نظرة على بنية Power

بنية Power هو مصطلح عام لوصف مجموعات تعليمات متشابه للمعالجات RISC ( معالجات RISC تدعم مجموعات صغيرة من التعليمات حتى تحافظ السرعة العالية للمزيد انظر هنا ) يتم تطويرها و تصنيعها من قبل شركات مثل IBM و Freescale و AMCC و Tundra و PA Semi ، السلطة المتحكمة بهذه البنية هي Power.org التي تضم أكثر من 40 شركة و منظمة. بنية Power هو وصف فضفاض لاسم أسرة تضم وصف بنية المعالج و البرمجيات و toolchain و المجتمع و الأجهزة الجاهزة للاستعمال. لمحة تاريخية بدأت بنية Power في شركة اي بي ام في أواخر عام 1980م ، عندما أرادوا بينة RISC عالية الأداء لمجموعتهم المتوسطة من الخوادم و محطات العمل ، فكانت النتيجة " بنية POWER" (لاحظ أن POWER تختلف عن Power) الذي تم تنفيذه لأول مرة في عام 1990 في حواسيب RISC System/6000 الذي عرفت لاحقا باسم RS/6000 ، لقد كان عبارة عن معالج RIOS بـ 11 شريحة و الذي أصبح يعرف باسم POWER1 ، لقد تطور معالج RISC ذو شريحة واحد (RSC ) من معالج RIOS . وفي عام 1992م كونت Apple و Motorola و IBM تحالف AIM لتطوير نسخة للتصنيع الضخم من معالج POWER ، فكانت النتيجة " بنية PowerPC" و هي عبارة عن نسخة معدلة من بنية POWER ، و تم تنفيذ هذه البنية الجديدة في معالج PowerPC 601 في 1993م - معتمدين بحد كبير على RSC - التي وجدت طريقها في حواسيب أبل Power Mac و أنظمة أي بي ام RS/6000 . وفي نفس الوقت واصلت IBM تطوير بنية POWER لأنظمة RS/6000 مما أسفر عن معالج POWER2 ذو ثمانية شرائح في عام 1993م و نسخة ذات شريحة واحدة سميت P2SC " POWER2 Super Chip" في عام 1996م. في أوائل 1990م سعت IBM لاستبدال بنية CISC ببنية RISC في حواسيب المتوسطة AS/400 ، و تم تطوير هذه البنية تحت مسمى التطويري أمازون و الذي أصبح يشار إليه في وسط المهندسين الذي يعملون على المشروع باسم PowerPC-AS ("Advanced Series" أو "Amazon Series") ، و الذي كان مقررا أن يكون منصة خادم متعدد المعالجات معتمدا على RSC ، وفي الوقت الذي واصل الباحثون في مختبرات البحوث في شركة IBM تطوير RSC ليدعم الربط الداخلي مع معالج64 بت و إضافة مزايا مخصصة لأنظمة AS/400 ، انضم مطور أنظمة RS/6000 ليضيفوا بعض من مزايا POWER2 ، مما انتهى بهم المطاف إلى خط RS64 لمعالجات 64 بت في عام 1997م ، و التي استعملت في أنظمة AS/400 و RS/6000 . واصلت تحالف AIM تطوير PowerPC من عام 1995م إلى 1997م و أطلق الجيل الثاني من معالجات PowerPC :

• PowerPC 602 الموجهة لمنصات الألعاب

• PowerPC 603 الموجهة للأجهزة المضمنة و الحواسيب المحمولة

• PowerPC 604 الموجهة لمحطات العمل

• PowerPC 620 معالجات 64بت عالية الأداء موجهة للخوادم.

ولكن لم تحصلت معالجات 602 و 620 على الانتشار الواسع ، بينما حصلت معالجات 603 و 604 و الإصدارات التي تلتهما على شعبية واسعة في ميادينها ، وقامت شركة IBM و موتورولا بإنشاء توسيع " Book E" لمعالجات PowerPC لتستعملها في التطبيقات المضمنة : معالجات PowerQUICC لموتورولا و عائلة PowerPC 400 لـ IBM . ثم اطلق التحالف في عام 1997م أخر جهوده بالجيل الثالث PowerPC 750 ، بعد ذلك ذهبت شركة IBM و موتورولا كلا على طريقتها في تطوير بنية PowerPC ، لقد انتشرت معالجات الجيل الثالث G3 انتشار واسع في الحواسيب و الأجهزة المضمنة ، و حافظت IBM على نمو عائلة 750 في السنوات التالية ، واختار شركة موتورولا التركيز على السوق الأجهزة المضمنة بتصاميم PowerPC SoC و ما أطلقوا عليه الجيل الرابع PowerPC : PowerPC 7400 الذي يتضمن وحدة SIMD: Altivec . وفي عام 1998م جاء POWER3 الذي وحد بنى PowerPC و POWER2 ، ولكن استخدمته شركة IBM فقط في خوادمها RS/6000. و في عام 1999م جاء " PowerPC G4" و استعملته شركة أبل في بناء محطات العمل و الحواسيب المحمولة ، بالإضافة إلى العديد من الشركات في سوق الاتصالات. وشهد عام 2000م أخر تطبيق لبنية PowerPC-AS ( RS64-IV) في أنظمة AS/400 و RS/6000 ، و التي أعيد تسميتها الآن eServer iSeries و eServer pSeries على التوالي ، وقامت شركة IBM بصنع معالج Gekko لتستعمل في طرفية الألعاب نينتتدو والذي يستند على PowerPC 750CXe ، وقامت أيضا ببناء Rivina معالج 64بت تجريبي الذي أصبح أول معالج دقيق يتجاوز حاجز 1 جيجاهرتز . وفي عام 2001م أدخلت شركة IBM معالج POWER4 الذي وحد و استبدل بنى PowerPC-AS و POWER3 ، وفي عام 2002 كانت شركة أبل بحاجة ماسة إلى معالج PowerPC عالي الأداء و أقنعت شركة IBM بصنع PowerPC 970 ذو 64 بت ، ووصفته شركة ابل بالجيل الخامس لـ PowerPC أو G5 ، لقد كان مشتقا من POWER4 ولكن كانت تنقصه بعض المزايا الموجهة للخوادم ، و لقد استخدمته شركة ابل و IBM المعالج 970 بالإضافة إلى بعض التطبيقات المضمنة عالية الأداء . وفي عام 2004م دشنت شركة IBM POWER5 و السنة التي بعدها دشنت POWER5+ ، وفي عام 2005م تم تأسيس Power.org بواسطة شركة IBM و 15 شركة أخرى كمنظمة مهمتها تطوير و تعزيز المنتجات التي تعمد على بينة Power . و شهد 2005م أيضا مواصفات معالج الخلية ، و الذي طور بالتشارك بين شركة IBM و سوني و توشيبا لمدة اربع سنوات ، والذي استعمل بشكل أساسي لبلاي ستشن 3 من شركة سوني ، و هو يستخدم نواة واحدة من بنية Power ذت 64 بت ، بالإضافة إلى 8 أنوية SIMD تسمى SPE، و كذلك كشفت عن معالج زينون ( معالج 64بت ثلاثي النواة) الذي استخدمته شركة مايكروسوفت في Xbox 360 ، و بمعالج 32بت Broadway المعتمد على بينة PowerPC التي تستعمله نينتندو في منصة Wii ، وضعت شركة IBM بنية Power في أهم ثلاث منصات ألعاب المنتمية إلى الجيل السابع. وفي مايو 2007 أطلق IBM معالجها الفائق POWER6 التي تصل سرعته إلى 4.6 جيجا هرتز مضاعفا أداء سلفه POWER5 ، و في نفس اليوم أعلنت AMCC عن معالجها المضمن Titan عالي الأداء ، حيث تصل سرعته إلى 2 جيجاهرتز و يستهلك القليل من الطاقة و الذي سيتوفر في عام 2008م. و هذا مخطط يشرح مراحل تطور معالجات بنية Power ووفقا لقائمة TOP-500 فإن سبعة من عشرة أسرع الحواسيب الفائقة السرعة في العالم و 21 من 50 أسرع حاسوب تستعمل تقنية IBM تقوم على بنية Power ، و من أسرع عشرة حواسيب أربعة تستعمل معالجات بنية Power كعناصر حساب و ثلاثة تستخدمهم كمعالجات اتصال. الترخيص تعتبر تقنية بنية Power تقنية مغلقة ، ولكن مفتوحة لمنح التراخيص للأطراف الثالثة ، الشركات يمكن أن تختار ترخيص لأي شيء من نواة واحد محددة سلفا إلى أسرة كاملة من منتجات بنية Power ، و تقوم IBM بإعطاء تراخيص عن كيفية تنفيذ أنوية بنية Power ذات 32 بت و 64 بت على شكل تصاميم جاهزة أو طريقة تصميمها ، وتقوم بذلك مباشرة أو عن طريق أحد شركائها في مركز تصميم Power مثل HCL Technologies أو Synopsys . و الشركات التي رخصت لتصميم معالجتها الخاصة بالاعتماد على بينة Power تضم Tundraو AMCC و HCL و Culturecom و PA Semi و Xilinxو Microsoftو Rapportو Sonyو Honeywellو Toshiba و Cray. التطبيقات المعالجات معالجات PowerPC من IBM و Freescale و Tundra و AMCC و PA Semi و Atmel و غيرها. معالج PowerQUICC من Freescale معالجات POWER من IBM معالجات BlueGene/L للحواسيب فائقة السرعة من IBM معالج الخلية من IBM و Sony و Toshiba معالج Virtex FPGAs من Xilinx معالج V-Dragon CPU من Culturecom معالج Kilocore1025 من Rapport باستعمال تقنية Kilocore معالجات الإتصالات SeaStar و SeaStar2 في الحواسيب فائقة السرعة Cray XT3 و XT4 الأنظمة خوادم System i و System p و الحاسوب الفائق BlueGene من IBM حواسيب PowerMac و iBook و PowerBook من شركة أبل منصة العملPegasos/Open Desktop وحاسوب EFIKA المعتمد على PowerPC من شركة Genesi سلسلة TiVo 1 DVR حاسوب Cell BE و الحواسب المعتمدة على PowerPC من شركة Mercury منصة GameCube ومنصة الألعاب Wii من نينتندو منصة Xbox 360 من مايكروسوفت منصة PlayStation 3 من سوني منصات تقوية الإشعاع RAD6000 و RAD750 من BAE Systems لاستخدامها في الفضاء. لروتورات من Cisco طابعات ، والسيارات ، والطائرات ، والتصوير الطبي ، ومعدات الاتصالات ، والمركبات الفضائية ، الخ من طائفة واسعة من الشركات. أنظمة التشغيل لينكس من مختلف البائعين لينكس Yellow Dog من Terra Soft المتخصصة في العتاد المبني على بنية Power لينكس MkLinux من شركة أبل بالإعتماد على نواة Mach micro kernel نظام NetBSD و OpenBSD و FreeBSD و OpenDarwin نظام Mac OS التقليدي و Mac OS X من شركة أبل. نظام OS/2 و AIX و i5/OS من شركة أبل IBM نظام Solaris من شركة صن مايكروسستم و OpenSolaris نظام Windows NTمن شركة مايكروسوفت نظام Plan 9 من مختبرات Bell نظام BeOS من شركة Be Inc. نظام OS-9 من RadiSys نظام eCos open source RTOS نظام INTEGRITY من Green Hills Software نظام VxWorks من Wind River نظام QNX نظام LynxOS من LynuxWorks نظام OSE من ENEA نظام MorphOS من MorphOS Team نظام AmigaOS 4 من Hyperion Entertainment المصدر : ويكيبديا أشجع على نقل هذه المقالة إلى الويكيبديا العربية لمن أراد