P系列Power芯片传奇(http://www.iitclub.com/bbs/dispbbs.asp?boardID=18&ID=241&page=1)

POWER1

第一个RS/6000产品被发布在1990年2月，在POWER体系的多芯片实施的基础上，在IBM RISC System/6000 技术中称为SA23-2619。参照最近的芯片发展历程，这项技术现在一般被称为POWER1。这款芯片引入了8KB指令缓存(I-cache)和32 KB 或 64 KB数据缓存(D-cache)。他们有一个独立的浮点单元能够处理一个混合浮点叠加操作(FMA) 在每个循环里，在潜伏期里只有两个循环。

因为，峰值的MFLOPS等于MHz值的两倍。例如：型号530是一个桌边工作站工作主频25MHz，带有一个高峰时的性能值50 MFLOPS，通常发生的数字式的内核能够获得的性能值和理论的峰值非常接近。在1992年，型号220发布，在POWER体系的单芯片实施的基础上，通称为RISC 单芯片（RSC）。他被设计为一个低成本，入门级的桌面的工作站，包含一个单8KB混合指令和数据缓存。

最后的POWER1机器，在1993年9月发布，是型号580。它的主频62.5MHz并带有32KB I-cache 和64 KB D-cache。
POWER2
发布于1993年，第一款POWER2机器包括：主频55 MHz 的型号 58H，主频71.5 MHz 的型号990，对于科技应用最关键的改进在于引入了POWER2体系，增强了浮点运算单元，包含了64位的执行单元。而且，两个浮点叠加指令能够在每个循环里被执行。而且还提供了第二个固定运算单元。另外，一些新的硬件指令集被引入POWER2:
Quad-word存储指令集，quad-word导入指令移动两个相邻的双精度（double-precision）值到两个相邻的浮点寄存器。
硬件平方根指令集
浮点到整数转换指令集

尽管型号590运行在一个比基于POWER1体系的型号580 稍快一点的时钟频率，由于上面所列的架构体系的改进，配合有更大的256 KB D-cache，使得型号590在性能上有出色的表现。

在1996年10月，IBM发布RS/6000 型号 595，这是第一款基于P2SC (POWER2 Super Chip)芯片的机器。象它的名字暗示的一样，这是一款单芯片POWER2机器，时钟频率有更大幅度的增加，型号 595主频135 MHz。最快的P2SC芯片，是型号397工作站和RS/6000 SP Thin4 节点，它的主频是160 MHz，是640 MFLOPS的理论峰值速率。
PowerPC

RS/6000 型号250工作站，是第一个基于PowerPC 601芯片，主频66 MHz，在1993年9月发布。PowerPC 601是第一个由IBM, Motorola, 和Apple公司合作开发的芯片，PowerPC体系架构包括了大多数POWER指令集，然而，一些在应用环境中不被经常调用的指令被排除。也有一些新的指令和特征被加入，例如：支持对称多芯片系统。实际上，PowerPC 601完全实施全部的PowerPC指令集，在之后发布的芯片，而是一个从POWER 到全 PowerPC体系的一个过渡， 例如：603, 604, and 604e 。
现在，最快的基于PowerPC的机器，是4路 SMP系统RS/6000 7025 型号 F50 和单个芯片系统RS/6000 43P 7043 型号150, 使用 604e 芯片主频分别是 332 MHz 和 375 MHz。POWER3 和 POWER4芯片也是基于PowerPC 体系架构,在以下段落会进行讨论。
RS64

第一个RS64芯片发布于1997年9月，是RS/6000跨入64位计算的第一步，这系列的产品强调更强的商业服务器性能。它的主频是125 MHz ，2颗CPU, 4MB L2 缓存和拥有64 KB L1 指令缓存, a 64 KB L1 数据缓存, 一个浮点单元，一个load-store 单元，一个floating-point 单元, 一个integer 单元，系统最多可配置12颗CPU。使用RS64的pSeries产品是第一批使用和iSeries产品的相同的CPU和内存的系统。

1998年9月，发布RS64-II，它的设计不同于RS64，时钟频率达到262 MHz，L2 缓存可以达到8 MB，它有一个 64 KB L1 指令缓存，一个 64 KB L1 数据缓存, 一个 floating-point 单元，一个 load-store单元，两个 integer 单元, 和一个 short in-order pipeline 对于优化的conditional branches。
1999年秋天，RS64-III发布，设计采用铜芯片技术，主频达到450 MHz， L1 指令和数据缓存都分别增加到128 KB 。这款芯片在AIX环境下支持硬件多线程。系统设计最多可达到24颗CPU。

2000年秋天，设计增加了缘上硅(SOI)技术，主频达到600 MHz， L2缓存增加到16 MB 在一些机型上，之后推出主频 750 MHz的芯片，最近的这款芯片的版本是 RS64-IV。
POWER3

POWER3芯片吸取了设计POWER2 , 和P2SC 芯片,以及 PowerPC 体系架构的精华，它具有很好的floating-point 运算性能，因为沿用了P2SC的两个floating-point 运算单元，同时作为一个 64位, SMP-enabled 芯片最终能够具有比现有的P2SC芯片更高的主频。1998年发布的芯片的主频是200 MHz，这款芯片的最近发布的使用铜芯片技术，主频最高达到450 MHz。
POWER4

POWER4芯片于2001年发布，它增加了L3缓存 ，fabric controller可以控制在L2 and L3 之间以及单个处理器之间的信息流和数据。每个微处理芯片包含64 KB L1 指令缓存, 一个 32 KB L1数据缓存，两个fixed-point 执行单元, 两个floating-point执行单元， 两个 load/store执行单元，一个分支执行单元, 和一个执行单元来进行逻辑操作在一定条件下。

在程序组按顺序分发的指令由执行单元按非程序顺序处理，最老的操作具有高的优先级。分组能够最多包含5个指令，通常被一个branch指令终止。最先使用POWER4的服务器是IBM^ pSeries 690 型号 681 服务器，工作主频目前最高可达1700 MHz。
下面是一个性能比较表格，可以帮助了解POWER系列芯片的性能差别：

Metric	POWER3-ll 450 MHz	RS64-lll 450 MHz	POWER4 1300 MHz
SPECint2000	355.0	234.0	814.0
SPECfp2000	433.0	210.0	1169.0