PowerPC 970

Los procesadores PowerPC 970 , PowerPC 970FX y PowerPC 970MP son CPU PowerPC de 64 bits de IBM , presentadas en 2002. Apple comercializó el 970 como PowerPC G5 para su Power Mac G5 .

Tras crear la arquitectura PowerPC a principios de la década de 1990 mediante la alianza AIM , la familia 970 se creó a través de una colaboración adicional entre IBM y Apple . ^{[ 1 ] [ 2 ]} El proyecto recibió el nombre en clave GP-UL o Giga Processor Ultra Light, donde Giga Processor es el nombre en clave del POWER4 del que se derivó el núcleo. Cuando Apple presentó el Power Mac G5 , declaró que se trataba de un esfuerzo de colaboración de cinco años, con una hoja de ruta multigeneracional. Esta previsión duró poco, ya que Apple tuvo que retractarse de su promesa de entregar un  procesador de 3 GHz tan solo un año después de su presentación. IBM tampoco pudo reducir el consumo de energía a los niveles necesarios para los ordenadores portátiles. Finalmente, Apple solo utilizó tres variantes del procesador.

Los módulos blade JS20/JS21 de IBM , así como algunas estaciones de trabajo de gama baja y servidores System p, se basan en el procesador PowerPC 970. También se utiliza en algunos sistemas embebidos de gama alta, como el Momentum XSA-200 de Mercury. IBM también licencia el núcleo PowerPC 970 para su uso en aplicaciones personalizadas.

El PowerPC 970 es un derivado de un solo núcleo del POWER4 y puede procesar instrucciones PowerPC de 32 y 64 bits de forma nativa. Cuenta con una unidad de precarga de hardware y una unidad de predicción de bifurcaciones de tres vías .

Al igual que el POWER4, el front-end tiene nueve etapas. El PowerPC 970 puede buscar y decodificar hasta ocho instrucciones, enviar hasta cinco a estaciones de reserva, emitir hasta ocho a las unidades de ejecución y retirar hasta cinco por ciclo. Las tuberías de ejecución se alargaron en comparación con el POWER4 para lograr un IPC más alto . Tiene ocho unidades de ejecución: dos unidades aritmético-lógicas (ALU), dos unidades de punto flotante de doble precisión , dos unidades de carga/almacenamiento y dos unidades AltiVec . ^{[ 3 ]}

Una de las unidades AltiVec ejecuta instrucciones de enteros y de punto flotante, y la otra solo instrucciones de permutación. Esta última tiene tres subunidades para instrucciones de enteros simples, enteros complejos y de punto flotante. Estas unidades tienen tuberías de longitud variable: 10 etapas para instrucciones de enteros simples y de permutación, 13 etapas para instrucciones de enteros complejos y 16 etapas para instrucciones de punto flotante. ^{[ 3 ]}

El procesador tiene dos buses unidireccionales de 32 bits de doble velocidad de datos (DDR) (uno para lecturas y otro para escrituras) que se conectan al chip controlador del sistema ( puente norte ) y funcionan a un cuarto de la velocidad del núcleo del procesador. Los buses también transportan direcciones y señales de control, además de datos, por lo que solo se puede alcanzar un porcentaje del ancho de banda máximo (6,4  GB/s a 450  MHz). Dado que los buses son unidireccionales, cada dirección solo puede alcanzar la mitad del ancho de banda total, es decir, 3,2  GB/s. ^{[ 3 ]}

Todas las generaciones de procesadores 970 se fabricaron en la planta de IBM en East Fishkill, Nueva York, sobre un sustrato de cerámica blanca, típico de los procesadores de gama alta de IBM de la época.

El primer PowerPC 970 se fabricó con un  proceso de 130 nm en la semana 20 de 2003. ^{[ 4 ]}

El PowerPC 970FX se fabricó en un  proceso de 90 nm en la semana 25 de 2004, ^{[ 4 ]} con el chip más pequeño.

El PowerPC 970MP tiene dos núcleos en el mismo chip y el doble de caché L2 por núcleo que el 970FX, por lo que su tamaño es mucho mayor. Fue fabricado en la semana 24 de 2005. ^{[ 4 ]}

IBM fabricó dos puentes norte específicos para ordenadores basados ​​en PowerPC 970:

• CPC925 – Diseñado por Apple ^{[ 10 ]} y denominado U3 o U3H (que admite memoria ECC ). Es capaz de admitir hasta dos PowerPC 970 o PowerPC 970FX y cuenta con dos buses de procesador unidireccionales de 550 MHz, un controlador de memoria DDR de 400 MHz , AGP x8 y un túnel HyperTransport de 16 bits a 400 MHz . Se fabricó con un proceso de 130 nm. Además, existía un puente norte U3Lite en desarrollo para el PowerBook G5 que nunca llegó al mercado.     
• El CPC945 , diseñado por IBM y denominado U4 por Apple, es capaz de soportar dos procesadores PowerPC 970MP y cuenta con dos buses de procesador unidireccionales de 625 MHz, dos controladores de memoria que admiten hasta 64 GB de SDRAM DDR2 de 533 MHz con capacidad ECC, una línea PCIe x16 y un túnel HyperTransport de 16 bits a 800 MHz. Está fabricado con un proceso de 90 nm.      

Se canceló un puente norte CPC965. Su lanzamiento estaba previsto para 2007 y se trataba de un puente norte monoprocesador. Sus características incluían un  controlador DDR2 de 533 MHz compatible con hasta 8 GB de memoria ECC, un bus PCIe 8x, Ethernet Gigabit  de cuatro puertos integrada con descarga TCP / UDP IPv4 , puertos USB 2.0 y una interfaz Flash . El puente norte contenía un núcleo PowerPC 405 integrado para proporcionar capacidades de gestión y configuración del sistema. ^{[ 11 ]}

IBM utiliza su bus propietario Elastic Interface (EI) en los módulos.

• Supercomputadoras que utilizan el procesador PowerPC 970:
  • Sistema X
  • Algunos modelos anteriores de superordenadores de la Red Española de Supercomputación utilizaban procesadores PowerPC, como Magerit versión 1 y MareNostrum versión 2.
• Lista de modelos Macintosh agrupados por tipo de CPU.

• "El PPC970 de IBM se convierte en el G5 de Apple". (7 de julio de 2003). Microprocessor Report .
• "IBM toma la delantera". (9 de febrero de 2004). Microprocessor Report .
• "El doblete de IBM para PowerPC". (7 de noviembre de 2005). Microprocessor Report .

• Artículo de Ars Technica, parte I
• Artículo de Ars Technica, parte II
• Manual del usuario del microprocesador RISC IBM PowerPC 970FX
• Comprensión de la arquitectura PowerPC de 64 bits
• ISSCC 2006: IBM PowerPC 970MP
• Documentación de IBM: Microprocesadores PowerPC 9XX