指令集与架构
复杂指令集与精简指令集
两种主要的计算机处理器体系结构：
CISC（Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机）
RISC（Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机）
CISC（复杂指令集）
即 冯·诺依曼结构（普林斯顿结构），指令与数据存储在同一存储器中；
采用CISC结构的处理器，指令线与数据线分时复用；
程序指令存储地址与数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，则程序指令和数据的宽度相同；
取指令与取数据不能同时进行，速度受限；
Intel 8051、Motorola MC68xxx、Atmel AT89
通俗理解：我们要命令一个人吃饭，那么我们应该怎么命令呢？我们可以直接对他下达“吃饭”的命令，也可以命令他“先拿勺子，然后舀起一勺饭，然后张嘴，然后送到嘴里，最后咽下去”。从这里可以看到，对于命令别人做事这样一件事情，不同的人有不同的理解，有人认为，如果我首先给接受命令的人以足够的训练，让他掌握各种复杂技能（即在硬件中实现对应的复杂功能），那么以后就可以用非常简单的命令让他去做很复杂的事情——比如只要说一句“吃饭”，他就会吃饭。
RISC（精简指令集）
即 哈佛结构，指令与数据存储于两个不同的存储空间；
程序存储器与数据存储器相互独立，独立编址，独立访问；
分离的程序总线与数据总线在一个机器周期中，可同时获得指令字和操作数，提高执行效率；
取指令和取数据同时进行，且一般指令线宽与数据线，可包含更多的处理信息；
Motorola/IBM PowerPC、Atmel AVR、Microchip PIC、ARM
通俗理解：有人认为这样吃饭整套流程会让事情变的太复杂，毕竟接受命令的人要做的事情很复杂，如果你这时候想让他吃菜怎么办？难道继续训练他吃菜的方法？我们为什么不可以把事情分为许多非常基本的步骤，这样只需要接受命令的人懂得很少的基本技能，就可以完成同样的工作，无非是下达命令的人稍微累一点——比如现在我要他吃菜，只需要把刚刚吃饭命令里的“舀起一勺饭”改成“舀起一勺菜”。
基于CISC的体系架构：
目前我们所遇到的CPU体系架构按照名称主要分为两大类：IA和x86，在这两类下又分别划分有32位和64位。按照这样的分类，就出现了四种体系架构名称：IA-32，IA-64，X86-32，X86-64。
x86：x86是Intel公司首先研发的一种CPU体系架构，这种体系架构也常被称为80×86。该系列最早的处理器即为16位的Intel 8086。由于Intel早年对于这个系列的处理器都是以80开头并以86结尾，比如Intel 8086、80186、80286及80386等，因此用x86或者80×86表示该体系架构，其中“x”即为英文字母x。值得注意的是，x86代表一类处理器的体系架构，并不特指Intel公司的处理器，比如AMD公司也生产遵循x86架构的处理器。另外，x86体系架构包含16位、32位和64位。
x86-32：表示32位的x86体系架构，该系列也被称为IA-32或i386，甚至直接使用x86来代表这种体系架构。该架构的第一款CPU为Intel 80386，它完全取代了16位x86架构的CPU。
x86-64：表示64位的x86体系架构。该架构由AMD公司首推，因此AMD将其称为AMD64。Intel随后也推出了64位的x86架构，将其称为Intel64。由于这两个64位的架构几乎相同，因此许多其他厂商使用不偏袒任何厂商的称呼x86-64来表示对这两个架构的兼容。该架构有时也被称为x86_64或x64，某些厂商也用AMD64或amd64同时表示Intel64和AMD64。
IA-32：表示英特尔32位元架构，英文全称为Intel Architecture 32-bit.它与x86-32表示同一种体系架构，只不过Intel现如今将x86-32称为IA-32。
IA-64：表示Intel与惠普合作开发的一种崭新的64位体系架构，它与x86架构不兼容。因此，IA-64与上面提到的x86-64或x64代表的含义不同。
基于RISC的体系架构：
ARM架构：
ARM在1990年成立，当初的名字是“Advanced RISC Machines Ltd.,”，从命名就可以看出是基于RISC设计的架构。ARM架构过去称作进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine，更早称作:Acorn RISC Machine)，是一个精简指令集(RISC)处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。在今日，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。
Thumb指令集：Thumb指令可以看做是ARM指令压缩形式的子集，它具有16为的代码密度。Thumb不是一个完整的体系结构，不能指望处理程序只执行Thumb指令而不支持ARM指令集。因此，Thumb指令只需要支持通用功能，必要时，可借助完善的ARM指令集，例如：所有异常自动进入ARM状态。
ARM指令集：ARM指令集是指计算机ARM操作指令系统。ARM指令集是基于精简指令集计算机(RISC)设计的，其指令集的译码机制相对比较简单，ARMv7-A具有32bit的ARM指令集和16/32bit的Thumb/Thumb-2指令集，ARM指令集的优点是执行效率高但不足之处也很明显，就是代码密度相对低一些。而作为ARM指令集子集的Thumb指令集，代码密度相对比ARM指令高，而且坚持了ARM一贯的性能优但也有一个致命的缺点就是效率低；正所谓鱼和熊掌不可兼得，这也是数字逻辑电路设计所谓的时间和空间的问题；而Thumb-2指令集多为32bit的指令，对于上述的ARM指令和Thumb指令做了一个折中，代码执行效率和密度都相对比较适中。几乎所有的ARM指令都可以条件执行，而另外两者仅有部分才具备此功能，三种指令均可相互调用，而且指令之间状态切换开销很小，几乎可以忽略。
ARM架构与处理器：
ARM核对应的时间表：
ARM内核与架构通俗理解：
ARM内核：从ARM7、ARM9到Cortex-A7、A8、A9、A12、A15再到Cortex-A53、A57等，总之不同版本 ARM 有不同的想法。比如为高速度设计的Cortex A8、A9都是ARMv7a 架构;Cortex M3、M4是ARMv7m架构;前者是内核，后者是指令集的架构。ARM的架构都是基于RISC指令集而架构的，而其内核只是实现这一指令集的硬件架构的基础，Thumb-2指令集架构(ISA)的子集，包含所有基本的16位 和32位Thumb-2指令，哈佛处理器架构在加载/存储数据的同时能够执行指令取指，带分支预测的三级流水线等。好比你盖房子，刚开始因为水平低流行盖平房，这就是一种架构(V5T)，然后这种平房架构你可以设计出一款独立卫生间的款式， 这叫ARM7内核。 然后其他人(芯片设计公司)想盖房子的就买你这个图纸去盖，接着过一段时间，有人觉得光独立卫生间还不够啊， 我还想有个小院子! 好吧，那ARM就满足你们的要求，出个带小院子的款式(ARM9)。又过了很久， 这种平房的架构就随着大伙的需求一直改啊改啊，后来经过ARM研究发现： 现在大伙盖房子的能力duang duang直升啊(包括工艺、设计能力、时钟主频)，只盖这种平房施展不开啊! 好吧，ARM为了不让这帮设计的人闲着，就推出一种二三层楼房的样式， 这因为跟平房设计结构完全不一样嘛， 那就叫一种新的架构(ARMv6)，同样这种楼房样式ARM也为大家准备了带游泳池的和带车库的款式(ARM11)，好吧继续改啊改啊， 改到后来大家已经开始有能力盖十层以上的大楼了。 ARM一如既往地出了新的款式(ARMv7架构)， 这时ARM觉得以前名字都太土鳖了， 什么ARM5、 ARM6、 ARM7—又难听又难记， 我要取个看起来牛逼的名字， 咱至少也算个能设计摩天大楼的主儿了， 于是后面的内核都叫Cortex。改名只是一部分， 随着这个架构出来后， ARM发现以前用咱们图纸盖出的楼也就做个民宅， 民宅图个啥? 实惠嘛(功耗低)。 现在不一样了，现在咱的图纸盖得楼不仅可以做民宅，还可以做军事基地、 还可以做高档写字楼， 以前这些高级功能的楼房可是只有小英(英特尔)才能设计出来的啊!为了满足这些不同的需求， ARM把这个架构设计出来的款式分成3个系列(M系列、R系列、A系列)。M系列是为民宅设计的， 因为老百姓图实惠嘛， 这种设计就设计个十层左右(功耗低); R系列是为军事基地设计的， 这种楼设计的也不高— 十层左右吧， 但是关键是要对特殊情况要有快速反应的能力(中断快); 最后A系列是给商业大佬用的， 那当然是要高端大气上档次， 就是要性能高，各种LED灯灯光秀啊都给我上。
MIPS架构：
MIPS指令集简史：从CISC、RISC之争，到闭源、开源分歧 (baidu.com)
无内部互锁流水级的微处理器(Microprocessor without interlocked piped stages architecture)，在1981年由MIPS科技公司开发并授权，广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位，最新的版本已经变成64位。它的基本特点是:包含大量的寄存器、指令数和字符\可视的管道延时时隙。这些特性使MIPS架构能够提供最高的每平方毫米性能和当今SoC设计中最低的能耗。
32位架构：
MIPS32®架构刷新了32位嵌入式处理器的性能标准。它是MIPS科技公司下一代高性能MIPS-Based™处理器SoC发展蓝图的基础，并向上兼容MIPS64®64位架构。MIPS架构拥有强大的指令集、从32位到64位的可扩展性、广泛的软件开发工具以及众多MIPS科技公司授权厂商的支持，是领先的嵌入式架构。MIPS32架构是以前的MIPS I™ 和 MIPS II™指令集架构（ISA）的扩展集，整合了专门用于嵌入式应用的功能强大的新指令，以及以往只在64位R4000™ 和 R5000® MIPS®处理器中能见到的已经验证的存储器管理和特权模式控制机制。通过整合强大的新功能、标准化特权模式指令以及支持前代ISA，MIPS32架构为未来所有基于32位MIPS的开发提供了一个坚实的高性能基础。
64位架构：
MIPS64®架构刷新了64位MIPS-Based™嵌入式处理器的性能标准。它代表着下一代高性能MIPS®处理器的基础，并兼容MIPS32®32位架构。MIPS架构拥有强大的指令集、从32位到64位的可扩展性、广泛可获得的软件开发工具以及众多MIPS科技公司授权厂商的支持，是领先的嵌入式架构。MIPS64架构是以前的MIPS IV™ 和 MIPS V™指令集架构（ISA）的扩展集，整合了专门用于嵌入式应用的功能强大的新指令，以及以往在R4000® 和 R5000® MIPS处理器中执行的已经验证的存储器管理和特权模式控制机制。通过整合强大的新功能、标准化特权模式指令、支持前代ISA，以及提供从MIPS32架构升级的路径，MIPS64架构为未来基于MIPS处理器的开发提供了一个坚实的高性能基础。
微型架构：
MIPS架构演进图：
PowerPC架构：
PowerPC 是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自IBM（国际商用机器公司）的IBM PowerPC 601 微处理器POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC；《IBM Connect 电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能优化”）架构。二十世纪九十年代，IBM(国际商用机器公司)、Apple（苹果公司）和Motorola（摩托罗拉）公司开发PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。
PowerPC 体系结构分为三个级别（或者说是“book”）。通过对体系结构以这种方式进行划分，为实现可以选择价格/性能比平衡的复杂性级别留出了空间，同时还保持了实现间的代码兼容性。
Book I. 用户指令集体系结构定义了通用于所有 PowerPC 实现的用户指令和寄存器的基本集合。这些是非特权指令，为大多数程序所用。
Book II. 虚拟环境体系结构定义了常规应用软件要求之外的附加的用户级功能，比如高速缓存管理、原子操作和用户级计时器支持。虽然这些操作也是非特权的，但是程序通常还是通过操作系统调用来访问这些函数。
Book III. 操作环境体系结构定义了操作系统级需要和使用的操作。其中包括用于内存管理、异常向量处理、特权寄存器访问、特权计时器访问的函数。Book III 中详细说明了对各种系统服务和功能的直接硬件支持。
从最初的 PowerPC 体系结构的开发开始，就根据特定的市场需求而发生分支。当前，PowerPC 体系结构家族树有两个活跃的分支，分别是 PowerPC AS体系结构和 PowerPC Book E体系结构。
PowerPC AS 体系结构是 IBM 为了满足它的 eServer pSeries UNIX 和 Linux 服务器产品家族及它的 eServer iSeries 企业服务器产品家族的具体需要而定义的。
PowerPC Book E 体系结构，也被称为 Book E，是 IBM 和 Motorola 为满足嵌入式市场的特定需求而合作推出的。PowerPC AS 所采用的原始 PowerPC 体系结构与 Book E 所采用的扩展之间的主要区别大部分集中于 Book III 区域中。
PowerPC家族谱系详解：
目前，主流的PowerPC处理器制造商有IBM、Freescale™ Semiconductor（原摩托罗拉半导体部）、AMCC、LSI等。其中以IBM和Freescale的PowerPC处理器最为流行。本文就以这两家公司的PowerPC处理器为基础，展开讲述PowerPC家族。
IBM的PowerPC家族：IBM目前共有3个主要的PowerPC处理系列：Power、Power PC和CELL。POWER，POWER PC中间，还有一个Star系列。
POWER系列处理器：POWER系列CPU从1990开始生产、装备到RS/6000（即RISC System/6000）UNIX工作站和服务器上，现在被称为eServer™ pSeries®服务器（最新的名称是POWER System p系列），主要的型号有POWER 1，POWER 2™，POWER 3™，POWER 4™，POWER 4+，以及目前的POWER 5，POWER 5+和刚刚推出的POWER 6处理器。
最早的801是POWER系列处理器的前身，它的设计非常简单，为了实现所有的指令都能在一个时钟周期内完成，因此缺乏浮点运算和并行处理能力，POWER架构为了解决这个问题，或者说超越801的限制，增加到了100多条指令，成为一种很“复杂”的精简指令集CPU。
1．POWER 1
发布于1990年，每个芯片大约封装了80万个晶体管。
与当时其他的处理器不同，POWER 1进行了功能分区，这种设计方案使POWER 1具有非常好的扩展能力，它有单独的浮点寄存器，可以适用于从低端UNIX工作站到高端UNIX服务器各种环境。最早的POWER 1是安装在同一母板上的几个芯片的组合，不过很快就集成到一个芯片中，成为单芯片设计，总计拥有超过一百万个晶体管的RISC处理器（RSC，RISC Single Chip，即单芯片的RISC处理器）。POWER 1最成功的应用是被用于火星探路者宇宙飞船上。
2．POWER 2
发布于1993年，每个芯片封装了一千五百万个晶体管。
POWER 2增加了第二个浮点单元处理（floating-point unit，FPU）和更多的缓存。被称为P2SC（Power 2 Scalable Chip）的超级芯片使用CMOS-6S技术，用一个芯片实现了POWER2 8个内核的架构（从这里你可以看到其实在1993年IBM就已经开始了多核芯片的设计，其实如果囊括大型机，在20世纪80年代，就有了多核的概念），就是使用这种处理器的32个节点的DEEP BLUE（深蓝）超级计算机，在1997年战胜了国际象棋冠军卡斯帕罗夫。
3．POWER 3
发布于1998年，每个芯片封装了一千五百万个晶体管。
这是IBM第一款64位对称多处理器结构（SMP），与原有的POWER指令集完全兼容，也兼容Power PC指令集，主要用于科学计算，从航空设计、生物制药数据分析到天气预测。它具有一个数据预取引擎，非阻塞的内置数据缓存和双浮点处理单元。POWER 3-II采用与POWER 3相同的设计，在制造芯片时使用了铜导线技术，在几乎相同的价格制造成本下，提高了一倍的性能。
4．POWER 4
发布于2001年，每个芯片封装了一亿七千四百万个晶体管。
这是一款达到GHz主频的处理器，0.18微米铜导线，硅绝缘技术。它具有POWER 3的全部特性，包括与Power PC指令集兼容，但它又是全新的设计，每个处理器包含两个64位1GHz+ Power PC内核，这是业界第一款批量生产的单芯片双核设计，又被称为单芯片对称多处理设计（multicore design on a single die，SMP on a chip，或者system on a chip），每个处理器可以同时执行200条指令。POWER
4架构可以制造IBM Regatta（即p690）大型服务器，也被用来设计Power PC 970处理器（在苹果公司被称为Apple G5）。POWER 4+™（又被称为POWER 4-II）是POWER 4主频升级的提高版。POWER 4 CPU支持了分区技术，可以将芯片切分成多个单元，运行不同的操作系统。
5．POWER 5 ™
2004年发布，与POWER 3和POWER 4类似，POWER 5同时使用了POWER和Power PC架构，利用了更快的片内通信技术、芯片多处理技术、同时多线程技术（simultaneous multithreading，SMT，一个物理CPU内核可以模拟两个逻辑CPU，如果两个线程的工作内容相差较大，则使用SMT技术性能最高可以达到单个CPU方式执行的1.5~1.7倍），比POWER 4性能提高了4倍。POWER 5的高端服务器代号为“骑兵队”（“Squadrons”，IBM希望此CPU能如同骑士马队冲锋一样横扫UNIX服务器市场，结果似乎应验了设计者的期望）。在POWER
5上支持了微分区（Advanced Virtualization）的功能，可以将一个处理器内核虚拟切分成多个处理器，供操作系统使用，最小的分配粒度为0.1个CPU，共享使用粒度是1/100个CPU。在2006年，IBM推出了主频提高，封装变化的POWER 5，被称为POWER 5+，最高主频为2.2GHz。
6．POWER 6 ™
在2007年5月发布，目前最高主频4.7GHz，最高明年将有超过5GHz主频的版本。片内集成度约为7亿5千万个晶体管。POWER 6将一些总线控制和CPU内核之间的数据通道集成进单一芯片，与POWER 5相比，增加了更多的CPU内核间通信机制和Cache。POWER 6比较有特点的技术是可以直接支持10进制数字处理，这是计算机史上的一次回归，我们从十进制转到二进制以便于计算机处理，而如今，计算机芯片设计已经足够先进，让我们可以不再去适应机器，而是让机器适应我们的需求。
POWER 6其他的技术包括双核，128KB的L1 Cache（数据、指令各64KB），8条两阶流水线支持在一个时钟周期完成两组32位读或一组64位写操作；两个内核各有4MB“半共享”的L2 Cache，虽然它被一个内核占据，但另一个内核也可以快速访问它；另外32MB的L3 Cache可被两个内核通过80GB/s的带宽访问；POWER 6还通过ViVA-2（VirtualVector Architecture）技术提高了向量处理性能；支持最多1024个虚拟分区也是POWER
6的新特点（POWER 5最多支持256个分区）。POWER 6特有的10进制运算寄存器、指令可以使它在计算时不会产生2-10进制转换误差，同时也提高了运算速度。POWER 6包括一些额外的电路去支持Mainframe的指令，开始了整合z系列的实践，而POWER 6L则是“简化”版的芯片，降低了主频，可以用于刀片服务器。
在生产POWER 6的同时，POWER 7也处于紧张开发阶段，预计2012年面世。
Star系列处理器：是Power PC架构的另一种技术实现，与POWER系列非常类似。由于此系列的各种CPU代号都有Star或者用某一颗星的名字来命名，因此被称为Star系列。
1．RS64
1997年发布，代号为“Apache”。
这一系列使用Power PC处理器设计，继承了大量POWER架构的特点，但为了商业运算进行了特别优化，与POWER 3相比，其中包括指令分支预测、浮点意外处理、硬件预取等功能被取消，而取而代之的是整形计算意外处理、复杂的片内/片外缓存算法、更大的缓存容量。 RS64的设计可以支持64位处理，在2000年发布的RS64 IV中采用了硬件多线程技术，单台服务器最多可以扩展到24颗CPU，消耗的功耗也非常少，每个处理器只有15瓦。此款CPU开始用于AS/400（即后来的iSeries），从RS 64 II起，才用于RS/6000（pSeries）。
这种设计使得RS64芯片比较适用于在线交易（On-Line Transaction Processing，OLTP）、企业资源计划系统（Enterprise Resource Planning，ERP），以及其他大型、混合的多功能、数据库访问、多用户、多进程的业务。不过在实际使用的过程中，发现其计算速度稍有欠缺，可能是 RS64 CPU的主频都很低，典型的几款服务器主频只有100MHz左右，对于商业智能（Business Intelligence，BI）和科学计算一类的应用，性能不佳。
2．RS64 II
1998年发布，代号为：“Northstar”（北方之星）。
该CPU拥有8MB L2 Cache，256位的数据总线，262MHz主频。装配此款CPU的服务器可以支持最多三个CPU板，每个CPU板装载4路CPU，这样可以使RS/6000服务器具有4路、8路、12路的SMP结构。
3．RS64 III
1999年发布，代号为：“Pulsar”（脉冲星）。
第一款使用硅绝缘的RS64芯片，通过6个CPU 卡可以实现24路SMP结构。由于此款CPU主频提高到450MHz，使用优化的指令分支预取技术避免了跳转惩罚（或只需要额外1个时钟周期），5级流水线等技术，CPU处理性能大幅度提高。IBM用此款服务器装配了RS/6000的80系列（H80，M80，S80服务器）。
4．RS64 IV
2001发布，代号为：Istar，SStar
第一款支持硬件多线程的商用处理器，比以前同系列的CPU更快，更小。600-750MHz的主频，硬件多线程技术（HMT）使得此CPU具有不错的市场表现。另外每个CPU仅消耗15W的功率也使得用此CPU装配的服务器无需特别的电源、散热系统。
由于市场对于商业和计算环境的混合需求，使得IBM重新整合了POWER系列和Power PC系列处理器，最终设计了POWER 4处理器。Star系列也最后完成了历史使命。
Power PC系列：是从POWER架构发展出来的一个分支，最早在1993年发布，用于从单板机、电池电源管理到超级计算机和Mainframe主机。Power PC最早登上主角的地位是从作为Power Macintosh 6100的CPU开始的。
众所周知，Power PC开始与苹果、摩托罗拉和IBM联盟（被称为AIM联盟），是源自于POWER架构的设计，但进行了大量的改动。例如，Power PC是open-endian设计，即同时支持大尾段（big-endian）和小尾段（little-endian）内存模式，而POWER 是大尾段设计；Power PC希望提供更强的浮点处理能力和多线程处理能力。所以这两种类型的CPU并没有太大的差别，Power PC保留了绝大部分POWER指令，许多应用只要重新编译，就可以分别在两个平台上运行。
当IBM和摩托罗拉分别自己设计芯片的时候，依然遵循统一的标准。在2000年，大家使用的是Book E spec，这个设计实现使Power PC能更专注于嵌入式处理系统，例如网络、存储和家用设施的处理器。
除了兼容之外，Power PC的架构的另一个亮点是开放，它公开了指令集，允许任何厂商设计Power PC的兼容处理器、Power PC的一些软件的源代码也可以下载到，Power PC的内核也非常小，可以在同一芯片上安置许多其他的辅助电路，例如缓存、协处理器，大大增加了芯片的灵活性。
IBM四条服务器产品线中有两条都与Power PC架构有关，另外苹果公司的台式机和服务器、任天堂的GameCube，IBM自己的蓝色基因超级计算机都使用了PowerPC芯片。
今天，Power PC家族有三条产品线，分别是嵌入式的Power PC 400系列，Power PC 700和Power PC 900系列。从历史上看，还有一款Power PC 600系列最值得关注，因为它具有非常好的性能。
1．Power PC 600系列
Power PC 601是Power PC 600系列中的第一款，它综合了POWER和Power PC架构的特点，并且尽量保持与POWER 1和随后的其他Power PC芯片的兼容性（即使是同一系列的芯片，也存在兼容性问题），甚至与摩托罗拉的88110兼容。苹果公司用Power PC 601在1994年制造了Power Mac 6100，66 MHz CPU主频。此系列下一个芯片是603，低端、低功耗的处理器，大量使用在汽车上。与Power
PC 603®同日登场的还有PowerPC 604®，是更强大的处理器，随之的是“加强版”的603e和604e。在此之后，第一款64位Power PC——Power PC 620®在1995年被发布。
2．Power PC 700系列
在1998年，出现了Power PC 740和Power PC 750，与604e非常相像，甚至一些人说600/700两个系列根本就是一回事。Power PC 750是第一款铜导线处理器，苹果公司用它生产了G3，但很快就被G4所取代，使用的是摩托罗拉7400。在2002年发布的32位的Power PC 750FX曾经震惊业界，因为它是第一款达到1GHz主频的处理器，IBM在2003年紧跟着推出了750GX，集成了1MB片上二级缓存，也是1GHz 主频，大约7瓦功耗。
3．Power PC 900系列
64位的Power PC 970，实际上是单处理器内核的POWER 4，可以同时执行200条指令，最高达到2 GHz以上的主频，而仅仅消耗十数瓦的电力。低功耗使它被大量用于笔记本电脑和手持设备上，还有一些高密度的存储、服务器（例如刀片中心）也在使用它。 64位处理能力，单指令多数据流设计使它更适合于多媒体、图形处理。苹果公司的台式机、Xserve服务器，以及其他一些图形、网络设备，都在使用这款处理器。例如苹果Xserve G5就使用了Power PC 970FX，也是第一款同时使用了应变硅、硅绝缘两项技术的芯片。
4．Power PC 400 系列
这一款芯片主要用于嵌入式系统，但Power PC灵活的架构使它可以被用于从机顶盒这样的小设备到蓝色基因超级计算机。在产品线的一端，Power PC 405EP在200MHz主频仅消耗1瓦的电力，而铜导线的Power PC 440在800 MHz主频可以提供同类型嵌入式芯片中最高的性能。这款芯片也有许多旁支，例如利用Power PC 440GX的双Gigabit Ethernet和TCP/IP加速功能可以降低网络应用程序50%以上的负载。围绕Power PC 400内核，有许多具体实现，用于建造蓝色基因超级计算机的处理芯片就是包含了两个Power
PC 440处理器内核和两个浮点处理内核。
Power PC 400系列被IBM转让给AMCC，发展成为PowerPC 405 Family、PowerPC 440 Family、PowerPC 460 Family 3大系列。
Freescale PowerPC系列：
Freescale公司提供了数量众多的含集成化外设的PowerPC处理器，目前在网络设备市场取得了非常可观的成功。目前Freescale公司已经调整其PowerPC产品策略，将其划分成3个主要市场：网络设备、汽车电子(MPC5xx系列)和工业控制。
Freescale PowerPC在通讯领域的成功，很可能要归功于PowerQUICC，这也是IBM的PowerPC和Freescale 的PowerPC的最重要的区别。1993年，摩托罗拉半导体事业部(飞思卡尔半导体前身)在充分理解通信系统应用的基础上，生产了第一颗包含QUICC(Quad Integrated Communications Controller)的芯片--MC68360。此时，QUICC实际上是一颗独立的处理器。1994年，摩托罗拉半导体事业部的工程师开始把MC68360的QUICC和PowerPC内核结合，将集成了QUICC的PowerPC处理器称为PowerQUICC，并将其中的QUICC处理模块称为CPM。
1995年，MPC860芯片面市，标志着一个通信处理器时代的开始。这颗芯片实现了作为控制中心的PowerPC处理器和作为数据处理中心的CPM的分离，采用了数据通路和控制通路分开的思想。
此后PowerQUICC系列芯片也一路升级，从PowerQUICC I到PowerQUICC II，再到PowerQUICC III和PowerQUICC II pro。目前，Freescale 将CPM升级为QE(QUICC Engine)。
伴随PowerQUICC的升级，Freescale PowerPC内核也在升级。
603内核系列：MPC850、MPC860、MPC875、MPC885等，目前是最低端的Freescale PowerPC处理器。这类PowerPC处理器没有包含SDRAM接口，用户必须使用MPC860提供的UPM（USER Programmable Machines）配置成SDRAM接口。603内核配合PowerQUICC I。
603E内核系列：MPC8250、MPC8260、MPC8272等。从PowerPC内核的角度看，603到603E的升级不大，主要是MMU上，此外包含了SDRAM控制器。603E内核配合PowerQUICC II。
E300内核系列：MPC8349、MPC8347、MPC8360等。E300系列与603E系列结构基本一致，在处理器内核上的修改不多。QE最先在MPC8360上实现，此外支持DDR SDRAM接口。E300内核配合PowerQUICC II pro。
E500内核系列：包括MPC8540、MPC8560、MPC8548等。E500内核共有V1 、V2两个版本。V1版本和V2版本的最大区别在于MMU。基于E500内核的PowerPC处理器是Freescale高端处理器的发展方向。E500内核和603E有很大的不同，只有指令系统是兼容的，其他内核组件都不相同。E500内核支持DDR SDRAM，RapidIO和千兆以太网接口。E500内核配合PowerQUICC III。
E600内核系列：也称为G4，包括MPC7410，MPC7447，MPC7448，MPC8641等。与IBM的Power 700系列的最大不同在于G4系列支持AltiVec结构。这类处理器也是Apple用于MAC机的芯片。
E700内核系列：支持64位的PowerPC结构，开发中(最新消息不明，怀疑被放弃).
飞思卡尔 QorIQ通信平台是飞思卡尔的 PowerQUICC通信处理器的下一代演进产品，包含一个或者更多个核，一共有5个不同的产品平台。按照功能和性能，分为 P1, P2, P3, P4 和P5,同老的PowerPC产品保持软件兼容，例如PowerQUICC平台。
QorIQ 商标和P1、P2、P4产品家族在2008年6月被公布，P3和P5平台的细节尚未公开。所有的QorIQ处理器基于 e500 or e5500 核心。P10xx 和 P20xx 系列基于e500v2 核心，P340xx 和P40xx 系列基于 e500mc 核心，P50xx 则基于e5500 核心。
P1系列：被设计用于网关、以太网交换机、无线局域网接入点和通用控制目的。P1系列属于入门级，运行在400到800MHz，用于替代PowerQUICC II Pro 和PowerQUICC III平台。P1系列封装成689个引脚，同P2系列兼容。P1011 -包含一个800MHze500核心，256 kB L2 cache,4个SerDes lanes，3个吉比特以太网控制器，以及一个用于老实电话的时分复用引擎(TDM engine) 。P1020 –包含2个800 MHz e500 核心，256 kB shared L2 cache, 4个SerDes lanes,3个吉比特以太网控制器，一个 TDM engine.
P2系列：设计用于网络、电信、军工的广泛应用。能运行在-40 到 125 °C，特别适合苛刻条件下的应用。P2系列属于中端产品，运行在800Mhz到1.2GHz，用于替代PowerQUICC II Pro 和PowerQUICC III平台。P2010 – 包含1个 1.2 GHz 核心，P2020 – 包含2个 1.2 GHz 核心, shared L2 cache
P3系列：设计属于中端产品，用于交换机和路由器。P3系列提供了一个多核平台，支持4个e500mc核心，每个核心频率能达到1.5 GHz。P3系列拥有1.3 GHz 64-bit DDR3内存控制器，18个SerDes lanes，以及用于数据包操作和调度、正则表达式、RAID、安全、加密和RapidIO的硬件加速器。P3系列的多个核心能够运行在对称模式和非对称模式，意味着多个核心可以一起或者非别引导运行操作系统。
P3041 - 4个1.5 GHz 核心，每个核心128 kB L2 cache ，1个1.3 GHz 64-bit DDR3 内存控制器，45纳米技术和仅有12w的功率。
P4系列：属于高端产品，用于核心网或者企业级交换机、路由器。提供极限多核平台，支持8个e500mc核心 ，每一个核达到1.5 GHz。P4080 –包含8个e500mc核心，每个核心有32/32kB instruction/data L1 caches以及1个a 128 kB L2 cache。包含2个1 MB L3 caches，每一个连接到64-bit DDR2/DDR3 内存控制器。
P5系列：P5系列基于高性能64-bit e5500 核心，频率提高到2.5 GHz 。2010年6月介绍，可能2010年底可有样片，2011年可批量生产。P5010 - 一个e5500 2.2 GHz核心, 1 MB L3 cache, 1个DDR3 controller,45 nm 工艺，功率30W.P5020 - 两个e5500 2.2 GHz核心, 2个1 MB L3 caches, 2个DDR3 controllers, 45 nm 工艺，功率30W.
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