PowerPC G4

Diseño del PowerPC G4e.
Motorola PowerPC 7450 a 800 MHz en el módulo CPU de un Power Mac G4.
Apple PowerPC G4.

PowerPC G4 es una designación usada por Apple Computer para describir la cuarta generación de microprocesadores PowerPC de 32 bits. El término conduce, a menudo, a pensar que se trata de un modelo físico de procesador cuando en realidad se refiere a varios procesadores de Freescale (división de semiconductores de Motorola).

Tales designaciones fueron aplicadas a los ordenadores de Apple Macintosh tales como el ordenador portátil PowerBook G4, el iMac G4, el Power Macintosh G4 de escritorio y el Xserve. Esta generación de procesadores también fue utilizada por Apple en modelos recientes de eMac, del Mac mini y del portátil iBook de tercera generación. Fue sustituido por el PowerPC G5 en los PowerMac, iMac y Xserve y por el intel Core en MacMini y los portátiles.

Las CPUs PPC G4 también se encuentran en varios ordenadores tipo Amiga, como los Pegasos de Genesi.

Además de en ordenadores también se utiliza en sistema embebido dentro de routers, switch, etc

PowerPC 7400

El primer modelo de procesador para utilizarse en sistemas denominados como G4 era el Motorola PowerPC 7400 (con el nombre en código "MaX"), apareció al final del verano de 1999 con velocidades que se extendían desde 350 a 500 Mhz. Este procesador contenía 10.5 millones de transistores, usando en el proceso de fabricación la tecnología de 0.20m HiPerMOS6 de Motorola. El tamaño final del procesador es de 83mm2 y tenía interconexiones realizadas en cobre.

Motorola había prometido a Apple que tendría piezas a una velocidad de hasta 500 MHz, pero los rendimientos resultaron demasiado bajos al principio. Esto forzó a Apple a retirar la publicidad 500 MHz de los modelos PowerMac G4. La serie Power Mac se degradó bruscamente de 400, 450, y 500 MHz a 350 MHz, 400 y 450 MHz mientras se subsanaban los problemas con el chip. El incidente generó una grieta en la relación de Apple-Motorola, y al parecer causó que Apple solicitara ayuda de IBM para obtener los rendimientos de la producción en la línea de serie del Motorola 7400. El modelo de 500 MHz se reintrodujo el 16 de febrero de 2000.

Diseño

Gran parte del diseño del 7400 fue hecho por Motorola en estrecha colaboración con alianza AIM, International Business Machines, el segundo miembro de la alianza, aparentemente tuvo desacuerdos referentes a una unidad de procesamiento de vectores en el chip por lo que IBM en cooperación con AIM desarrolló su propia versión del microprocesador bajo las series PowerPC 7XX. En última instancia, el diseño de la arquitectura G4 contuvo una unidad de proceso de vectores de 128- bit denominada por Motorola AltiVec mientras que la comercialización de Apple lo denominaba "Velocity Engine".

Con la unidad de AltiVec, el microprocesador 7400 puede hacer operaciones matemáticas de cuatro vías en coma flotante de simple precisión, o un byte de 16 vías en un sólo ciclo. Además, la unidad de proceso de vectores es sobreescalable, y puede hacer dos operaciones de vector al mismo tiempo. Comparado con los microprocesadores x86 de Intel de entonces, esta característica ofrecía una mejora sustancial en el funcionamiento de las aplicaciones diseñadas para aprovecharse de la unidad de AltiVec.

Además, los 7400 disponen de soporte para multiprocesamiento simétrico (SMP) y una Unidad Aritmético-Lógica de 64-bit, derivada en parte de las ALU de las series 604. Las series 603 tenían ALUs de 32-bit, que tardaban dos ciclos de reloj en lograr el resultado de una operación aritmética de 64-bit en coma flotante.

La unidad en coma flotante (FPU) en los 7400 también fue tomada de un CPU anterior, el 604, porque era un 25% más rápido por reloj que el FPU en la CPU 750(G3). Mientras el bus del MPX utilizado en las series 7400 es de 167MHz FSB, el bus es tal que las unidades de vector (que procesa AltiVec) nunca se quedan sin datos, como algunos habían dicho erróneamente.

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