Os chips PowerPC e a migração

A plataforma PowerPC começou em 1991, como o fruto de uma aliança entre a IBM, Apple e a Motorola (a AIM alliance) em torno de interesses comuns. Na época, a Apple ainda utilizava os processadores Motorola 68000 (a linha Performa) e precisava de uma plataforma mais escalável. A IBM tinha nas mãos uma plataforma bastante poderosa (a arquitetura Power) e precisava de um mercado para os processadores, enquanto a Motorola tinha experiência na produção de chips para o mercado doméstico e fábricas para produzi-los em volume. Com a aliança, as três vislumbraram a possibilidade de criar uma nova plataforma de computadores pessoais, capaz de fazer frente aos PCs e à dupla Intel/Microsoft.

No início, a plataforma PowerPC era vista como uma alternativa real aos PCs e chegou a ganhar versões do OS/2, Solaris e até mesmo do Windows NT. Entretanto, o maior preço das máquinas e a escassez de softwares fez com que elas não fossem muito utilizadas.

Por outro lado, a Apple conseguiu migrar rapidamente o MacOS e os softwares para a nova plataforma e passou a colher os frutos com o sucesso dos Power Macs e dos modelos posteriores. A migração permitiu que ela se tornasse o principal exemplo de que o uso de uma arquitetura alternativa de processadores era viável, já que os Macs frequentemente superavam os PCs da época em desempenho.

Os chips PowerPC não faziam feio frente a chips x86 equivalentes, surpreendendo em muitas situações. Em muitos aspectos, eles evoluíram de maneira muito similar aos chips da Intel e da AMD, incorporando vários estágios de pipeline (o IBM G5 utiliza 21 estágios para as unidades de ponto flutuante, mais do que um Athlon 64), sofisticados circuitos de branch prediction, caches, novas instruções (o conjunto Altivec) e assim por diante. Coletivamente, as mudanças melhoraram o desempenho por clock e permitiram que os chips atingissem frequências de operação competitivas, mantendo a disputa acesa.

O grande problema com a plataforma PowerPC não estava no design dos chips, mas nas dificuldades da IBM e da Motorola em manterem os investimentos necessários para lançar novas versões dos chips e migrar para técnicas mais avançadas de produção.

Depois de muitos anos de crise, a Motorola acabou por separar a divisão de chips (dando origem à Freescale, que se especializou em produzir chips para sistemas embarcados) e a IBM optou por se dedicar à produção de chips especializados (para consoles, servidores e outros nichos), deixando a produção de chips para desktops em segundo plano. Como resultado, os chips PowerPC acabaram estacionando nos 90 nanômetros, o que acabou por tirar a competitividade dos chips, frente aos processadores de 65 nm da Intel e da AMD.

A pressão foi se tornando cada vez maior, até que em 2005 a Apple surpreendeu o mundo anunciando a migração da plataforma PowerPC para a plataforma x86, uma metamorfose complicada, que foi concluída em tempo recorde.

O último chip PowerPC usado nos Macs foi o IBM PowerPC 970FX (usado em várias versões do Power Mac G5 e no iMac G5) e o primeiro chip x86 foi o Core Duo (o antecessor direto do Core 2 Duo, lançado em 2005). O 970FX era um chip single-core com 58 milhões de transistores e apenas 512 KB de cache L2, que era produzido usando uma técnica de 90 nm e possuía uma área de 66 mm². O Core Duo, por outro lado, tinha dois núcleos, 2 MB de cache L2 e 151 milhões de transistores, mas devido à técnica de 65 nm não era tão maior, com 90 mm².

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Embora o 970FX possuísse algumas vantagens em termos de arquitetura, os dois núcleos e o cache maior acabavam fazendo a diferença, permitindo que o Core Duo apresentasse um desempenho consideravelmente superior, uma diferença que só aumentou com o lançamento do Core 2 Duo e dos chips posteriores. Para completar, os chips da plataforma Core ofereciam um desempenho por watt consideravelmente superior ao do 970FX (parte devido à arquitetura, parte devido à técnica de produção) o que acabou selando o negócio.

Caso a IBM tivesse conseguido lançar versões de 65 e 45 nm do chip em tempo hábil, poderia ter mantido o chip competitivo adicionando mais cache, mais núcleos e outras melhorias, mas nos 90 nm a competição se tornou impossível. A plataforma PowerPC continuou sendo usada em consoles (incluindo o Wii e o PS3), mas nos computadores pessoais podemos dizer que a guerra CISC x RISC terminou com um knockout técnico.

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Mac Pro baseado no Xeon 3500 e iMac com o Core 2 Duo

Em 2007 a IBM lançou o Power6, uma versão dual-core do chip, produzida usando uma técnica de 65 nm, que que foi usada em algumas linhas de servidores IBM (como o 520 Express https://www.ibm.com/br/systems/p/hardware/entry/520/) rodando Linux ou o AIX, mas ele não chegou a ser usado em computadores pessoais.

Voltando ao processo de transição da Apple, o velho problema da compatibilidade com os aplicativos compilados para a plataforma antiga foi parcialmente solucionado através do Rosetta, um tradutor dinâmico de instruções que permite executar diretamente os aplicativos compilados para os processadores PowerPC. Em resumo, o Rosseta trabalha examinando o código binário, convertendo instruções PowerPC em instruções x86, gerando um novo código que é então executado. O princípio de funcionamento é o mesmo de um compilador, com a diferença de que ele converte código binário em código binário e trabalha em tempo real.

O Rosetta acabou se revelando uma solução bastante transparente para o problema da compatibilidade e as arestas com relação à estabilidade foram sendo aparadas com as atualizações do OS X. Como em todo processo de conversão, existe uma grande perda de desempenho (muitos aplicativos rodam com apenas 20 ou 25% do desempenho nativo), mas isso é mascarado pelo fato dos Intel Macs atuais serem consideravelmente mais rápidos que os modelos antigos baseados no G4 ou G5. Para quem tinha um iMac G4 e migrou para um MacBook com o Core 2 Duo, por exemplo, o desempenho dos aplicativos rodando através do Rosseta não era muito diferente do oferecido pelo hardware antigo.

Em um primeiro momento, o Rosseta foi combinado com o uso dos Universal Binaries, que eram versões híbridas dos executáveis, contendo código compilado para as duas plataformas, que podiam ser executados tanto nos G4 e G5 quanto nos Intel Macs. Com o passar do tempo, entretanto, os aplicativos passaram a ser lançados exclusivamente em versão x86, acelerando a obsolescência dos Macs PowerPC.

O mesmo ocorreu com o próprio MacOS X, que ganhou uma versão compatível com processadores Intel a partir do 10.4.4 e continuou sendo desenvolvido simultaneamente para as duas plataformas até o 10.5.8 (lançado em agosto de 2009), quando a Apple finalmente descontinuou a versão PowerPC, lançando o 10.6 (Snow Leopard) exclusivamente em versão Intel.

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