PowerPC 970

PowerPC 970、PowerPC 970FX、およびPowerPC 970MPは、 IBMが2002年に発表した64ビットPowerPC CPUです。Appleは、Power Mac G5向けに970をPowerPC G5としてブランド化しました。

IBMは1990年代初頭にAIMアライアンスを通じてPowerPCアーキテクチャを開発し、その後IBMとAppleがさらに協力して970ファミリーを開発しました。^{[ 1 ] [ 2 ]}このプロジェクトはGP-ULまたはGiga Processor Ultra Lightというコードネームで呼ばれ、Giga Processorはコアの元となったPOWER4のコードネームです。AppleがPower Mac G5を発表した際、これは複数世代にわたるロードマップを持つ5年間の共同作業であると発表しました。しかし、この予測は短命に終わり、Appleは 発表からわずか1年後に3GHzプロセッサを提供するという約束を撤回せざるを得ませんでした。IBMもノートパソコンに必要なレベルまで消費電力を削減することができませんでした。結局、Appleはこのプロセッサの3つのバリエーションしか使用しませんでした。

IBMのJS20/JS21ブレードモジュール、一部のローエンドワークステーション、およびSystem pサーバーはPowerPC 970をベースとしています。また、MercuryのMomentum XSA-200のようなハイエンド組み込みシステムにも使用されています。IBMは、カスタムアプリケーション向けにPowerPC 970コアのライセンス供与も行っています。

PowerPC 970はPOWER4のシングルコア派生版であり、 32ビットおよび64ビットのPowerPC命令をネイティブに処理できます。ハードウェアプリフェッチユニットと3方向分岐予測ユニットを備えています。

POWER4と同様に、フロントエンドは9ステージの長さです。PowerPC 970は、1サイクルあたり最大8つの命令をフェッチおよびデコードし、最大5つをリザーブステーションにディスパッチし、最大8つを実行ユニットに発行し、最大5つをリタイアできます。実行パイプラインは、より高いIPCを実現するためにPOWER4と比較して長くなっています。8つの実行ユニットを備えています。2つの算術論理演算ユニット（ALU）、2つの倍精度浮動小数点ユニット、2つのロード/ストアユニット、および2つのAltiVecユニットです。^{[ 3 ]}

AltiVec ユニットの 1 つは整数および浮動小数点命令を実行し、もう 1 つは順列命令のみを実行します。後者には、単純整数、複素整数、および浮動小数点命令用の 3 つのサブユニットがあります。これらのユニットは、長さが異なるパイプラインを備えています。単純整数および順列命令の場合は 10 ステージ、複素整数命令の場合は 13 ステージ、浮動小数点命令の場合は 16 ステージです。^{[ 3 ]}

プロセッサには、プロセッサコア速度の 4分の 1 の速度で動作するシステムコントローラ チップ (ノースブリッジ) への 2 つの単方向 32 ビットダブル データ レート(DDR) バス (1 つは読み出し用、もう 1 つは書き込み用) があります。バスはデータに加えてアドレスと制御信号も伝送​​するため、ピーク帯域幅 ( 450 MHz で6.4 GB/s) のごく一部しか実現できません。バスは単方向であるため、各方向で合計帯域幅の半分、つまり 3.2 GB/s しか実現できません。^{[ 3 ]}   

970プロセッサの全世代は、ニューヨーク州イーストフィッシュキルにあるIBM工場で、当時のIBMのハイエンドプロセッサに典型的な白色セラミック基板上に製造された。

最初のPowerPC 970は、 2003年第20週に130nmプロセスで製造されました^{。[ 4 ]}

PowerPC 970FXは、 2004年第25週に90nmプロセスで製造され、より小さなダイが使用されました。^{[ 4 ]}

PowerPC 970MPは、同じダイ上に2つのコアを持ち、970FXよりもコアあたりのL2キャッシュが2倍なので、サイズがかなり大きい。2005年の第24週に製造された。^{[ 4 ]}

IBMはPowerPC 970ベースのコンピュータ向けに、2つの専用ノースブリッジを製造した。

• CPC925 – Apple ^{[ 10 ]}が設計し、 U3またはU3H ( ECCメモリをサポート)と呼ばれています。最大 2 個の PowerPC 970 または PowerPC 970FX をサポートでき、2 つの 550 MHz の単方向プロセッサ バス、400 MHz DDRメモリ コントローラ、x8 AGP、および 400 MHz 16 ビットHyperTransportトンネルを備えています。130 nm プロセスで製造されました。さらに、PowerBook G5 向けに開発されていた未発売の U3Lite ノースブリッジがありましたが、市場には出ませんでした。     
• CPC945 – IBMが設計し、 AppleがU4と呼んだこのプロセッサは、2基のPowerPC 970MPをサポートでき、2つの625MHz単方向プロセッサバス、最大64GBの533MHz DDR2 SDRAM（ECC機能付き）をサポートする2つのメモリコントローラ、x16 PCIeレーン、および800MHz 16ビットHyperTransportトンネルを備えています。90nmプロセスで製造されています。      

CPC965ノースブリッジは開発中止となった。2007年に発売予定だったこのノースブリッジは、単一プロセッサ専用のものとなる予定だった。その特徴は、 最大8GBのECCメモリをサポートする533MHzのDDR2コントローラ、8x PCIeバス、 IPv4 TCP / UDPオフロード機能を備え た統合型4ポートギガビットイーサネット、USB 2.0ポート、フラッシュインターフェースであった。ノースブリッジには、システム管理および構成機能を提供する統合型PowerPC 405コアが搭載されている。^{[ 11 ]}

IBMはモジュール内で独自のElastic Interface （EI）バスを使用しています。

• PowerPC 970を搭載した スーパーコンピュータ：
  • システムX
  • スペイン・スーパーコンピューティング・ネットワークにおける過去のスーパーコンピュータの中には、 Mageritバージョン1やMareNostrumバージョン2のように、PowerPCプロセッサを使用したものもあった。
• CPUタイプ別にグループ化されたMacintoshモデルの一覧

• 「IBMのPPC970がAppleのG5に」。（2003年7月7日）。マイクロプロセッサレポート。
• 「IBMがリードを奪う」（2004年2月9日）。マイクロプロセッサ・レポート。
• 「IBMのPowerPC二段構え」（2005年11月7日）。マイクロプロセッサ・レポート。

• Ars Technicaの記事、パート1
• Ars Technicaの記事、パートII
• IBM PowerPC 970FX RISCマイクロプロセッサ ユーザーマニュアル
• 64ビットPowerPCアーキテクチャを理解する
• ISSCC 2006: IBM PowerPC 970MP
• IBMドキュメント：PowerPC 9XXマイクロプロセッサ