為 IAR/指令地址寄存器或 NIP/下一指令指針)、LR(鏈接寄存器)、CR(條件寄存器)等各種其它寄存器。有些 PowerPC CPU 還有 32 個 64 位 FPR(浮點寄存器)。
PowerPC 體系結(jié)構(gòu)是 RISC(精簡指令集計算)體系結(jié)構(gòu)的一個示例。因此：所有PowerPC(包括 64 位實現(xiàn))都使用定長的 32 位指令。PowerPC 處理模型要從內(nèi)存檢索數(shù)據(jù)、在寄存器中對它進(jìn)行操作，然后將它存儲回內(nèi)存。幾乎沒有指令(除了裝入和存儲)是直接操作內(nèi)存的。
眾所周知，大型主機是IBM唯一堅持并作為核心的業(yè)務(wù)。而今天所要談及的Power架構(gòu)則是延續(xù)IBM大型主機最主要的整體業(yè)務(wù)。
PowerPC的發(fā)展歷程
關(guān)于Power架構(gòu)的發(fā)展，可以上溯到1980年IBM發(fā)布的第一臺RISC架構(gòu)原型機，此后幾乎每一年，IBM都會推出一款或多款產(chǎn)品，下面按照時間的順序，用一張圖來概括地了解一下Power架構(gòu)的發(fā)展簡史。
Power 架構(gòu)發(fā)展史圖
作為對上圖的補充，本節(jié)結(jié)束后，附加了PowerPC發(fā)展史的大事記，由于內(nèi)容較多，建議讀者酌情閱讀。
關(guān)于Power 架構(gòu)發(fā)展，大體可以概括為如下兩個時間段：
20世紀(jì)90年代
IBM、Apple和Motorola開發(fā)PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多處理器計算機。
此時，PowerPC架構(gòu)的特點是可伸縮性好、方便靈活。第一代PowerPC采用0.6微米的生產(chǎn)工藝，晶體管的集成度達(dá)到單芯片300萬個。
1998年，銅芯片問世，開創(chuàng)了一個新的歷史紀(jì)元。
2000年
IBM開始大批推出采用銅芯片的產(chǎn)品，如RS/6000的X80系列產(chǎn)品。
銅技術(shù)取代了已經(jīng)沿用了30年的鋁技術(shù)，使硅芯片在多CPU的生產(chǎn)工藝達(dá)到了0.20微米的水平，單芯片集成2億個晶體管，大大提高了運算性能;而1.8V的低電壓操作(原為2.5V)大大降低了芯片的功耗，容易散熱，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
芯片業(yè)務(wù)為IBM帶來了豐厚的利潤，同時拓展了自身業(yè)務(wù)的范圍，在小型機市場，正式Power系列處理器力助IBM成為小型機的霸主。
Power助IBM搶占小型機高地
IBM Power系列處理器是IBM這家藍(lán)色巨人的重要產(chǎn)品之一，憑借這柄利器，IBM在小型機市場的華山論劍中力拔頭籌。上圖是權(quán)威咨詢機構(gòu)IDC 09年5月公布的關(guān)于小型機市場份額的數(shù)據(jù)圖。
蘋果放棄power PC的真正原因
蘋果2005年6月宣布終止與IBM和摩托羅拉長期合作關(guān)系時，蘋果CEO Steve Jobs指出，轉(zhuǎn)換芯片架構(gòu)是因為英特爾提供更優(yōu)越的產(chǎn)品藍(lán)圖。
喬布斯當(dāng)時表示：“展望未來，英特爾擁有最強的處理器藍(lán)圖。我們轉(zhuǎn)換至PowerPC已十年了，而我們認(rèn)為，英特爾的技術(shù)會協(xié)助我們在未來十年打造最棒的個人電腦。”
蘋果之所以轉(zhuǎn)換處理器，最常被引述的理由之一，是蘋果不認(rèn)為IBM和Freescale(前身是摩托羅拉芯片制造部門)制造的處理器能提供所需的性能。換言之，蘋果擔(dān)心IBM和摩托羅拉能不能交出具競爭力的筆記本電腦處理器。另一理由是，蘋果想要在電腦上執(zhí)行Windows操作系統(tǒng)。
一位當(dāng)年曾參與跟蘋果談判的IBM前任主管最近表示，除了蘋果公開說明的理由之外，其實還有一大原因?qū)е绿O果改用英特爾處理器。簡單說，就是蘋果希望爭取更劃算的價格。這位消息人士指出，采用IBM芯片讓蘋果付出更高的價錢，這形成一種兩難的處境。IBM必須收取更高的費用，因為經(jīng)濟(jì)規(guī)模比不上英特爾，但蘋果不愿意付更多錢，盡管PowerPC架構(gòu)采用的RISC設(shè)計先天上被視為較優(yōu)越。
2003年時喬布斯是這么說的：“PowerPC G5改變了游戲規(guī)則，這臺64位賽車是全球最快臺式機--我們新款Power Mac G5--的心臟。IBM提供全世界最先進(jìn)的處理器設(shè)計和制造專業(yè)，而這只是長期、建設(shè)性合作關(guān)系的開始。”
但消息人士說，到2005年，蘋果發(fā)覺IBM的技術(shù)在成本上不具競爭力。
對IBM而言，供應(yīng)芯片給蘋果有如挖個財務(wù)黑洞往里跳，因為必須投注巨資研發(fā)芯片組、編譯器及其他支持技術(shù)，卻只能取得大約5%的PC處理器市場。到頭來，這項業(yè)務(wù)很難賺錢。
為什么只有5%?因為蘋果堅持要分散芯片貨源，由IBM與摩托羅拉兩家公司提供。所以，一方面能分得的市場大餅很小，一方面又必須各自投注大量資金，財務(wù)負(fù)擔(dān)顯而易見。相形之下，英特爾一家公司就掌控龐大的市占率。
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