Motorola PPC60x

Rodina procesorů PowerPC 600 byla první generace PowerPC procesorů vůbec. Byly navrženy v továrně Somerset v Austinu (Texas), za společného financování firem IBM a Motorola, pod společnou AIM aliancí. Závod Somerset byl otevřen v roce 1992 a jeho cílem bylo vyrobit první PowerPC procesor a následně pokračovat v navrhování PowerPC procesorů pro osobní počítače. Prvním procesorem se tak v roce 1993 stalo PowerPC 601. Brzy poté už následovala druhá generace procesorů PowerPC 603, PowerPC 604 a 64-bitovým PowerPC 620.

Procesory této generace se rozdělily do dvou skupin – modely PowerPC 603 pro low-end počítače a PowerPC 604 pro high-end počítače a dočkaly se mnoha různých úprav – 603e, 604e apod. s vyšší vyrovnávací pamětí a frekvencí až 350MHz.

PowerPC 603

PowerPC 603 byl první procesor implementující kompletní 32-bitovou PowerPC architekturu. Byl navržen tak, aby se stal levným, low-end procesorem pro přenosné a integrované použití. Jednou z hlavních funkcí byly funkce pro úsporu energie, které mohly dramaticky snížit požadavky na energii a v režimu spánku bylo odebíráno pouze 2mW.

Procesor 603 obsahoval čtyř-fázové pipeline a pět execution units: celočíselnou jednotku, jednotku s pohyblivou řádovou čárkou, jednotku predikce větve, jednotku načítání / ukládání a jednotku systémového registru. Obsahuje samostatnou L1 vyrovnávací paměť o velikosti 8KB pro instrukce a data a 32/64-bitovou 60x paměťovou sběrnici, dosahující rychlosti až 75 MHz. Jádro procesoru 603 však nemělo hardwarovou podporu SMP (Symmetric multiprocessing).

Procesor PowerPC 603 obsahoval 1.600.000 tranzistorů a byl vyroben 0,5 μm CMOS procesem. Velikost čipu byla 85 mm2 a spotřeba energie 3W při 80 MHz. Architektura procesorů 603 byla přímým předkem architektury PowerPC 750, prodávanou společností Apple jako PowerPC "G3".

Procesor 603 byl určen pro přenosné počítače Apple Macintosh, ale nedokázal kvůli menší vyrovnávací paměti spouštět 68K emulační software s takovým výkonem, který by firma Apple považovala za přiměřený. Výsledkem toho bylo, že se firma Apple rozhodla použít procesor 603 pouze v levné řadě stolních počítačů Performa. To způsobilo zpoždění uvedení počítačů Apple PowerBook 5300 a PowerBook Duo 2300, protože firma Apple se rozhodla čekat na revizi procesoru. Právě použití procesorů 603 v řadě počítačů Performa 5200 od firmy Apple vedlo k tomu, že procesor získal špatnou pověst.

Kromě problému s emulací 68k kódu byly stroje Performa dodávány s různými konstrukčními vadami, z nichž některé byly hodně závažné. Přesněji šlo o špatný výkon a stabilitu sítě, problémy se sběrnicí (šířka, rychlost, složitost), chyby v ROM a výkon pevného disku. Žádný z problémů řady počítačů Performa 5200, až na emulační výkon 68k aplikací, nebyl přirozeně způsoben procesorem 603. Místo toho byl procesor dodatečně upraven pro použití se 68k základními deskami a dalšími zastaralými zařízeními. Internetové stránky Low End Mac ohodnotil počítač Performa 5200 jako nejhorší Mac všech dob.

Tyto modely byly použity německou firmou Phase5 v turbo-kartách BlizzardPPC 603e pro Amigu 1200

PowerPC 603e a 603ev

Problémy s výkonem procesoru 603 byly vyřešeny uvedením procesoru PowerPC 603e. Vyrovnávací paměť L1 byla zvětšena a rozšířena o 16kB datovou a instrukční vyrovnávací paměť. Zdvojnásobení se dočkala také maximální frekvence procesorům která dosáhla až na 200MHz.

Inovace se dočkal také samotný výrobní proces, který se změnšil na 0.35μm, což umožnilo další navýšení frekvence procesoru až na 300MHz. Tato část se někdy nazývá PowerPC 603ev. Procesory 603e a 603ev obsahují 2.600.000 transistorů. Velikost čipu byla 78 mm2 a spotřeba energie 6W při 300 MHz.

PowerPC 603e byl prvním stolním procesorem, který dosáhl hranice 300 MHz. Jako první byl používám v počítačích Power Macintosh 6500. Procesory PowerPC 603e byl používán také v turbo-kartách firmy phase5 určených pro počítače Amiga, u kterých byly používány frekvence od 160 do 240MHz.

PowerPC 603e byl také srdcem BeBoxu od firmy Be Inc. Ten je pozoruhodný tím, že se jedná o multiprocesorový systém, pro který nebyl 603 původně vůbec navržen. Firma IBM také použila procesory PowerPC 603e v přenosných počítačích ThinkPad 800. V určitých sériích digitálních osciloskopů firmy LeCroy byl PowerPC 603e použit jako hlavní procesor.

PowerPC 604

Procesor PowerPC 604 byl představen v prosinci roku 1994 spolu s procesorem PowerPC 603. Byl navržen jako vysoce výkonný čip pro pracovní stanice a servery a jako takový měl podporu pro symetrické multi-procesorování přímo v hardwaru. Procesor PowerPC 604 byl často používán ve špičkových systémech společnosti Apple a byl také používán v klonech počítačů Macintosh, serverech a pracovních stanicích RS / 6000firmy IBM, turbo-kartách pro počítače Amiga a jako integrovaný procesor pro telekomunikační zařízení.

PowerPC 604 je superskalární procesor schopný zpracovávat čtyři instrukce současně. Obsahuje šesti-úrovňový pipeline a šest execution units, které mohou pracovat paralelně a zpracovává až šest instrukcí během jednoho cyklu.

Samozřejmostí je také přítomnost vyrovnávací paměti L1 o velikosti 16KB pro data a instrukce. Externí rozhraní je 32 nebo 64-bitová 60 násobná sběrnice, která pracuje při hodinových frekvencích až 50 MHz. PowerPC 604 obsahuje 3.600.000 tranzistorů a byl vyroben 0,5 μm CMOS procesem. Velikost čipu byla 196 mm2 a spotřeba energie 14-17W při 133 MHz. Pracoval při frekvencích od 100 do 180MHz.

Tyto modely byly použity německou firmou Phase5 v turbokartách CyberStormPPC 604 pro Amigu 4000.

PowerPC 604e

Procesor PowerPC 604e byl představen v červenci roku 1996. Přinesl CRU (Condition Register Unit) a samostatné vyrovnávací paměti L1 o velikosti 32 KB pro data a instrukce. Mezi další změny lze zařadit změny v paměťovém subsystému a jednotce predikce větvení, což vedlo ve srovnání s jeho předchůdcem k dalšímu zvýšení výkonu o 25%.

Obsahoval 5.100.000 tranzistorů a byl vyroben 0,35 μm CMOS procesem. Velikost čipu byla 148 mm2 a spotřeba energie 16-18W při 233 MHz. Pracoval při frekvencích od 166 do 233MHz.

	PowerPC 603	PowerPC 603e	PowerPC 604	PowerPC 604e
Rok výroby:	1994	1996	1994	1996
Označení:	-	-	-	-
Výrobní technologie:	0,5 μm CMOS	0.35 μm CMOS	0,5 μm CMOS	0.35 μm CMOS
Frekvence:	800 MHz	-	933 MHz	-
Počet jader:	1	-	1	-
Spotřeba:	3W / 80MHz	-	14-17W / 133MHz	-
Pasivní chlazení:
FPU:
Altivec:
Vyrovnávací paměť:	256KB L2 Cache	-	256KB L2 Cache	-
Počet tranzistorů:	1.600.000	2.600.000	3.600.000	5.100.000