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除了 ARM 架構(gòu)，X86 架構(gòu)，還有一個(gè)我們也不能忽視，那就是 IBM 的 POWER 架構(gòu)，雖然由于種種原因它在大家的視線(xiàn)中不再那么光芒四射，但是曾經(jīng)與 X86 并駕齊驅(qū)的歷史不可抹殺，今天我們就開(kāi)始詳細(xì)講講 POWER 和 IBM 的故事。
在這個(gè)世界上，尤其在競(jìng)爭(zhēng)激烈的 IT 領(lǐng)域，并不是每一個(gè)成功的公司都能被世人敬仰，然而 IBM 卻做到了這一點(diǎn)。
雖然 IBM 可以提供小到打印機(jī)，大到大型主機(jī)的硬件產(chǎn)品以及供這些產(chǎn)品更加穩(wěn)定更加高效的軟件還有完美的各種服務(wù)，但是 IBM 更希望從人們口中聽(tīng)到這樣的話(huà)：IBM 是一個(gè)整體解決方案供應(yīng)商。
既然是整體解決方案供應(yīng)商，怎么能夠缺少芯片技術(shù)呢？
所以，當(dāng)蘋(píng)果電腦公司染指 ARM 的時(shí)候，IBM 于 1990 年，推出了基于 RISC 系統(tǒng)、運(yùn)行 AIXV3 的新產(chǎn)品線(xiàn) RS/6000（現(xiàn)在稱(chēng)為 IBM eServer p 系列）。
該系統(tǒng)架構(gòu)后來(lái)被稱(chēng)為 Power（即：Power1），是 1991 年，由 Apple、IBM、Motorola 組成的 AIM 聯(lián)盟所發(fā)展出的微處理器架構(gòu)。Power 是整個(gè) AIM 聯(lián)盟平臺(tái)的一部分，并且是到目前為止唯一的一部分。但蘋(píng)果電腦自 2005 年起，將旗下電腦產(chǎn)品轉(zhuǎn)用 Intel CPU，原因在后文中有說(shuō)明。
從 Power 的全稱(chēng)可以看出其含義：增強(qiáng) RISC 性能優(yōu)化架構(gòu)。后來(lái) IBM 對(duì) Power 做出了最新的解釋?zhuān)謩e是如下 5 個(gè)詞語(yǔ)的縮寫(xiě)：
Performance(性能)；
Optimization(優(yōu)化)；
Wisdom(智能)；
Efficiency(高效)；
Reliability(可靠)。
PowerPC 處理器有廣泛的實(shí)現(xiàn)范圍，包括從諸如 Power4 那樣的高端服務(wù)器 CPU 到嵌入式 CPU 市場(chǎng) 。PowerPC 處理器有非常強(qiáng)的嵌入式表現(xiàn)，因?yàn)樗哂袃?yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量。除了像串行和以太網(wǎng)控制器那樣的集成 I/O，該嵌入式處理器與臺(tái)式機(jī) CPU 存在非常顯著的區(qū)別。例如：4xx 系列 PowerPC 處理器缺乏浮點(diǎn)運(yùn)算，并且還使用一個(gè)受軟件控制的 TLB 進(jìn)行內(nèi)存管理，而不是像臺(tái)式機(jī)芯片中那樣采用反轉(zhuǎn)頁(yè)表。
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PowerPC 處理器有 32 個(gè)（32 位或 64 位）GPR（通用寄存器）以及諸如 PC（程序計(jì)數(shù)器，也稱(chēng)為 IAR／指令地址寄存器或 NIP／下一指令指針）、LR（鏈接寄存器）、CR（條件寄存器）等各種其它寄存器。有些 PowerPC CPU 還有 32 個(gè) 64 位 FPR（浮點(diǎn)寄存器）。
PowerPC 體系結(jié)構(gòu)是 RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算）體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。因此：所有 PowerPC（包括 64 位實(shí)現(xiàn)）都使用定長(zhǎng)的 32 位指令。PowerPC 處理模型要從內(nèi)存檢索數(shù)據(jù)、在寄存器中對(duì)它進(jìn)行操作，然后將它存儲(chǔ)回內(nèi)存。幾乎沒(méi)有指令（除了裝入和存儲(chǔ)）是直接操作內(nèi)存的。
事實(shí)的發(fā)展證明：Power 架構(gòu)成為了 IBM 的一座金礦。
1. IBM 的金礦?
眾所周知，大型主機(jī)是 IBM 唯一堅(jiān)持并作為核心的業(yè)務(wù)。而今天所要談及的 Power 架構(gòu)則是延續(xù) IBM 大型主機(jī)最主要的整體業(yè)務(wù)。
為了讓大家更加深入地了解大型主機(jī)對(duì) IBM 的重要意義，必須要提到讓 IBM 以難以置信的速度成長(zhǎng)起來(lái)的一個(gè)產(chǎn)品，同時(shí)也是熟悉 IBM 發(fā)展史的一條“捷徑”，那就是在 1961 年底，IBM 的第二任 CEO 小沃森所批準(zhǔn)的“S/360”——一個(gè)讓 IBM 大獲成功的具有革命性意義的生產(chǎn)線(xiàn)。
對(duì)于客戶(hù)來(lái)說(shuō)，S/360 是一個(gè)神來(lái)之筆；對(duì)于 IBM 的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來(lái)說(shuō)，它則是一個(gè)致命的打擊。
為了驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論，有必要解釋一下：什么是 S/360？
S/360 代表著一種全新的方法。
為 IBM 創(chuàng)造“金礦”的傳奇 CEO——小托馬斯·沃森
首先，它是用現(xiàn)代而高性能的集成電路建造而成的。這將使它同時(shí)具有更強(qiáng)的功率、更大的可靠性以及更低的價(jià)格（與市場(chǎng)上的所有同類(lèi)產(chǎn)品相比）。它將成為電腦家族的一分子——從非常小的處理器到非常大的處理器都可以用上它，以便讓顧客能夠在他們認(rèn)為需要的時(shí)候輕松地實(shí)現(xiàn)升級(jí)。為某一個(gè)處理器所開(kāi)發(fā)的軟件可以在任何一個(gè) S/360 處理器中運(yùn)行。所有的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備——打印機(jī)、磁帶機(jī)、讀卡機(jī)等，也會(huì)和家族中的任何一個(gè)處理器兼容。
圖為早期 S/360 產(chǎn)品的廣告
革命的代價(jià)是巨大的。小沃森為此付出了 50 億美金，但是 S/360 迅速將 IBM 帶入了一個(gè)全新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域——“以主機(jī)為中心”，而主機(jī)產(chǎn)品成為了公司的金礦。
IBM 在計(jì)算市場(chǎng)上的份額是呈火箭式上升的，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手猝不及防，許多障礙也就都隨之消失。公司的年收入從 1965—1985 年一直以 14%的增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng)；毛利潤(rùn)也以驚人的速度在增長(zhǎng)—大約是以 60%的速度在持續(xù)增長(zhǎng)；市場(chǎng)份額也驚人地突破了 30%，這種巨大的利益甚至差點(diǎn)將 IBM 卷入“反托拉斯”的訴訟中。
正如 IBM 另一位傳奇總裁郭士納所說(shuō)：
“沒(méi)有系統(tǒng) S/360 前，IBM 只是眾多生產(chǎn)和銷(xiāo)售電腦的普通公司之一。”
而如果失敗，肯定沒(méi)有了現(xiàn)在的 IBM，S/360 之于 IBM 就是如此重要。
盡管人們一直認(rèn)為 IBM 是一個(gè)擁有數(shù)千種產(chǎn)品的綜合性公司，直到 20 世紀(jì) 80 年代中期，IBM 都只是一家單一產(chǎn)品的公司——即只生產(chǎn)主機(jī)的公司，其他一系列的價(jià)值數(shù)十億美元的產(chǎn)品都只不過(guò)是圍繞主機(jī)產(chǎn)品而建造起來(lái)的。
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2. PowerPC 的發(fā)展歷程
關(guān)于 Power 架構(gòu)的發(fā)展，可以上溯到 1980 年 IBM 發(fā)布的第一臺(tái) RISC 架構(gòu)原型機(jī)，此后幾乎每一年，IBM 都會(huì)推出一款或多款產(chǎn)品，下面按照時(shí)間的順序，用一張圖來(lái)概括地了解一下 Power 架構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)史。
Power 架構(gòu)發(fā)展史圖
作為對(duì)上圖的補(bǔ)充，本節(jié)結(jié)束后，附加了 PowerPC 發(fā)展史的大事記，由于內(nèi)容較多，建議讀者酌情閱讀。
關(guān)于 Power 架構(gòu)發(fā)展，大體可以概括為如下兩個(gè)時(shí)間段：
(1)20 世紀(jì) 90 年代
IBM、Apple 和 Motorola 開(kāi)發(fā) PowerPC 芯片成功，并制造出基于 PowerPC 的多處理器計(jì)算機(jī)。
此時(shí)，PowerPC 架構(gòu)的特點(diǎn)是可伸縮性好、方便靈活。第一代 PowerPC 采用 0.6 微米的生產(chǎn)工藝，晶體管的集成度達(dá)到單芯片 300 萬(wàn)個(gè)。
1998 年，銅芯片問(wèn)世，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的歷史紀(jì)元。
(2)21 世紀(jì)至今
2000 年，IBM 開(kāi)始大批推出采用銅芯片的產(chǎn)品，如 RS/6000 的 X80 系列產(chǎn)品。
銅技術(shù)取代了已經(jīng)沿用了 30 年的鋁技術(shù)，使硅芯片在多 CPU 的生產(chǎn)工藝達(dá)到了 0.20 微米的水平，單芯片集成 2 億個(gè)晶體管，大大提高了運(yùn)算性能；而 1.8V 的低電壓操作（原為 2.5V）大大降低了芯片的功耗，容易散熱，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
芯片業(yè)務(wù)為 IBM 帶來(lái)了豐厚的利潤(rùn)，同時(shí)拓展了自身業(yè)務(wù)的范圍，在小型機(jī)市場(chǎng)，正式 Power 系列處理器力助 IBM 成為小型機(jī)的霸主。
Power 助 IBM 搶占小型機(jī)高地
IBM Power 系列處理器是 IBM 這家藍(lán)色巨人的重要產(chǎn)品之一，憑借這柄利器，IBM 在小型機(jī)市場(chǎng)的華山論劍中力拔頭籌。上圖是權(quán)威咨詢(xún)機(jī)構(gòu) IDC 09 年 5 月公布的關(guān)于小型機(jī)市場(chǎng)份額的數(shù)據(jù)圖。
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系列匯總：
之二：處理器的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)（上）
之三：處理器的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)（下）
之四：處理器的三國(guó)時(shí)代：蘋(píng)果攪動(dòng) MCU 江湖
之五：處理器的三國(guó)時(shí)代：DR 公司盛氣凌人，IBM 轉(zhuǎn)身成就微軟
之六：32 位處理器的攻“芯”計(jì)：英特爾如何稱(chēng)霸 PC 江湖？
之七：AMD 稱(chēng)霸 PC 處理器市場(chǎng)的“曇花一現(xiàn)”
之八：CPU 兩大陣營(yíng)對(duì)擂，X86 構(gòu)架讓英特爾如日中天
之九：你知道 X86 構(gòu)架，你知道 SH 構(gòu)架嗎？
之十：SuperH 系列處理器：昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”
之十一：MIPS 構(gòu)架：曾經(jīng)是英特爾的“眼中釘”
