POWER，如果仅从字面上理解是能力、权力的意思，但如果在它的前面再加上一个词——IBM，也许你对它的理解会更深刻。因为IBM POWER一经推出就显示出强大的力量，而且现在，你不仅能在世界上最高性能超级计算机的大脑中找到它的身影，在下一代游戏机的数字心脏中也同样少不了它。 不知道最近的两条新闻是否引起了大家的关注。其中一条是，IBM宣布美国能源部国家核安全管理局(NNSA)选择由IBM来设计和制造世界上第一个采用Cell Broadband Engine(简称Cell B.E)处理器强大处理能力的超级计算机，目标是制造一台能够持续以最高每秒钟1000万亿次计算(1 petaflop)的持久速度运行的计算机。基于POWER架构的Cell B.E.处理器是由IBM、索尼公司、索尼计算机娱乐公司(索尼公司和索尼计算机娱乐公司合称索尼集团)和东芝公司合作开发的。 另一条是，IBM设在纽约州East Fishkill一个先进的制造工厂近期将交付一批微处理器，这些处理器将用作任天堂即将推出的Wii视频游戏机的数字心脏。根据协议条款，IBM将制造数百万基于POWER架构且通过全面测试的芯片，这些芯片采用了IBM 90纳米绝缘硅(SOI)技术，在为任天堂公司的新产品提供了更强大的处理能力的同时，将能耗降低了20%。 从这两条新闻不难看出IBM POWER架构的意义所在。应该说，POWER架构是大小不同的多种设备的电子大脑的脑干，支持着包括汽车安全系统、打印机、无线路由器、后台办公服务器和世界上最强大超级计算机在内的各种设备。不过，这些还远远不够，还是让我们随着POWER的发展演进来看一看不同时期POWER的不同定义吧。 John Cocke与POWER 也许让你说出IBM处理器的产品线有哪几条，你能很轻易就答出POWER架构、POWERPC系列处理器、Star系列和IBM大型机上所采用的芯片，但如果再继续追问这四条处理器产品的出处，可能就没那么容易回答了。其实，这四条处理器产品线的祖先是同一个，那就是IBM 801。在上世纪70年代为了解决计算机电话呼叫的转换问题而出现的IBM 801，尽管它从来都没真正成为一个电话转换器，但正是因为这样，才会有后来为了着重解决801不足问题而出现的POWER。 事实上，801从一开始就只是为了完成在每个时钟周期内完成一条指令的目标，因而设计十分简单。与此同时，1947年开始的晶体管变革加速了计算机小型化的进程，越来越小的集成电路让设计人员可以利用更多的空间在芯片中实现更多指令，这就导致了一个问题的出现——在芯片执行指令时需要更多的机器时间，这使得801需要做出调整。 也许你听说过IBM的John Cocke，曾于1987年获得图灵奖的IBM沃森研究中心老资格的研究员。正是他主持了这个被称为“80号大楼”的801计算机项目。 针对801的问题，Cocke对指令集进行了拆分，并设计了一台只有当时同类计算机一半电路的机器，但是其运行速度却是同类计算机的两倍。快速的核心和更少的电路带来的不仅仅是性能的提升，而且功耗也更少，成本也更低。根据统计，一般计算机的指令系统中，只有约20%的指令是经常使用的，它们占程序执行总指令数的80%，指令系统中其余80%的指令则很少使用，只占程序执行总指令数的20%，这就是著名的“20%∶80%定律”，也是Cocke设计这样一种计算机的主要依据。IBM 801的这种设计思想和体系结构引起加州大学伯克利分校的D.Patterson和斯坦福大学的J.Hennessy的极大兴趣和重视，经过进一步研究、改进和发展，形成了一种崭新的计算机体系结构，即RISC(精简指令集计算机)。尽管RISC这个名称是由Patterson于1980年给出的，但学术界公认Cocke是RISC概念的首创者。 随后，RISC在工作站和嵌入式市场中占据了主导地位，从Sun公司的SPARC到IBM公司的RS/6000，到IBM、Apple和Motorola三家联合开发的POWER 601及其后的POWER 60x，都采用了RISC架构。Cocke则转入了其他项目的研究之中。 一直到1990年，Cocke再次被授命在一个名为“America”的项目中重新提炼801的设计，这个项目后来就成为POWER系列的芯片。同年，IBM推出了第一款使用POWER处理器的产品RS/6000，也就是今天的IBM eServer p系列服务器。 总结来看，POWER起源于801 CPU，是第二代RISC处理器。POWER在出现之初的定义是Power Optimization With Enhanced RISC的缩写，意为增强RISC性能优化的架构。 POWER的发展新论 在新的时期，IBM对POWER技术给出了新的定义：Performance(可靠)、Optimization(优化)、Wisdom(智能)、Efficiency(高效)和Reliability(可靠)的缩写。 1991年是POWER处理器发展史上的一个重要的里程碑，IBM、Apple和Motorola三家重要厂商结成联盟，在POWER的基础上开发PowerPC处理器并共同推广其应用。这一决策的重要性无论如何估计都不过分，因为它使得POWER处理器家族不再局限于技术运算应用，也不再只是科学家和工程师的宠儿，从此进入了商业处理、台式运算、嵌入式处理器等更加广阔的天地。 到了1995年，IBM罗彻斯特实验室推出了代号为Amazon的新一代优化商业应用PowerPC处理器，第一次把IBM几十年的商业服务器应用经验融入POWER，这也是POWER体系结构中的第一个64位处理器。最终，Amazon拥有了385条指令，比最初32位PowerPC的187条指令相比有了脱胎换骨的变化。从这里也可看出POWER的灵活性和可扩展能力，其动态的指令集体系架构可以裁减或强化以用于不同的应用范围。 与此同时，以高浮点计算性能为特点的POWER处理器也仍然在继续发展，以满足科学技术运算的需要。经过POWER2和POWER2 SC的发展，在POWER3时代实现了全64位和SMP支持，随后推出的POWER4具有高效的指令乱序执行功能，保证了对以前的应用具有高效率的二进制兼容性，而处理器的控制逻辑只是POWER3处理器的一半，更进一步的POWER5/5+处理器芯片的晶体管数比POWER4处理器几乎多出了一亿个，是业界首个双内核双线程的芯片。 嵌入式的PowerPC处理器也开始得到广泛应用，不仅出现在激光打印机和汽车中，也出现在登陆火星的火星车上和游戏机里。现在，当各种消费电子设备大行其道，人们在惊呼一个新时代到来的同时才发现，IBM在1999年就已悄悄站到了起跑线上。
