PowerPC 7xx

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PowerPC 7xx es una familia de microprocesadores PowerPC de 32 bits de tercera generación diseñados y fabricados por IBM y Motorola (que se separó como Freescale Semiconductor y fue adquirida por NXP Semiconductors ). Esta familia se llama PowerPC G3 por Apple Computer (posteriormente Apple Inc. ), que la presentó el 10 de noviembre de 1997. Se han utilizado varios microprocesadores de diferentes proveedores bajo el nombre "PowerPC G3". Dichas designaciones se aplicaron a computadoras Mac como la PowerBook G3 , las iMacs multicolores , iBooks y varias computadoras de escritorio, incluidas las Power Macintosh G3 beige y azul y blanca . Los bajos requisitos de energía y el tamaño pequeño hicieron que los procesadores fueran ideales para computadoras portátiles y el nombre vivió sus últimos días en Apple en la iBook .

La familia 7xx también se utiliza ampliamente en dispositivos integrados como impresoras, enrutadores, dispositivos de almacenamiento, naves espaciales ^[1] y consolas de videojuegos. La familia 7xx tenía sus defectos, a saber, la falta de compatibilidad con SMP y capacidades SIMD y una FPU relativamente débil . La gama de procesadores 74xx de Motorola retomaba lo que dejaba el 7xx.

Los procesadores PowerPC 7xx se han fabricado principalmente en el rango de litografía de 250 nm a 100 nm.

Los PowerPC 740 y 750 (nombre en código Arthur) ^[2] se introdujeron a finales de 1997 como un reemplazo evolutivo del PowerPC 603e . Las mejoras incluían un bus de sistema 60x más rápido (66 MHz), cachés L1 más grandes (32 KB de instrucciones y 32 KB de datos), una segunda unidad de enteros, una unidad de punto flotante mejorada y una frecuencia de núcleo más alta. El 750 tenía soporte para un caché L2 unificado externo opcional de 256, 512 o 1024 KB. El controlador de caché y las etiquetas de caché están en el chip. Se accedía al caché a través de un bus dedicado de 64 bits.

Los modelos 740 y 750 incorporaron predicción de bifurcación dinámica y una caché de instrucciones de destino de bifurcación de 64 entradas (BTIC). La predicción de bifurcación dinámica utiliza el resultado registrado de una bifurcación almacenada en una tabla de historial de bifurcación (BHT) de 512 entradas por 2 bits para predecir su resultado. La BTIC almacena en caché las dos primeras instrucciones en un destino de bifurcación.

Los modelos 740/750 tenían 6,35 millones de transistores y fueron fabricados inicialmente por IBM y Motorola en un proceso de fabricación basado en aluminio. La matriz medía 67 mm2 ^a 0,26 μm y alcanzaba velocidades de hasta 366 MHz con un consumo de 7,3 W.

En 1999, IBM fabricó versiones en un proceso de 0,20 μm con interconexiones de cobre , lo que aumentó la frecuencia hasta 500 MHz y redujo el consumo de energía a 6 W y el tamaño del chip a 40 ^mm2 .

El 740 superó ligeramente al Pentium II , con un consumo de energía mucho menor y una matriz más pequeña. La caché L2 fuera de la matriz del 750 aumentó el rendimiento en aproximadamente un 30% en la mayoría de las situaciones. El diseño tuvo tanto éxito que rápidamente superó al PowerPC 604e en rendimiento de números enteros, lo que provocó que se descartara un sucesor planeado del 604.

El PowerPC 740 es totalmente compatible con el 603, lo que permite actualizaciones al PowerBook 1400, 2400 e incluso a un prototipo PowerBook 500/G3. El 750 con su bus de caché L2 requería más pines y, por lo tanto, un encapsulado diferente, una matriz de rejilla de bolas (BGA) de 360 ​​pines.

El PowerPC 750 se utilizó en muchos ordenadores de Apple, incluido el iMac original .

El RAD750 es un procesador reforzado con radiación , basado en el PowerPC 750. Está diseñado para usarse en entornos de alta radiación , como los que se experimentan a bordo de satélites y otras naves espaciales . El RAD750 se lanzó a la venta en 2001. Las naves espaciales Mars Science Laboratory ( Curiosity ), Mars Reconnaissance Orbiter y Mars 2020 ( Perseverance ) tienen un RAD750 a bordo. ^[3]

El procesador tiene 10,4 millones de transistores, está fabricado por BAE Systems utilizando un proceso de 250 o 150 nm y tiene un área de matriz de 130 mm ² . Opera entre 110 y 200 MHz. La CPU en sí puede soportar de 200.000 a 1.000.000 de rads y rangos de temperatura entre −55 y 125 °C. El empaquetado y las funciones lógicas del RAD750 tienen un precio de más de 200.000 dólares estadounidenses ^{[ cita requerida ]} : el alto precio se debe principalmente a las revisiones de endurecimiento de la radiación en la arquitectura y fabricación del PowerPC 750, los estrictos requisitos de control de calidad y las pruebas extendidas de cada chip de procesador fabricado.

En 1998, Motorola revisó el diseño del 740/750 y redujo el tamaño de la matriz a 51 mm2 ^gracias a una nueva fabricación basada en aluminio de 0,22 μm. Las velocidades aumentaron hasta los 600 MHz. El 755 se utilizó en algunos modelos de iBook . Después de este modelo, Motorola decidió no seguir desarrollando los procesadores 750 a favor de su procesador PowerPC 7400 y otros núcleos.

IBM continuó desarrollando la línea PowerPC 750 y presentó el PowerPC 750CX (nombre en código Sidewinder) en 2000. Tiene una caché L2 en chip de 256 KiB; esto aumentó el rendimiento al tiempo que redujo el consumo de energía y la complejidad. A 400 MHz, consumía menos de 4 W. El 750CX tenía 20 millones de transistores, incluida su caché L2. Tenía un tamaño de chip de 43 mm2 ^a través de un proceso de cobre de 0,18 μm. El 750CX solo se utilizó en una revisión de iMac y iBook.

El 750CXe (nombre en código Anaconda), presentado en 2001, es una revisión menor del 750CX para aumentar su velocidad de reloj a 700 MHz y el bus de memoria de 100 MHz a 133 MHz. El 750CXe también presenta un rendimiento de punto flotante mejorado con respecto al 750CX. ^[4] Varios modelos de iBook y el último iMac basado en G3 tienen este procesador.

Una versión de costo reducido del 750CXe, llamada 750CXr, tiene frecuencias más bajas.

Gekko es el procesador central personalizado de IBM para la consola de juegos Nintendo GameCube . Basado en un PowerPC 750CXe, añade alrededor de 50 instrucciones nuevas y una FPU modificada capaz de realizar algunas funciones SIMD . Tiene 256 KiB de caché L2 en la matriz, opera a 486 MHz con un bus de memoria de 162 MHz y está fabricado por IBM en un proceso de 180 nm. El tamaño de la matriz es de 43 mm ² .

El 750FX (nombre en código Sahara) llegó en 2002 y aumentó la frecuencia hasta 900 MHz, la velocidad del bus a 166 MHz y la caché L2 en chip a 512 KiB. También presentó una serie de mejoras en el subsistema de memoria: un controlador de bus 60x mejorado y más rápido (200 MHz), un bus de caché L2 más amplio y la capacidad de bloquear partes de la caché L2. ^[4] Se fabrica utilizando una fabricación basada en cobre de 0,13 μm con tecnología de silicio sobre aislante y dieléctrico Low-K . 750FX tiene 39 millones de transistores, un tamaño de chip de 35 mm2 ^y consume menos de 4 W a 800 MHz con cargas típicas. Fue el último procesador tipo G3 utilizado por Apple (empleado en el iBook G3).

Está disponible una versión de baja potencia del 750FX llamada 750FL.

El 750FX impulsa el vehículo tripulado multipropósito Orion de la NASA . ^[5] Orion utiliza la computadora de vuelo de Honeywell International Inc. construida originalmente para el avión de pasajeros 787 de Boeing.

El 750GX (cuyo nombre en código era Gobi), presentado en 2004, era un procesador 7xx de IBM. Tiene una memoria caché L2 de 1 MB en chip, una frecuencia máxima de 1,1 GHz y admite velocidades de bus de hasta 200 MHz, entre otras mejoras en comparación con el 750FX. Se fabrica mediante un proceso de 0,13 μm con interconexiones de cobre, dieléctrico de baja K y tecnología de silicio sobre aislante . El 750GX tiene 44 millones de transistores, un tamaño de chip de 52 mm2 ^y consume menos de 9 W a 1 GHz con cargas típicas.

Está disponible una versión de bajo consumo del 750GX, llamada 750GL.

750VX (nombre en código "Mojave") es una versión rumoreada, no confirmada y cancelada de la línea 7xx. Sería la versión más potente y con más funciones hasta la fecha, con hasta 4 MB de caché L3 fuera del chip, un bus frontal DDR de 400 Mhz y la misma implementación de AltiVec utilizada en el PowerPC 970. Se esperaba que alcanzara una velocidad de reloj de hasta 1,8 GHz (comenzando con 1,5 GHz) y se informó que tenía etapas de canalización adicionales y funciones avanzadas de administración de energía. ^[6] Se informó que estaba terminado y listo para producción en diciembre de 2003, pero dijo que el momento era demasiado tarde para que consiguiera pedidos significativos, ya que la línea iBook de Apple había cambiado a G4 en octubre del mismo año, y por lo tanto rápidamente se cayó de la hoja de ruta. Nunca fue lanzado ni se supo de él desde entonces.

Se planearon chips posteriores, como el 750VXe, que habría superado los 2 GHz.

El 750CL es una versión evolucionada del 750CXe, con velocidades que van desde los 400 MHz hasta 1 GHz con un bus de sistema de hasta 240 MHz, funciones de precarga de caché L2 e instrucciones relacionadas con gráficos que se han añadido para mejorar el rendimiento. Como las funciones relacionadas con gráficos añadidas coinciden mucho con las que se encuentran en el procesador Gekko, es muy probable que el 750CL sea una versión reducida del mismo procesador para uso general. El 750CL está fabricado con una fabricación basada en cobre de 90 nm con tecnología de silicio sobre aislante y dieléctrico Low-K y cuenta con 20 millones de transistores en una matriz de 16 mm2 ^. Consume hasta 2,7 W a 600 MHz, 9,8 W a 1 GHz. ^{[7] [8]}

La CPU de la Wii es prácticamente idéntica a la 750CL, pero funciona a 729 MHz, una frecuencia que no es compatible con la 750CL de serie. Mide tan solo 4,2 x 4,5 mm (18,9 mm ² ). Esto es más pequeño que la mitad del tamaño del microprocesador "Gekko" (43 mm ² ) incorporado en la GameCube en su primer lanzamiento. ^[9]

Se cree que la CPU de Wii U es una evolución de la arquitectura Broadway. Las características, en gran parte no confirmadas, son una CPU de triple núcleo que funciona a 1,24 GHz y un proceso de 45 nm.

IBM ha dejado de publicar una hoja de ruta para la familia 750, a favor de promocionarse como un proveedor de procesadores personalizados. Dados los recursos de IBM, el núcleo 750 se producirá con nuevas características siempre que haya un comprador dispuesto. En particular, IBM no tiene planes públicos para producir un microprocesador común basado en el 750 en un proceso más pequeño que 90 nm , lo que lo eliminaría gradualmente como un chip de consumo competitivo en mercados como el de los equipos de red. Sin embargo, IBM fabricó el procesador Espresso para Nintendo, que es un diseño basado en el 750 con mejoras como soporte para multiprocesadores (la pieza es un núcleo triple), un nuevo proceso de fabricación de 45 nm y eDRAM en lugar de la caché L2 normal; se desconoce si se realizaron más cambios en el diseño.

En 2015, Rochester Electronics comenzó a brindar soporte heredado para los dispositivos.

Freescale ha descontinuado los 750 diseños en favor de diseños basados ​​en el núcleo PowerPC e500 ( PowerQUICC III ).

Esta es una lista completa de los diseños conocidos basados ​​en el modelo 750. Las imágenes son ilustraciones y no están a escala.

Nombre	Nombre en clave	Fabricante	Imagen	Proceso de fabricación	Transistores	Tamaño del troquel	Núcleos	Reloj de CPU	Autobús del lado delantero	Caché L2	Consumo	Paquete	Multiplicadores	Introducido
PPC740 MPC740	Arturo	IBM Motorola		0,25 μm de aluminio	6,35 millones	67 milímetros cuadrados	1	233 - 366 MHz	66 MHz	Sin caché L2	5,6 W a 233 MHz 7,3 W a 300 MHz	CBGA de 255 pines	3-8	1997
PPC750 MPC750	Arturo	IBM Motorola		0,25 μm de aluminio	6,35 millones	67 milímetros cuadrados	1	233 - 366 MHz	66 MHz	256 - 1024 kB a la mitad de velocidad fuera del chip	5,6 W a 233 MHz 7,3 W a 300 MHz	360 pines CBGA	3-8	1997
MPC745	Conan	Motorola Freescale		0,22 μm de aluminio	6,75 millones	51 milímetros cuadrados	1	300-350 MHz	66 MHz	Sin caché L2	3,1 W a 300 MHz 5,4 W a 400 MHz [10]	PBGA de 255 pines	2, 3-8, 10	1998
MPC755	Doyle	Motorola Freescale		0,22 μm de aluminio	6,75 millones	51 milímetros cuadrados	1	300-400 MHz	66 MHz	256 - 1024 kB a la mitad de velocidad fuera del chip	3,1 W a 300 MHz 5,4 W a 400 MHz [10]	PBGA de 360 ​​pines CBGA de 360 ​​pines	2, 3-8, 10	1998
PPC740L	Estrella solitaria	IBM		0,20 μm de cobre	6,35 millones	40 mm2	1	300-533 MHz	100 MHz	Sin caché L2	4,1 W a 333 MHz 6,0 W a 500 MHz	CBGA de 255 pines	3-8 10 (dd3.x)	1999
PPC750L	Estrella solitaria	IBM		0,20 μm de cobre	6,35 millones	40 mm2	1	300 - 533 MHz [11]	100 MHz	256 - 1024 kB a la mitad de velocidad fuera del chip	4,1 W a 333 MHz 6,0 W a 500 MHz [12]	360 pines CBGA	3-8 10 (dd3.x)	1999
PPC750CX PPC750CXe PPC750CXr PPCDBK	Anaconda Gekko de Sidewinder	IBM		0,18 μm de cobre	20 millones (incluida caché L2)	42,7 mm2	1	350-600 MHz 366-700 MHz 300-533 MHz 486 MHz	100 MHz 133 MHz 133 MHz 162 MHz	256 kB	4,2 W a 400 MHz [13] 6 W a 600 MHz [14] 7,8 W a 533 MHz [15] 4,9 W a 486 MHz	PBGA de 256 pines		2000 2001 2003 2000
RAD750		Sistemas BAE		0,25 μm - 0,15 μm	10,4 millones	130 milímetros cuadrados	1	110-200 MHz	66 MHz [16]	0 - 1024 kB fuera de la matriz	5 W a 133 MHz [17]	CBGA de 360 ​​pines reforzado contra la radiación		2001
PPC750FX PPC750FL	Sáhara	IBM		0,13 μm de índice de saturación de oxígeno	38 millones (incluida la caché L2)	34,3 mm2	1	600-900 MHz 600-733 MHz	166 MHz	512 kB	5,4 W a 800 MHz [18] 5,1 W a 733 MHz [19]	CBGA de 292 pines	3,5-9,5 10-20	2002 2007
PPC750GX PPC750GL	Gobi	IBM		0,13 μm de índice de saturación de oxígeno	74 millones (incluida la caché L2)	52,5 mm2	1	733 - 1000 MHz 800 - 933 MHz	200 MHz	1024 kB	8,3 W a 1 GHz [20] 6,5 W a 933 MHz [21]	CBGA de 292 pines	2-3,5 4-9.5 10-20	2003 2005
PPC750CL Broadway		IBM		90 nm 90 nm, 65 nm SOI	20 millones (incluida caché L2)	15,9 mm2	1	400-1000 MHz 729 MHz	240 MHz 243 MHz	256 kB	10,5 W (máximo) a 1 GHz [22] 3,9 W a 729 MHz [23]	278 pines PBGA		2006
Café exprés		IBM		45 nm SOI	60 millones (?)	27,7 mm 2	3	1243 MHz 1243 MHz 1243 MHz	?	512 kB 2048 kB 512 kB	?	PBGA-MCM		2012

• iMac G3 , el primer modelo de la línea de computadoras personales iMac fabricada por Apple Computer, Inc.
• iBook G3 , los dos primeros modelos de la línea iBook de computadoras personales fabricadas por Apple, luego reemplazadas por la MacBook blanca (no profesional), fue la última computadora personal producida en masa en utilizar el G3 (descontinuado en octubre de 2003).
• PowerBook G3 , una línea de computadoras portátiles Macintosh fabricadas por Apple Computer entre 1997 y 2000.
• Power Macintosh G3 , comúnmente llamados "G3 beige" o "G3 platino" por el color de sus carcasas, fue una serie de computadoras personales diseñadas, fabricadas y vendidas por Apple Computer, Inc. desde noviembre de 1997 hasta enero de 1999.
• La serie Power Macintosh G3 (azul y blanco) (comúnmente conocida como " Blue and White G3 ", o a veces simplemente " B&W G3 " (para distinguirla de la Power Macintosh G3 original) fue una serie de computadoras personales diseñadas, fabricadas y vendidas por Apple Computer Inc. como parte de su línea Power Macintosh.
• Nintendo GameCube , una consola de juegos de sexta generación vendida por Nintendo.
• Nintendo Wii , una consola de juegos de séptima generación vendida por Nintendo.
• Nintendo Wii U , una consola de juegos de octava generación vendida por Nintendo.
• Lista de modelos de Macintosh agrupados por tipo de CPU

• Gwennap, Linley (17 de febrero de 1997). "Arthur revitaliza la línea PowerPC". Microprocessor Report , págs. 10-13.