Uitgebreid artikel van Ars Technica over IBM PowerPC 970

Voor de mensen die laat op de avond trek hebben in een stuk leesvoer dat diep ingaat op processortechnologie heeft Jon Stokes van Ars Technica een artikel online gezet. Het is een vervolg op een eerder deel, waarin de PowerPC 970 werd vergeleken met de MPC7455, beter bekend als de G4e die in de computers van Apple is te vinden, en de Pentium 4. In dat artikel kwamen al de verschillende stages binnen de pipeline van IBM's nieuwste processor aan bod, evenals branch prediction en andere onderdelen van een moderne CPU. Het artikel is echter alweer een half jaar oud en er zijn ondertussen meer details bekend van de PowerPC 970, die uitgelegd worden in het nieuwe artikel.

In een kleine inleiding gaat men in op de geschiedenis van de processor. Vervolgens behandelt de schrijver de meer technische details. Uit de doeken wordt gedaan hoe de PowerPC 970 probeert om zowel veel als lange pipelines te hebben en daar efficiënt gebruik van te kunnen maken. Vervolgens worden de verschillende onderdelen besproken, waaronder de integer unit en de FPU. Het lijkt erop dat de nieuwe processor niet wereldschokkend snel zal zijn op het gebied van integerberekeningen, maar dat de FPU waarschijnlijk wel snel zal zijn. In combinatie met flinke geheugenbandbreedte lijkt de PowerPC 970 een goede keus te worden voor bijvoorbeeld videobewerking.

Zoals bekend beschikt de PowerPC 970, in tegenstelling tot zijn grote broer de Power4, over een AltiVec-unit. AltiVec is een extensie van de PowerPC-architectuur die vergelijkbaar is met MMX en SSE(2) bij x86-machines. Een week geleden verschenen er al benchmarks van een 970 die zo'n tachtig procent beter scoorde bij - vooralsnog onbevestigde - benchmarks van dit onderdeel dan een G4e. Op het eerste gezicht blijkt de unit iets minder handig in elkaar gezet dan bij de G4 het geval is, wat waarschijnlijk veroorzaakt wordt doordat AltiVec-ondersteuning bij de Power4 niet aanwezig is en dus later ingebouwd moest worden. De rest van de architectuur maakt de iets mindere opzet echter meer dan ongedaan, waardoor de genoemde benchmarks zouden kunnen kloppen.

In de rest van het artikel wordt nog ingegaan op het groeperen van verschillende opdrachten voor ze naar de verschillende units worden gestuurd. Deze techniek is niet in de huidige desktopprocessors te vinden en kan zorgen voor een verlaging van de IPC. Wel maakt het het eenvoudiger om bij te houden welke instructies er allemaal in de verschillende verwerkt worden, wat zeker van pas komt aangezien de PowerPC 970 over de mogelijkheid beschikt maar liefst tweehonderd micro-instructies tegelijk te verwerken. De G4e komt slechts tot zestien, de Pentium 4 tot 128. Aangetekend moet worden dat het door het ontwerp van de PowerPC 970 lastig is om zoveel mogelijk van deze verwerkingseenheden te vullen.

Al met al verwacht de schrijver dat de processor een succes kan worden, als de kloksnelheden hoog genoeg worden. Naar verwachting kan de processor op een hogere kloksnelheid werken dan de Power4, die al op 1,7GHz verkrijgbaar is. Het succes hangt ook af van softwarefabrikanten, omdat de snelheid PowerPC 970 vrij sterk afhankelijk lijkt van optimalisaties. Tevens spreekt hij de verwachting uit dat de PowerPC 970 veel in dual- en multiprocessorconfiguraties verkrijgbaar zal zijn, een taak waar hij door zijn high-end afkomst waarschijnlijk goed voor geschikt is:

Finally, as I've mentioned a number of times in this article and in other places, the 970 is made for SMP designs. So I look for the top-end 970 machines from both Apple and IBM to be dual-processor right out of the gate. And in fact, I would expect that machines with four processors and more are in the works from both companies.

On the IBM side, I think the 970 will make a great Linux platform, especially for content creation companies that are currently replacing their expensive 64-bit *NIX workstations and rendering machines with commodity x86-based Linux systems. If IBM can keep the prices of its 970-based Linux boxes competitive, they could see their systems gain traction in many of the places that Linux-based PC systems are starting to enter.

Reacties (18)

[Beaves]

Al met al verwacht de schrijver dat de processor een succes kan worden, als de kloksnelheden hoog genoeg worden. Naar verwachting kan de processor op een hogere kloksnelheid werken dan de Power4, die al op 1,7GHz verkrijgbaar is.

Vanuit Mac oogpunt gesproken:

Ik denk dat de CPU er niet voor kan zorgen dat Apple zich weer met de PC markt kan vergelijken kwa absolute performance (dus niet kwa MHz'en, dat hebben ze nooit gekund).

Het is leuk dat de Power4 al op 1,7GHz draait, maar tegen de tijd dat de PowerPC 970 in de Mac's gebruikt kan worden (schatting is eind van dit jaar) zitten Intel en AMD ook weer een stapje hoger. Intel komt dan met de Prescott en AMD met de Athlon 64, die dan als het goed is al weer een tijdje uit zal zijn.

Als de PowerPC 970 op bijvoorbeeld 2,2GHz wordt uitgebracht zal dat vergeleken met de Prescott (>3,5GHz) en de Athlon 64 voor niet veel verbetering zorgen. Het lastige is gewoon dat er op de x86 markt een felle concurentie stijd gaande is tussen Intel en AMD met als gevolg dat de CPU's elkaar snel opvolgen. Op de PowerPC markt heb je alleen Motorola (die al een tijdje moeite heeft met snellere CPU's) en IBM die allebei niet echt hard werken om elkaar tot grote hoogte te doen stijgen.

Ik denk dat de PowerPC 970 vooral veel gebruikt gaat worden in servers (blade bijvoorbeeld) en in netwerk apparatuur, ik denk niet dat de PowerPC 970 de redding voor Apple zal zijn als we het over de performace hebben.

[Verwijderd]

Je hele verhaal is mooi maar niet volledig correct.
Om te beginnen vat de PowerPC archtectuur van IBM totaal niet te vergelijken met de x86 archtectuur.
De PowerPC draait inmiddels al weer een paar jaar op een 64 bit bus daar was Intel nog AMD nog Motorola aan toe.
De Power PC wordt ook al bijna een jaar geleverd met een dual core dit is volgens mij alleen vanaf de PowerPC IV.

Verder is het zo dat IBM en Motorola elkaar absoluut niet beconcureren.
Ze hebben NL samen de PowerPC architectuur opgezet.
de 601 en de 604 processors werden door IBM bij Motorola ingekocht.
De wegen van Motorola en IBM splitsten zich toen IBM de PowerPC II ging ontwikkelen.
Deze begon nl een afwijkende instructie set te gebruiken hierover hadden Motorola en IBM grote menings verschillen.
Verder kon Motorola de ontwikkelsnelheid van IBM niet bijhouden.
Met deze CPU komen de twee fabrikanten weer samen.
verder is het zo dat de PowerPC 970 een gestripte PowerPC IV core heeft met een verlengde pipeline hierdoor denken IBM en Motorola snel op te kunnen schalen en snel in de hoge frequenties te komen.

[dion_b]

Je hele verhaal is mooi maar niet volledig correct.
Om te beginnen vat de PowerPC archtectuur van IBM totaal niet te vergelijken met de x86 archtectuur.

Dat zeker, maar er staan wel een paar erg rare dingen in jouw uitspraken...

De PowerPC draait inmiddels al weer een paar jaar op een 64 bit bus daar was Intel nog AMD nog Motorola aan toe.

Uhm, ik wil niet veel zeggen, maar Intel draait al sinds de introductie van de Pentium in 1993 met een 64b FSB en geheugenbus. Sinds kort wordt er met dual-channel geheugenbussen 128b gehaald en hoewel het niet hetzelfde is, werkt het double- danwel quad-pumping ook om de geheugen- en FS-bussen van AMD en Intel systemen ver superieur te maken aan de huidige PowerPC architectuur, met maximaal een 166MHz, 64b SDR FSB gekoppeld aan PC2700 DDR geheugen,
Juist een van de speerpunten van het artikel was hoe de Power970 daar veranderingen in moet brengen

De Power PC wordt ook al bijna een jaar geleverd met een dual core dit is volgens mij alleen vanaf de PowerPC IV.

Geen enkele PowerPC heeft meer dan een enkele core. Jij denkt hier aan de IBM Power4, een loeizware, peperdure multicore serverchip waarmee vergeleken een Itanium goedkoop is. De Power4 is geen PowerPC CPU.

Verder is het zo dat IBM en Motorola elkaar absoluut niet beconcureren.
Ze hebben NL samen de PowerPC architectuur opgezet.

Dat was zo, maar dat is juist een van de redenen dat de ontwikkeling van de PPC zo achterbleef bij x86- dat x86 zo snel is, komt door de moordende AMD-Intel concurrentie, met name sinds 2000.

de 601 en de 604 processors werden door IBM bij Motorola ingekocht.
De wegen van Motorola en IBM splitsten zich toen IBM de PowerPC II ging ontwikkelen.
Deze begon nl een afwijkende instructie set te gebruiken hierover hadden Motorola en IBM grote menings verschillen.
Verder kon Motorola de ontwikkelsnelheid van IBM niet bijhouden.

Het is de fabricage waar Motorola problemen mee heeft, niet de ontwikkeling. Dat is juist het probleem vanaf het begin geweest- voor Motorola is de PPC hun belangrijkste computerproduct geweest, waardoor er erg veel R&D in ging zitten, maar helaas konden ze nooit hun ontwerpen goed scalen door middelmatige fabs. IBM heeft na Intel en AMD de beste fabs voor CPU productie, maar heeft de PPC altijd als bijzaakje gezien die vooral haar Power-series serverchips moest subsideren.

Met deze CPU komen de twee fabrikanten weer samen.
verder is het zo dat de PowerPC 970 een gestripte PowerPC IV core heeft met een verlengde pipeline hierdoor denken IBM en Motorola snel op te kunnen schalen en snel in de hoge frequenties te komen.

De PPC 970 is een IBM-only ontwerp waar Motorola weinig mee te maken heeft gehad. Het heeft een gestripte Power4 core (wat dus GEEN PPC is ), en inderdaad een pipeline die veel meer ruimte biedt dan de G4e, maar niet in de buurt komt van de schaalbaarheid van de P4- zie wederom het artikel voor conclusies hierover:

If the 970 can stay at 2/3 of the P4's clock speed, I would expect it to be very competitive for floating-point and vector code. The ratio will need to be even higher for it to match the P4 on integer code. Ultimately, though, I think we can count on the P4's clock rate to scale much faster than that of the 970 for the following reasons:
Architecture [...]
Process [...]
Competition [...]

maar misschien nog relevanter:

And besides, we have a whole forum here at Ars whose continued existence is a testament to the fact that benchmarks, whether real, fake, speculative, or outdated, ultimately mean very little in the eternal Mac vs. PC flame war. I'm sure that if the 970 were to score about on par with a comparably clocked PIII on most benchmarks there would be those few Mac zealots who'd still claim that victory is at last theirs

[Verwijderd]

Ik denk dat de CPU er niet voor kan zorgen dat Apple zich weer met de PC markt kan vergelijken kwa absolute performance (dus niet kwa MHz'en, dat hebben ze nooit gekund).

Waarom zou dat niet kunnen? Als de IPC v/d PowerPC 970 maar hoog genoeg is dan kunnen ze aardig in de buurt komen! Met zulke lange pipelines kan dat nog best eens lukken. Als ze qua Mhzen ook redelijk opschalen helemaal.

ik denk niet dat de PowerPC 970 de redding voor Apple zal zijn als we het over de performace hebben.

Ik denk juist dat dit Apple goed zal doen. Probleem nu is nml dat de G4 onder de maat presteert en een Mac daarom voor velen niet meer aantrekkelijk is. Met een boost in performance kan dat denk ik zeker wel voor verbetering zorgen. Zeker als een Mac met zo'n PowerPC uitblinkt in bepaalde toepassingen zoals bijv dat videobewerken.

Het is leuk dat de Power4 al op 1,7GHz draait, maar tegen de tijd dat de PowerPC 970 in de Mac's gebruikt kan worden (schatting is eind van dit jaar) zitten Intel en AMD ook weer een stapje hoger. Intel komt dan met de Prescott en AMD met de Athlon 64, die dan als het goed is al weer een tijdje uit zal zijn.

Denk je dat IBM daar geen rekening mee houdt? Ze weten natuurlijk dondersgoed hoe het zit met de Athlon 64, aangezien ze daar aan mee werken in de ontwikkeling! En van de Prescott kunnen ze ook wel een schatting maken wat die doet. IBM is waarschijnlijk hard bezig om de CPU te verbeteren, net als Intel en AMD, zodat hij iig geval competitief zal zijn ten tijde van de introductie.

[franssie]

yummie! had ik dat maar in mijn appletje
wat doet dat apple tekentje dus eigenlijk in de post, dit is toch een heel andere powerpc proc dan die van ibm/motorola?

[boesOne]

Dat appletje staat erbij omdat deze CPU vrijwel zeker de opvolger van G4powermac aan gaat drijven, in tegenstelling tot de geruchten als zou apple overstappen op x86 architectuur.

Deze PPC cpu is volledig compatible met de huidige 32bit apple architectuur, draait de 32bits apps full speed en heeft ook altivec aanboord.
Vandaar dat het heel raar moet lopen wil apple niet komen met een model met 1 of meer van deze schatjes erin.

[Verwijderd]

Zoals het er nu uitziet zal de PPC970 zijn debuut maken op de WWDC van Apple, volgende maand. http://www.macbidouille.com claimt de volgende configuraties:

- Single 1.4 ghz (Powerbooks?)
- Dual 1.6
- Dual 1.8

Ik ben al sparen...

[Metal Baron]

Vergeet niet dat Apple, mede door de te lage snelheid van de G4 tov van de P4, erg goed is in het in elkaar knutselen van duals. Met de benchmarks erbij denk ik zeker wel dat een dual 1,8 PPC 970 de 3,5 Mhz pentium zal verslaan.

[Verwijderd]

dat denk ik ook wel! :-)

[Jit]

Als de benchmarks van laatst enigzins kloppen, dan doet een 1.8 GHz PPC970 dat in z'n eentje ook wel tegen een PiV 3.5 GHz.

En nog voor minder ook! minder stroom -> minder warmte -> makkelijker te koelen -> beter over te klokken?

* 786562 Jit

[Verwijderd]

Als je het artikel had gelezen, dan had je geweten dat Apple daar helemaal niet zo goed in is. Ik ben wel een MacFan, maar ik moet ook ruiterlijk toegeven dat Apple erbarmelijke moederborden maakt die niet het onderste uit de processorkan halen.

Ik denk dat software nog de meest remmende factor is. Als de software geen gebruik maakt van MP, dan doet die tweede processor niks.

Als de PowerPC 970 op bijvoorbeeld 2,2GHz wordt uitgebracht zal dat vergeleken met de Prescott (>3,5GHz) en de Athlon 64 voor niet veel verbetering zorgen.

Volgens mij is de AMD 3200+ ook maar een 2,2 GHz. Het gaat niet alleen om de MHz'en.

Het voordeel is dat deze chip ten op zichte van de Pentium en de AMD veel minder stroom trekt, zoals al eerder hier genoemd is. Aangezien IBM al veel ervaring met deze chip heeft zullen de yields vrij hoog liggen. Oftewel een lage prijs, dus Apple kan er heel fijn twee of meer inbouwen.

aangezien de PowerPC 970 over de mogelijkheid beschikt maar liefst tweehonderd micro-instructies tegelijk te verwerken. De G4e komt slechts tot zestien, de Pentium 4 tot 128.

Hierdoor heb je dus minder clockcycles nodig. Als de software dit goed weet te benutten, dan zou de x86 wel eens een 'stapje' langzamer kunnen zijn.

[Verwijderd]

@ aToMac: De software die correct geschreven is maakt gebruik van systeem-api's. Onder OS-X maakt nagenoeg alle software dus autoamtisch gebruik van beide processoren.

Onder classic ligt dat anders, omdat dan de software geschikt moet zijn om van beide processoren gebruik te maken. Aangezien classic uitgefaseerd wordt/is is dat niet meer zo relevant.

@een paar anderen hiero:
* 786562 tecks
* 786562 tecks

[Verwijderd]

Yups ik ben het idd met je eens, dat wanneer de API's van OSX worden aangestuurd er automatisch gebruik gemaakt wordt van beide processors.

Wanneer je gaat kijken naar applicaties als bijvoorbeeld Adobe Premiere met de bijbehorende filters, dan ben je het stadium van de standaard api's al voorbij. Uit tests is duidelijk naar voren gekomen dat dit programma weinig tot geen gebruik maakt van de tweede processor.

Ik ben het wel met je eens als je de standaard api's gebruikt en je applicatie multi-threaded maakt dat ie standaard gebruik maakt van beide processoren. Dit is mooi te zien als je een simpel Java-progje maakt.

Terecht dat je iedereen er eens op wijst dat dat gezeur over die MHz'en maar een keer afgelopen moet zijn.

[Verwijderd]

Vergeet niet dat Apple, mede door de te lage snelheid van de G4 tov van de P4, erg goed is in het in elkaar knutselen van duals.

Als je het artikel had gelezen, dan had je geweten dat Apple daar helemaal niet zo goed in is. Ik ben wel een MacFan, maar ik moet ook ruiterlijk toegeven dat Apple erbarmelijke moederborden maakt die niet het onderste uit de processorkan halen:

As Apple has released one shared-bus SMP, low MHz SDR FSB motherboard design after another over the past two years, many of us have been at a loss to explain where the company's engineering efforts have been going. A completely new and aggressive motherboard design would've done so much to make the G4e more competitive with x86 systems that Apple's failure to produce one has remained an embarrassment to Mac fans and a mystery to anyone watching the company's steady decline in market share.

--

Het is leuk dat de Power4 al op 1,7GHz draait, maar tegen de tijd dat de PowerPC 970 in de Mac's gebruikt kan worden (schatting is eind van dit jaar) zitten Intel en AMD ook weer een stapje hoger. Intel komt dan met de Prescott en AMD met de Athlon 64, die dan als het goed is al weer een tijdje uit zal zijn.

Alweer: als je het artikel een beetje had doorgelezen, dan had je kunnen lezen dat dat niet het geval is. Als IBM er in slaagt om de Mhz-ratio op ongeveer 2:3 te houden, dan word de P4 de winnaar als het om integer-berekeningen gaat, en de 970 de winnaar in floating point en SIMD-instructies.

--

wat doet dat apple tekentje dus eigenlijk in de post, dit is toch een heel andere powerpc proc dan die van ibm/motorola?

Dat apple tekentje staat erin omdat deze processor de gedoodverfde opvolger is van de G4e of G4+. Zoals je (ALWEER!) in het artikel had kunnen lezen, lijkt het er sterk op dat IBM op het laatste moment de altivec-unit op de processor heeft geknutseld. Deze is belangrijk, omdat veel OS-X code en veel programma's in OS X zijn geoptimaliseerd voor de aanwezigheid van zo'n unit.

Als IBM deze processor had willen inzetten voor puur gebruik in Linux-machines e.d., dan hadden ze wel gekozen voor het verkleinen van de die-size, het verlagen van de power-consumptie, het verkorten van de time-to-market etc. door het weglaten van deze unit. Het erinlepelen van deze unit is dus een zeer sterke aanwijzing dat de processor onder druk van Apple gewijzigd is en dat Apple dús gebruik wil gaan maken van deze lijn.

Ook het feit dat Apple al 2 jaar met redelijk lamme PowerMacs-moederboarddesigns aan komt zeilen is een aanwijzing dat de technische mensen van Apple zich focussen op het in elkaar zetten van een moederboardarchitectuur voor deze IBM 970 in plaats van de huidige architectuur te optimaliseren voor de G4e.

[Verwijderd]

Als je het artikel had gelezen, dan had je geweten dat Apple daar helemaal niet zo goed in is. Ik ben wel een MacFan, maar ik moet ook ruiterlijk toegeven dat Apple erbarmelijke moederborden maakt die niet het onderste uit de processorkan halen

Ik ben het helemaal met je eens dat de huidige moederborden van Apple zich qua techniek niet kunnen meten met de moederborden voor het x86 platform.

De reden dat er zo'n groot verschil zit is echter wat minder zwart-wit. Het is namelijk wel mogelijk om een veel sneller moederbord te maken, maar als je daar geen processor hebt om op te plaatsen... De huidige 604e ondersteund geen DDR, heeft alleen maar ondersteuning voor shared-bus SMP en heeft een maximale FSB van 166 Mhz. En dat is precies wat de huidige moederborden van Apple ondersteunen.

[Verwijderd]

de IBM 970 is er ook al in 2 Ghz en 3 Ghz en 3.5 Ghz.
dit zijn test modellen die Ibm liet zien in Genetisch berekeningen.
deze draaien al zeker 3 maanden non-stop zonder problemen, in een duits lab.

het is ook wel leuk te weten dat hoe hoger de clock hoe hoger de FBS, bij de 1,7 Ghz was dat 900 Fbs, en
er is er nu ook al een van 1100FBS, voor snellere Cpu's.

kan apple eindelijk weer eens intel uitlachen.

[Verwijderd]

In wat voor toestellen wordt deze processor dan eigenlijk gebruikt? En wordt hij al gebruikt?