PowerPC (com o retroacrônimo Performance Optimization With Enhanced RISC - Performance Computing, às vezes abreviado como PPC) é um conjunto de instruções projetado juntamente aos princípios RISC (Reduced Instruction Set Computing), que permite uma implementação superescalar (várias instruções podendo iniciar ao mesmo e serem executadas de forma independente). Foi criado em 1991 pela aliança composta pela Apple, IBM e Motorola, conhecida como AIM. PowerPC, é um conjunto de instruções em evolução, desde 2006 em que foi renomeado Power ISA, mas vive com um legado para algumas implementações de processadores baseados na arquitetura Power. O projeto possui versão tanto em 32 bits quanto em 64 bits.
Originalmente destinado a computadores pessoais, CPUs PowerPC, desde então, tornou-se popular em sistemas embarcados e processadores de alto desempenho. PowerPC era a pedra angular da PrEP da AIM e iniciativas Referência plataforma de hardware comum na década de 1990 e, embora a arquitetura ser bem conhecida por ser usada por linhas Macintosh da Apple 1994-2006 (antes da transição da Apple para Intel), seu uso era em consoles de videogame e incorporado aplicações, desde uma variedade de usos. PowerPC é amplamente baseada na arquitetura do conjunto de instruções antes POWER da IBM, e mantém um alto nível de compatibilidade com o POWER, as arquiteturas permaneceram perto o suficiente para que os mesmos programas e sistemas operacionais sejam executados em ambos, alguns cuidados são tomados na preparação de novos chips da série Power, um deles é implementar o conjunto de instruções PowerPC completo.Power to the people: a history of chipmaking at IBM. DeveloperWorks, IBM. Disponível em<http://www-128.ibm.com/developerworks/power/library/pa-powerppl/>. Acesso em 06 fev 2007PowerPC Microprocessor Family: The Programming Environments Manual for 32 and 64-bit Microprocessors. IBM. March 31, 2005. Achieved from https://wiki.alcf.anl.gov/images/f/fb/PowerPC_-_Assembly_-_IBM_Programming_Environment_2.3.pdf on June 14, 2018"Project:PowerPC". Gentoo Wiki. Retrieved January 14, 2018"PowerPCFAQ - Ubuntu Wiki". Wiki.ubuntu.com. Archived from the original on February 25, 2011. Retrieved August 16, 2009"POWER To The People". IBM. March 30, 2004. Archived from the original on 2013-02-04."ReactOS ports - ReactOS Wiki". www.reactos.org. Archived from the original on February 27, 2016. Retrieved December 6, 2015.PowerPC G4 Architecture White Paper Archived April 18, 2016, at the Wayback Machine.
História A história do RISC começou com projeto 801 com pesquisas da IBM, em que John Cocke foi o principal desenvolvedor, em que desenvolveu os conceitos de RISC nos anos de 1975-1978. Os processadores baseados em microprocessadores foram usadas em vários produtos IBM, incorporados eventualmente tornando-se o 16-registradores ROMP processador usado no IBM RT. A RT foi uma criação com implementação dos princípios RISC, e o desempenho foi desapontante em comparação com o microprocessador 68000 da Motorola que obteve um alto desempenho. Entre os anos de 1982-1984 IBM iniciou um projeto para construir o microprocessador mais rápido do mercado; esta nova arquitetura de 64-bit se tornou conhecido como o "Projeto América" em todo o seu ciclo de desenvolvimento que durou cerca de 5-6 anos. O resultado foi a arquitetura do conjunto de instruções POWER, introduzida com o RISC System / 6000 no início de 1990. O microprocessador POWER original, uma das primeiras implementações superescalares RISC, foi um alto desempenho, desenvolvendo multi-chip. A IBM logo percebeu que era necessário um microprocessador single-chip, a fim de dimensionar suas RS / 6000 linha de baixa-end para máquinas high-end. Trabalho em uma fonte de um chip microprocessador, designou o RSC (RISC Single Chip) que começou no início de 1991, a IBM realizou seu projeto que poderia potencialmente se tornar um microprocessador de alto volume usado em toda a indústria. IBM abordou a Apple com o objetivo de colaborar no desenvolvimento de uma família de microprocessadores com um único chip baseado na arquitetura POWER. Logo depois, a Apple, sendo um dos maiores clientes da Motorola de microprocessadores de classe desktop, pediu à Motorola para participar das discussões, devido ao seu longo relacionamento e a sua mais extensa experiência com a fabricação de microprocessadores de alto volume da IBM, e para formar uma segunda fonte para os microprocessadores. Esta colaboração de três vias se tornou conhecido como AIM aliança, formada por Apple, IBM, Motorola. Em 1991, o PowerPC era apenas uma faceta de uma aliança maior entre estas três empresas. Na época, a maior parte da indústria de computadores pessoais estava criando sistemas baseados no Intel 80386 e 80486 , que tinha uma arquitetura CISC, o desenvolvimento do processador Pentium estava bem encaminhado.
O chip PowerPC foi uma das várias aventuras conjuntas envolvendo as três, em seus esforços para combater o crescente domínio Microsoft-Intel de computação pessoal. Para Motorola, POWER parecia um negócio inacreditável. Ele lhes permitiu vender uma CPU RISC amplamente testada e poderosa por pouco dinheiro, projetado em sua própria casa. Ele também manteve os laços com um cliente importante, a Apple, a parceria oferece a possibilidade de adicionar IBM também, que pode comprar versões menores da Motorola em vez de fazer o seu próprio. Neste ponto, a Motorola já tinha seu próprio projeto RISC na forma do 88000 que estava mal no mercado. A Motorola estava indo bem com sua família 68000 e a maior parte do financiamento foi focado nisso. O esforço no 88000 foi um pouco carente de recursos. No entanto, o 88000 já estava em produção e tinha máquinas de 88K mas a Apple já tinha protótipo de máquinas de 88K em execução. O 88000 tinha também alcançou um número de vitórias de desenvolvimento incorporados em aplicações de telecomunicações. Se a nova versão de um PODER-chip poderia ser bus-compatible em um nível de hardware com o 88000, mas como comportaria a Apple e Motorola, para trazer máquinas para o mercado muito mais rápido, uma vez que não teria que redesenhar sua arquitetura de bordo. O resultado destes vários requisitos da especificação era PowerPC (Performance Computacional). As diferenças entre o anterior conjunto de instruções POWER e PowerPC é descrito no Anexo E do manual para PowerPC ISA v.2.02. Quando os primeiros produtos PowerPC chegaram ao mercado, eles foram recebidos com entusiasmo. Além da Apple, IBM e do Grupo Computer Motorola oferecerem sistemas construídos em torno dos processadores. Microsoft lançou o Windows NT 3.51 para a arquitetura, que foi usado em servidores PowerPC da Motorola, e Sun Microsystems ofereceu uma versão do seu sistema operacional Solaris. IBM AIX Unix portado seu e planejado um lançamento do OS / 2. Ao longo de meados dos anos 1990, os processadores PowerPC alcançado os resultados dos testes de benchmark que combinavam ou ultrapassaram as dos CPUs mais rápidas x86. Em última análise, a demanda para a nova arquitetura no ambiente de trabalho nunca realmente se concretizou. Windows OS e Sun clientes sentiam a falta de software de aplicação para o PowerPC, quase universalmente ignorando o chip. As versões PowerPC de Solaris, OS / 2 e Windows foram interrompidas após um breve período de tempo no mercado. Apenas no Macintosh, devido à persistência da Apple, fez a tração ganho PowerPC. thumb|Evolução Para a Apple, o desempenho do PowerPC era um ponto brilhante em face do aumento da concorrência a partir do Windows 95 e PCs baseados no Windows NT. Em paralelo com a aliança entre a IBM e Motorola, ambas as empresas tinham os esforços de desenvolvimento em curso internamente. A linha de PowerQUICC foi o resultado desse trabalho dentro Motorola. A série 4xx de processadores embarcados estava em andamento dentro da IBM. O negócio processador embutido IBM cresceu para quase 100 milhões de dólares em receitas e atraiu centenas de clientes. No entanto, perto do fim da década, problemas de fabricação começaram a assolar a aliança AIM, da mesma maneira com Motorola, que era constantemente empurrada para trás nas implantações de novos processadores para a Apple e outros fabricantes: primeiro da Motorola na década de 1990 com o G3 e G4 processadores e IBM com o processador G5 de 64 bits em 2003. Em 2004, a Motorola fabricou o chip, negócios girando fora de seu negócio de semicondutores como uma empresa independente chamada Freescale Semiconductor. Na mesma época, a IBM saiu do mercado processador embutido de 32 bits com a venda de sua linha de produtos PowerPC a Applied Micro Circuits Corporation (AMCC) e com foco em projetos de chips de 64 bits, mantendo seu compromisso de PowerPC CPUs para fabricantes de máquinas de jogo tais como GameCube da Nintendo e Wii, PlayStation 3 da Sony e Xbox 360 da Microsoft, dos quais os dois últimos ambos usam processadores de 64 bits. Em 2005, a Apple anunciou que deixaria de usar processadores PowerPC de seus computadores Macintosh da Apple, favorecendo processadores Intel produzidos em vez disso, citando as limitações do chip para o futuro hardware de computador pessoal especificamente relacionadas à geração de calor e consumo de energia, bem como a incapacidade de desempenho da IBM para mover o 970 (PowerPC G5) do processador para a faixa de 3 GHz. A aliança IBM-Freescale foi substituído por um organismo de normalização aberto chamado Power.org. Power.org opera sob a governação do IEEE com a IBM continuar a usar e desenvolver o processador PowerPC em consolas de jogos e Freescale Semicondutor, orientadas exclusivamente para dispositivos embarcados.
Esta arquitetura está presente no microprocessador Cell, da PlayStation 3 que foi projetado em parceria entre Sony, Toshiba e IBM. Os videogames da nova geração, PS4 e Xbox One, migraram para a plataforma x86 (a mesma utilizada pelos computadores). Já o Wii U continua utilizando a tecnologia PowerPC.
Características Começando pelas especificações do POWER, o PowerPC adiciona:
Suporte para operações em big-endian e little-endian; o PowerPC pode alternar entre os modos durante os processos. Essa ferramenta não é suportada no PowerPC 970. Precisão de instruções para alguns ponto flutuantes e também adição de dupla precisão. Pontos flutuantes adicionais nos comandos da Apple. Compartibilidade reversa em 64 bits para o módulo de 32 bits. Fusão no multiplicador de adição. Arquitetura de gerenciamento de memória paginada que é muito usada em servidores e sistema de computadores. Arquitetura de gerenciamento de memória nomeado Book-E, substituindo a arquitetura de gerenciamento de memória convencional para aplicações embarcadas. Book-E é um software de aplicação compatível com as implementações de PowerPC existentes, mas precisa de pequenas mudanças para o sistema operacional.
Algumas instruções apresentadas no manual de instruções do POWER eram consideradas muito complexas, sendo removidas da arquitetura do PowerPC. Algumas instruções removidas podiam ser emuladas pelos sistemas operacionais, caso necessário. As instruções removidas eram:
Conditional moves. Instruções de Load e Store para dados em ponto flutuante com precisão quadrupla. Instruções para strings.
Itens definidos pela arquitetura PowerPC A arquitetura PowerPC define convenções de como a aritmética, tratamento de exceções e de tempo, gerenciamento de memória, devem funcionar para qualquer implementação PowerPC. A seguir temos uma lista de itens que são definidos formalmente pela arquitetura :
Conjunto de Instruções – define os modos de endereçamento e a descrição das instruções de load/store, aritmética de inteiros e de ponto flutuante; Modelo de programação – define o conjunto de registradores e as convenções de memoria, também define a ordem dos bits e bytes e como números são representados;