29. 12. 2004

Procesory PowerPC

Autor: Luky (Lukáš Stehlík)

Kapitola	Název
1.	Historie a vývoj PowerPC
2.	Srovnání PowerPC a x86 architektury
3.	PowerPC procesory v praxi
	3.1. Osobní počítače
	3.2. Herní konzole
	3.3. Od serverů až po vestavěné systémy
	3.4. Zajímavost: vesmírné sondy na Marsu
4.	PowerPC jako otevřená platforma
5.	Několik slov na závěr
6.	Literatura a zdroje

3. PowerPC procesory v praxi

         Při přečtení předchozí kapitoly může být pro mnohé až zarážející, proč se PowerPC procesory více neprosadily? Co zapříčiňuje malé rozšíření na trhu osobních počítačů? V první řadě je důležité si uvědomit, že PowerPC není kompatibilní s Intel/AMD procesory a používá odlišnou instrukční sadu, je to nová platforma. Není možné si Intel/AMD procesor jednoduše v počítači vyměnit za PowerPC a nadále používat stejný operační systém a software. Jaké má tedy PowerPC využití a které operační systémy na PowerPC běží?

3.1. Osobní počítače

Mac

Na poli osobních počítačů jsou bezpochyby nejrozšířenější PowerPC počítače od firmy Apple. Firma Apple vyráběla do začátku 90. let 20. století počítače Apple Macintosh založené na CISC mikroprocesorech Motorola 68x00, poté platforma "přešla" na výkonnější procesory PowerPC - z těchto modelů jmenujme např. PowerMac, iMac a eMac. Software používaný na Apple počítačích včetně samotného operačního systému MacOS je ve většině případů optimalizovaný pro zmíněnou instrukční sadu Altivec, která v mnoha aplikacích poskytuje velký nárůst výkonu. Platforma Apple je oblíbená nejvíce v USA a nabízí uživatelům profesionální software hlavně pro tvorbu grafiky a hudby. Většímu rozšíření platformy Apple však zabraňuje její uzavřenost, nekompatibilita, vlastní rozšiřující hardware a vysoká cena.

Amiga

U osobních počítačů stojí určitě za zmínku akcelerační PowerPC karty pro počítače Amiga s mikroprocesory PowerPC 603e, 604e až do 240MHz. Původní architektura počítačů Commodore Amiga z 80. a počátku 90.let 20. století byla založená na CISC mikroprocesorech Motorola 68x00 na maximální frekvenci 60MHz. Výkon a jedinečnost této platformy spočívaly v mnoha úzce specializovaných zákaznických čipech na základní desce, které poskytovaly platformě výjimečné vlastnosti zejména v grafice a hudbě. Amiga byla hojně používána v multimédiích, ale i v domácnostech pro herní zábavu. Po krachu firmy Commodore v polovině 90.let se však platforma dostala do krize. Objevilo se několik pokusů o návrat této platformy a prvním z nich byly PowerPC akcelerační karty Blizzard PPC603e a Cyberstorm PPC604e od německé firmy Phase5 představené v druhé polovině 90.let. Karty byly určeny pro nejvýkonnější modely Amiga 1200 a Amiga 4000, nebylo nutné kupovat novou PowerPC Amigu. Byly osazeny dvěma procesory – Motorola 68x00 pro operační systém AmigaOS a starší software a PowerPC 603e/604e pro nové aplikace napsané pod PowerPC. Karty poskytly této platformě potřebný výkon pro přehrávání moderních multimediálních formátů a oblíbené 3D hry, udržely ji používanou ještě několik let po vydání posledního modelu Amigy.

AmigaONE

Na bázi PowerPC je založena i nová AmigaONE od firmy Eyetech. Není to Amiga v právém slova smyslu, nevyužívají se v ní již zmiňované úzce specializované čipy, ale jedná se o standardní a lehce rozšiřitelnou ATX základní desku s paticí pro PowerPC procesor (ikdyž první verze AmigaONE měla dokonce procesor PowerPC G3 600MHz přímo na desce, od toho se naštěstí pod tlakem konkurenčního Pegasose upustilo). Velkým problémem je, že přeprogramování operačního systému AmigaOS 4.0 pro PowerPC není stále dokončeno.

Pegasos

K dalším PowerPC osobním počítačům patří nová otevřená platforma Pegasos PPC (Open Desktop Workstation) od firmy Genesi, která původně vznikla jako nástupník Amigy s PowerPC. První Pegasos I G3 byl velice podobný AmizeONE, ale nyní vyráběný Pegasos II G3/G4 je na vyšší technologické úrovni (DDR, 1Gbit ethernet). Mezi hlavní výhody této platformy patří otevřenost a nízká cena v porovnání s ostatními PowerPC řešeními. V posledních letech si platforma získává stále více pozornosti, díky Linuxu si Pegasos oblíbili i "ne-amigisté". Více se dozvíte v následující kapitole.

Operační systémy

Mezi operační systémy pro PowerPC patří samozřejmě známé multiplatformní OS jako Linux (celá řada PowerPC distribucí), BSD, QNX RTOS a několik dalších. U Windows je to pouze verze Windows NT pro PowerPC. Plně optimalizované PowerPC operační systémy jsou hlavně MacOS - počítače Apple Macintosh, AIX - IBM verze UNIXu a nový MorphOS - PowerPC optimalizovaný mikrokernel OS (platforma Pegasos). Ve vývoji je zmiňovaný AmigaOS 4.0 pro PowerPC (AmigaONE).

3.2. Herní konzole

Výrobci herních konzolí se v posledních letech také soustřeďují na mikroprocesory PowerPC, jmenujme např. GameCube od společnosti Nintendo (PowerPC "Gekko" 485MHz). IBM pro společnost Microsoft vyrábí speciální verzi svého PowerPC G5 – označovanou jako PowerPC 976 (3.2 GHz), který bude použit v nové generaci XBox 360 (XBox Next, Xbox 2). Dokonce i firma Sony staví na bázi PowerPC Playstation 3 (plánované PowerPC "Cell" 4GHz). Změna procesoru je v tomto obchodním sektoru snazší, ale pro zavedené a hodně rozšířené konzole, jakou je například zmiňovaný XBox od Microsoftu, to znamená ztrátu zpětné kompatibility a tím pádem i všech dosud vyrobených her. Microsoft zpětnou kompatibilitu Xbox her řeší emulací CISC x86 instrukcí pomocí VirtualPC. Zajímavostí je, že společnosti Microsoft a Intel spolupracují již několik desetiletí a toto je první šrám na jejich tzv. "Wintel" partnerství. Každopádně herní svět se má po Vánocích změnit k nepoznání, výkon PowerPC herních konzolí bude vysoce přesahovat hranice osobních PC a každá konzole musí udržet krok, jinak bude brzy zapomenuta.

3.3. Od serverů až po vestavěné systémy

Společnost Apple vyrábí nejen PowerMac osobní počítače, ale i servery založené na PowerPC procesorech – např. nejnovější modely nabízených serverů Xserve a Xserve RAID. Dalšími známý výrobce serverů je např. IBM, které nabízí jak servery na bázi x86 procesorů, tak i PowerPC. PowerPC procesory se ale díky svému malému příkonu, teplotě procesoru a vysokému výkonu používají často ve vestavěných systémech – nejvíce v automobilech, dále pak v telekomunikacích, v digitálních televizích, v kancelářských, lékařských a armádních zařízeních. PowerPC dosahuje nejvyššího skóre (skoro) ve všech kategoriích využití u společnosti Embedded Microprocessors Benchmark Consortium, zabývající se srovnáváním dostupných procesorů pro vestavěné systémy. Podrobnosti v této tabulce:

         Tato tabulka nesrovnává AMD a PowerPC procesory, ale obsahuje nejvyšší skóre dosažené procesory CISC x86 (AMD K6-III) a RISC PowerPC (PowerPC 7447A - G4). Porovnání je vzhledem k rozdílné frekvenci procesorů nespravedlivé. AMD však neposkytuje pro vestavěné systémy procesor na vyšší frekvenci - už AMD K6 550MHz se velmi zahřívá a nepatří mezi nejúspornější. Přestože je PowerPC 7447A na 2,5x vyšší frekvenci, zahřívá se méně a je úspornější. Intel neměl procesor pro porovnání v žádné kategorií testů. Existuje celá řada PowerPC určených pro vestavěná zařízení, společnosti IBM a Motorola/Freescale se však v poslední době soustřeďují na výrobů high-end PowerPC, které se díky svému nízkemu příkonu a teplotě procesoru mohou jako vestavěný velmi výkonný a všestranný procesor také použít.

3.4. Zajímavost: vesmírné sondy na Marsu

Srdce sond Spirit a Opportunity, které v lednu 2004 úspěšně přistály na Marsu a provádějí tam výzkum, tvoří mikroprocesory IBM PowerPC - robotická vozidla řídí 32-bitové RISC počítače RAD6000 od společnosti BAE Systems založené na architektuře PowerPC, které umožňují sondám prohledávat, zkoumat i fotografovat daleké končiny Marsu. PowerPC je tedy schopné spolehlivě pracovat i v radioaktivním vesmírném prostředí při teplotách kolem -100 °C.

Pokračování: 4. PowerPC jako otevřená platforma...

         Příště se podíváme podrobněji na otevřenou platformu PowerPC.

Článek nesmí být použit na jiných WWW stránkách, ani bez souhlasu autora distribuován v jiné podobě!
Pokud chcete tento článek uveřejnit na svých stránkách, odkažte se na něj prosím pouze odkazem na stránky Czech Pegasos User Group.