Arquitectura PowerPC

La arquitectura PowerPC es un microprocesador para computadoras personales. PowerPC es una arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer) que son microprocesadores muy potentes y de bajo costo. La arquitectura RISC intenta mantener el procesador lo más ocupado posible. 

Las características de diseño de PowerPC son las siguientes: 

• Implementación de amplio rango
• Diseño de procesador sencillo
• Arquitectura superescalar
• Funciones multiprocesador
• arquitectura de 64 bits
• Compatibilidad con el funcionamiento en modo big-endian y little-endian. PowerPC puede cambiar de un modo a otro en tiempo de ejecución.
• Conjunto separado de registros de punto flotante (FPR) para instrucciones de punto flotante

Máquina PowerPC Arquitectura: 

• Memoria: 
  La memoria consta de bytes de 8 bits. Dos bytes consecutivos forman una media palabra, cuatro bytes forman una palabra, ocho bytes forman una palabra doble, dieciséis bytes forman una palabra cuádruple. Los programas de PowerPC se pueden escribir utilizando un espacio de direcciones virtuales (2 ⁶⁴ bytes). El espacio de direcciones se divide en segmentos de longitud fija que se dividen a su vez en páginas. 
• Registros: 
  Hay 32 registros de propósito general (GPR) de GPR0 a GPR31. La longitud de cada registro es de 64 bits. Los registros de propósito general se utilizan para almacenar y manipular datos y direcciones. Como la máquina PowerPC admite el formato de datos de punto flotante, tiene una unidad de punto flotante (FPU) para el cálculo. 
  Algunos de los registros soportados por la arquitectura PowerPC son: 

Register                   Operations
Link Register(LR)          Contain address to return at 
                           the end of the function call

Condition Register         Signify the result of an
(CR)                       instruction

Count Register             For Loop count
(CTR) 

• Formatos de datos: 
  • Los números enteros se almacenan como números binarios de 8, 16, 32 o 64 bits.
  • Los caracteres se representan mediante códigos ASCII de 8 bits.
  • Los puntos flotantes se representan utilizando dos formatos de punto flotante diferentes, a saber, el formato de precisión simple y el formato de precisión doble.
• Formatos de instrucción: 
  PowerPC admite siete formatos de instrucción básicos. Todos estos formatos de instrucciones tienen una longitud de 32 bits. El formato de instrucción de la arquitectura PowerPC tiene más variedad y complejidad en comparación con otros sistemas RISC como SPARC. La numeración de bits para PowerPC es lo opuesto a la mayoría de las otras definiciones: 

bit 0 is the most significant bit, and 
bit 31 is the least significant bit 

Las instrucciones se decodifican primero por los 6 bits superiores en un campo, llamado código de operación principal. Los 26 bits restantes contienen campos para especificadores de operandos, operandos inmediatos y códigos de operación extendidos, y estos pueden ser campos o bits reservados. 

• Modo de direccionamiento: 
  las operaciones de carga y almacenamiento utilizan uno de los siguientes tres modos de direccionamiento según el valor del operando: 

Mode                      Target address(TA) calculation
Register indirect         TA=(register)

Register indirect         TA=(register-1) + (register-2)
with index

Register indirect         TA=(register) + displacement
with immediate
index 

Las instrucciones de bifurcación utilizan uno de los siguientes tres modos de direccionamiento: 

Mode                      Target address(TA) calculation
Absolute                  TA=actual address

Relative                  TA=current instruction address + displacement

Link Register             TA=(LR) 

Count Register            TA=(CR) 

• Conjunto de instrucciones: 
  la arquitectura PowerPC es más compleja que la de otros sistemas RISC. Por lo tanto, la arquitectura PowerPC tiene aproximadamente 200 instrucciones de máquina. Esta arquitectura sigue el proceso de ejecución de instrucciones, lo que significa que mientras se ejecuta una instrucción, la siguiente se obtiene de la memoria y se decodifica. 
• Entrada y salida: 
  la arquitectura PowerPC sigue dos métodos diferentes para realizar operaciones de E/S. En un enfoque, se usa el espacio de direcciones virtuales, mientras que en el otro enfoque, la E/S se realiza mediante la administración de memoria virtual.