1974年,IBM 提出了精簡指令集(RISG)概念,使計算機在單個機器運行周期或者電子脈沖中完成一個任務,極大地提升了計算機的運行效率。而后IBM 于 1980 年推出了基于RISC 指令集的 POWER ( Performance OptimizationWith Enhanced RISC) 架構的原型機。1990年 IBM 推出了第一代的 POWER1架構處理器,隨后 1993 年發布了 POWER2 架構處理器,并成為當時性能最高的處理器。1998年,IBM 發布了實現 64位POWER 指令集的 POWER3 架構處理器,此后的處理器全部實現了完整的 64 位指令集。目前 POWER 架構最新的處理器是 2017 年發布的 POWER9,采用14nm 工藝制造,性能遠超 ×86 架構處理器。POWER 系列架構歷代產品的簡單說明見表 2-10。
目前,IBM POWER 架構處理器主要面向高端服務器市場。相較于利用 CISC指令集的 ×86 架構處理器,POWER 架構處理器在高性能領域優勢明顯。從硬件方面看,POWER 架構采用了對稱多處理器技術(Symmetric Multiprocessing,SMP),可以保障內存在訪問任意一個CPU 時的速度是一致的。而×86架構采用非一致存儲訪問結構 (Non-uniformMemory Access, NUMA),CPU 和內存分區,導致每個 CPU 訪問自己部分的內存時速度很快,但訪問其他部分內存時速度較慢。隨著 CPU 數量的增多,POWER 架構的性能優勢進一步體現。而在軟件方面,IBM 專用的 AIX 系統在軟件方案集成度、廠商技術支持能力和穩定性等方面都更強。性能稍弱的 x86 架構處理器目前占據超過 90%的服務器市場,主要原因有三點。一是 POWER 架構在穩定性和運行維護等方面相對更優,但價格過于高昂。二是新型計算模式的興起。在谷歌推出云計算模式后,分布式計算系統逐漸受到業界重視,系統開始降低對小型機的依賴。三是 IBM 自身與其他整機企業的競爭。IBM 提供的是從芯片到服務器到系統,與其他服務器廠商形成了競爭。Intel 作為純粹的處理器芯片廠 商,與全球大多數設備生產商合作,由此產生了完善的 ×86 服務器生態系統;同時巨大的出貨量使 Intel 的產品成本持續降低,進一步提升了 ×86架構的市場占有率。
面對來自Intel 和 AMD 在服務器處理器市場的壓力,2013 年 IBM 聯合谷歌、NVIDIA 等企業建立了 OpenPOWER 基金會,向開發者公開了部分 POWER 芯片架構固件代碼,并允許第三方企業對這一產品進行改進,從而打造一個開放的POWER 生態圖。目前,中晟宏芯、華勝天成、浪潮、中興通訊等企業均已加入OpenPOWER 聯盟。???
除服務器處理器外,基于POWER 架構平臺還衍生出了 PowerPC處理器。該系列產品始于 1991年 IBM、蘋果和摩托羅拉建立的 AIM聯盟,研發面向PC和低成本工作站的 RISC 架構POWER 處理器,以打破Intel 在個人計算機市場上的壟斷地位。1993年,IBM推出了PowerPC 處理器,兼容大部分 POWER 指令集,但加入了單精度浮點運算指令以及對 64位的延伸和 SMP 結構的擴展等。另外,PowerPC處理器最大的優點是開放性,允許外部開發者設計和制造與PowerPC 兼容的處理器。目前PowerPC 系列三個主要產品為 32 位的 PowerPC700 系列、64位的 PowerPC 系列和嵌入式產品 PowerPC400系列。
摩托羅拉、蘋果和IBM 最初希望借助于 PowerPC 處理器,與壟斷PC 市場的Intel 競爭。但由于PowerPC 處理器能耗過高,產業生態不完善,新產品的推出遠遠落后于 Intel,導致 PowerPC處理器在 PC 市場中的競爭力逐漸喪失。2005年,蘋果宣布采用 Intel ×86 架構處理器,標志著 PowerPC 處理器最終退出了 PC市場。不過,目前 PowerPC 處理器在汽車電子、航空和網絡通信設備等領域仍然被廣泛應用。
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