POWER 是 Power Optimization With Enhanced RISC 的縮寫，是 IBM 的很多服務器、工作站和超級計算機的主要處理器。POWER 芯片起源于 801 CPU，是第二代 RISC 處理器。POWER 芯片在 1990 年被 RS 或 RISC System/6000 UNIX 工作站（現(xiàn)在稱為 eServer 和 pSeries）采用，POWER 的產品有 POWER1、POWER2、POWER3、POWER4，現(xiàn)在最高端的是 POWER5。POWER5 處理器是目前單個芯片中性能最好的芯片。POWER6計劃 2006 年發(fā)布。 PowerPC 是 Apple、IBM 和摩托羅拉（Motorola）聯(lián)盟（也稱為 AIM 聯(lián)盟）的產物，它基于 POWER 體系結構，但是與 POWER 又有很多的不同。例如，PowerPC 是開放的，它既支持高端的內存模型，也支持低端的內存模型，而POWER 芯片是高端的。最初的 PowerPC設計也著重于浮點性能和多處理能力的研究。當然，它也包含了大部分 POWER 指令。很多應用程序都能在 PowerPC 上正常工作，這可能需要重新編譯以進行一些轉換。從2000 年開始，摩托羅拉和 IBM 的PowerPC芯片都開始遵循 Book E 規(guī)范，這樣可以提供一些增強特性，從而使得 PowerPC 對嵌入式處理器應用（例如網(wǎng)絡和存儲設備，以及消費者設備）更具有吸引力。PowerPC 體系結構的最大一個優(yōu)點是它是開放的：它定義了一個指令集（ISA），并且允許任何人來設計和制造與 PowerPC 兼容的處理器；為了支持 PowerPC 而開發(fā)的軟件模塊的源代碼都可以自由使用。最后，PowerPC 核心的精簡為其他部件預留了很大的空間，從新添加緩存到協(xié)處理都是如此，這樣可以實現(xiàn)任意的設計復雜度。 PowerPC 體系結構分為三個級別（或者說是“book”）。通過對體系結構以這種方式進行劃分，為實現(xiàn)可以選擇價格/性能比平衡的復雜性級別留出了空間，同時還保持了實現(xiàn)間的代碼兼容性。 Book I. 用戶指令集體系結構 定義了通用于所有 PowerPC 實現(xiàn)的用戶指令和寄存器的基本集合。這些是非特權指令，為大多數(shù)程序所用。 Book II. 虛擬環(huán)境體系結構 定義了常規(guī)應用軟件要求之外的附加的用戶級功能，比如高速緩存管理、原子操作和用戶級計時器支持。雖然這些操作也是非特權的，但是程序通常還是通過操作系統(tǒng)調用來訪問這些函數(shù)。 Book III. 操作環(huán)境體系結構 定義了操作系統(tǒng)級需要和使用的操作。其中包括用于內存管理、異常向量處理、特權寄存器訪問、特權計時器訪問的函數(shù)。Book III 中詳細說明了對各種系統(tǒng)服務和功能的直接硬件支持。 從最初的 PowerPC 體系結構的開發(fā)開始，就根據(jù)特定的市場需求而發(fā)生分支。當前，PowerPC 體系結構家族樹有兩個活躍的分支，分別是 PowerPC AS體系結構和 PowerPC Book E體系結構。PowerPC AS 體系結構是 IBM 為了滿足它的 eServer pSeries UNIX 和 Linux 服務器產品家族及它的 eServer iSeries 企業(yè)服務器產品家族的具體需要而定義的。PowerPC Book E 體系結構，也被稱為 Book E，是 IBM 和 Motorola 為滿足嵌入式市場的特定需求而合作推出的。PowerPC AS 所采用的原始 PowerPC 體系結構與 Book E 所采用的擴展之間的主要區(qū)別大部分集中于 Book III 區(qū)域中。 在這些衍生的體系結構中還有一些適當?shù)膽眉墧U展，這些擴展大部分與具體應用的場合相關，但是 PowerPC AS 和 PowerPC Book E 共享在 PowerPC 體系結構的 Book I 中定義的基本指令集。雖然三種體系結構主要在操作系統(tǒng)級別上表現(xiàn)出不同，但它們在很大程度上具備應用級的兼容性。 PowerPC 最初定義了同時對 32 位和 64 位實現(xiàn)的支持，可以讓 32 位的應用程序運行于 64 位系統(tǒng)之上。在 IBM pSeries 和 iSeries 服務器上使用的 PowerPC AS 系統(tǒng)現(xiàn)在只提供體系結構的 64 位實現(xiàn)，新的 64 位應用程序和遺留的 32 位的應用程序可以運行于同一個系統(tǒng)之上。PowerPC Book E 體系結構同時有 32位實現(xiàn)和 64 位實現(xiàn)，64 位實現(xiàn)也完全兼容 32 位 PowerPC 應用程序。這兩種體系結構都具備與 PowerPC Book I 指令和寄存器的完全兼容性，同時提供了對內存管理、異常和中斷、計時器支持和調試支持等各方面的系統(tǒng)級擴展。 最初的 PowerPC 體系結構仍是 PowerPC AS 和 PowerPC Book E 的主要組成部分，并仍保持了其完整性，表現(xiàn)出了令人信服的應用級兼容性。 摩托羅拉半導體（飛思卡爾）從低到高的PowerQUICC I、II、II Pro、III四個系列的通信處理器產品，應對不同的應用需求： 1) PowerQUICC I MPC8xx低成本通信控制器系列，8xx core MPC823, MPC823E, MPC850, MPC852T, MPC853T, MPC855T, MPC857DSL, MPC857T, MPC859DSL, MPC860, MPC862, MPC866, MPC870, MPC875, MPC880, MPC885 2) PowerQUICC II MPC82xx高性能低價格通信控制器系列，603e or G2 core MPC8247, MPC8248, MPC8250, MPC8255, MPC8260, MPC8264, MPC8265, MPC8266, MPC8270, MPC8271, MPC8272, MPC8275, MPC8280 3) PowerQUICC II Pro MPC83xx高集成度通信控制芯片系列，e300 core MPC8343E, MPC8347E, MPC8349E, MPC8358E, MPC8360E 4)PowerQUICC III MPC85xx高性能低功耗通信控制芯片系列，e500 core MPC8540, MPC8541E, MPC8555E, MPC8560, MPC8543E, MPC8545E, MPC8547E, MPC8548E

st1\:*{behavior:url(#ieooui) } Power QUICC系列微處理器一般有三個功能模塊組成，嵌入式PowerPC核(EMPCC)，系統(tǒng)接口單元(SIU)以及通信處理器(CPM)模塊，這三個模塊內部總線都是32位。Power QUICC中除集成了PowerPC核，還集成了一個32位的RISC內核。Power PC核主要執(zhí)行高層代碼，而RISC則處理實際通信的低層通信功能，兩個處理器內核通過高達8K字節(jié)的內部雙口RAM相互配合，共同完成MPC854強大的通行控制和處理功能。CPM以RISC控制器為核心構成，除包括一個RISC控制器外，還包括七個串行DMA(SDMA)通道、兩個串行通信控制器(SCC)、一個通用串行總線通道(USB)、兩個串行管理控制器(SMC)、一個I2C接口和一個串行外圍電路(SPI)，可以通過靈活的編程方式實現(xiàn)對Ethemet、USB、T1/E1,ATM等的支持以及對UART, HDLC等多種通信協(xié)議的支持。 Power QUICC II 完全可以看作是Power QUICC的第二代，在靈活性、擴展能力、集成度等方面提供了更高的性能。Power QUICC II同樣由嵌入式的PowerPC核和通信處理模塊CPM兩部分集成而來。這種雙處理器器的結構由于CPM承接了嵌入式Power PC核的外圍接口任務，所以較傳統(tǒng)結構更加省電。CPM交替支持三個快速串行通信控制器(FCC)，二個多通道控制器(MCC)，四個串行通信控制器(SCC)，二個串行管理控制器(SMC)，一個串行外圍接口電路(SPI)和一個I ²C接口。嵌入式的Power PC核和通信處理模塊(CPM)的融和，以及Power QUICCII的其他功能、性能縮短了技術人員在網(wǎng)絡和通信產品方面的開發(fā)周期。


同Power QUICCII相比，Power QUICC III集成度更高、功能更強大、具有更好的性能提升機制。Power QUICCIII中的CPM較Power QUICC II產品200MHz的CPM的運行速度提升了66%，達到333MHz，同時保持了與早期產品的向后兼容性。這使得客戶能夠最大范圍的延續(xù)其現(xiàn)有的軟件投入、簡化未來的系統(tǒng)升級、又極大的節(jié)省開發(fā)周期。Power QUICC III通過微代碼具有的可擴展性和增加客戶定制功能的特性，能夠使客戶針對不同應用領域開發(fā)出各具特色的產品。這種從Power QUICC II開始就有的微代碼復用功能，已經(jīng)成為簡化和降低升級成本的主要設計考慮。? MPC860 PowerQUICC是當今比較流行、性能相當優(yōu)越的單片集成嵌入式微處理器。MPC860 PowerQUICC通信處理器可根據(jù)用戶不的要求提高2～4個串行通信控制器、不同規(guī)格的指令和數(shù)據(jù)緩存，各種級別的網(wǎng)絡協(xié)議支持。該產品專為寬帶接入設備如路由器、接入集線器、LAN/WAN交換機、PBX系統(tǒng)和STM網(wǎng)關等設計。MPC860包括三個主要模塊：PowerPC核心、系統(tǒng)接口單元（SIU）、通信處理模塊（CPM）。

st1\:*{behavior:url(#ieooui) } PowerPC是主要的處理機單元，通常稱為Embedded PowerPC核心（或EPPC）。它包括數(shù)據(jù)和指令的緩存和存儲器管理單元（MMU），在40MHz時鐘時為50 MIPS指令速度。 第二個主要的模塊為系統(tǒng)接口單元（SIU）。主要包括：總線監(jiān)視器、假中斷監(jiān)視器、軟件看門狗、中斷定時器和實時時鐘（RTC）、復位控制器、不占用內部開銷的片內總線仲裁、JTAG1149.1測試口。它的一個主要功能是提供內部總線和外部總線的接口。 第三個主要模擬為通信處理機模塊（CPM）。主要包括：RISC控制器、所有串行通道口支持連續(xù)接收和發(fā)送模式、5K字節(jié)雙口RAM、16個串行DMA （SDMA）通道、三個平行I/O寄存器、四個波特率獨立的發(fā)生器（可以連接到任意一個SCC和SMC，并允許運行中改變，支持自動波特率）、四個串行通信控制器（SCC）（支持以太網(wǎng)、HDLC/SDLC、HDLC總線）、兩個串行管理控制器（SMC）（UART方式或透明傳輸）、一個串行外圍接口電路（SPI）（MC6830 SCP的擴展，支持主從模式，支持同一總線上多主操作）、一個I²C（Inter-Integrated Circuit）接口（支持主從模式，支持多主環(huán)境）。CPM在幾個不同的通信設備如SCC和SMC上發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，所有的通信設備可以獨立工作。SCC和SMC也可以用于時分復用總線。 串行通信控制（SCC）是MPC860中最強大的通信設備，它們可以以多種不同的協(xié)議傳送數(shù)據(jù)，比如UART HDLC，以太網(wǎng)等等。 SMC為2個全雙工通道，編程可以配置它們獨立支持UART、透明方式和GCI。SMC比SCC的能力少一些，它支持少一些協(xié)議，而且CPM RISC提供的服務也少一些。 注意，與SCC一樣，SMC使用緩存描述字符，緩存在存儲器中，與SCC一樣，SMC向CPM RISC提供請求，使SDMA傳送數(shù)據(jù)。SCC與SMC一個顯著的不同為沒有FIFO做接收和發(fā)送工作，相反接收和發(fā)送為雙緩存。 MPC860有兩個CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC執(zhí)行高層代碼，RISC處理實際通信的低層通信功能。由于CPU分擔了嵌入式PowerPC核的外圍工作任務，這種雙處理器體系結構功耗要低于傳統(tǒng)體系結構的處理器。兩個處理器主要是通過內部存儲空間相互配合工作。在存儲器區(qū)，每個處理器都可以設置控制位、讀狀態(tài)位。每個通信設備都有一個發(fā)送DMA和接收DMA，32 俠RISC控制這16個串行DMA在通信設備和存儲器之間傳送數(shù)據(jù)。當MPC860接收數(shù)據(jù)時，串行DMA從通信設備接收數(shù)據(jù)并放入存儲器中；發(fā)送數(shù)據(jù)順序相反，串行DMA從存儲器中取數(shù)據(jù)，送到通信設備，串行DMA只服務CPM的RISC，但是兩個虛擬IDMA可以為用戶DMA所用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的PowerPC VxWorks BSP分析(1)--PowerPC体系结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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