基于powerPC的处理器修复技术研究

基于power PC的处理器修复技术研究
发布时间：2022-06-08T07:48:43.806Z 来源：《中国科技信息》2022年第4期作者：王闯张赟枫
[导读] Power PC系列处理器的是一种具有升级性能好、功耗低优点的处理器。

王闯张赟枫
江苏金陵机械制造总厂江苏南京210000
摘要：
Power PC系列处理器的是一种具有升级性能好、功耗低优点的处理器。

广泛应有与许多领域，但是在使用过程中也会存在各种各样的错误。

本篇文章通过讲述PowerPC系列处理器的工作原理，故障的排除等方面来分析经常出现的故障，供相关人员参考。

关键词：PowerPC处理器
前言
计算机的诞生和发展已经渗透到生活和生产的各个方面，Power PC在很多领域都扮演着非常重要的角色，比如通信、国防、工控领域，因为Power PC的众多优点，受到了许多设计师的喜爱，所以被应用到许多领域，随着众多处理器模块的出现，也出现了各种各样的故障，这些在生产、调试、维修中出现的故障，看着毫无关联，实际上有着紧密联系。

一、Power PC处理器简介
Power PC诞生于1991年。

由IBM、苹果和摩托罗拉三个企业共同合作，，最终才成功开发。

1992年，第一代Power PC采用的单管密度是0.6 cm的生产工艺，其中，规模最大达到300万人。

目前Visca正在研究和制造Power PC处理器。

经过长时间的开发，该处理器已达到2GHz。

1998年，是另一个大发展时期，铜Power PC处理器出现开创了一个新的历史时代。

2000年代，IBM开始销售大量铜产品，如rs-6000-x80。

在逐步发展的过程中铜技术取代了铝技术。

铝技术在长期的发展中已经沿用了30年的。

铜技术的广泛的使用得到快速的发展，甚至在发展到，可以使硅芯片生产工艺达到了0.20微米的水平。

在不断的发展的过程中，集成在一个2亿个晶体管集成在一个电路中，大大提高了工作效率：工作电压目前是1.8V，相比于以前的工作电压为2.5V，大大减少了能耗，而且这种能耗的低压操作大大降低了芯片的损耗，更主要易于散热，并且少量大大提高了系统的稳定性。

Mpc860powerquick集成电路不仅控制整个核心系统，而且控制范围内的微处理器Mpc860powerquick可用于整个系统和通用外围设备。

与mc68360quick一样，MPC860 powerquick集成了两个处理块，允许您调整、扩展和集成硬件。

一个处理模块是内置的PowerPC内核，另一个通信处理模块基本上与CPM mc68360类似。

CPM共享与PowerPC核心集成的外围设备，因此这种双处理器体系结构中的功耗低于现有体系结构中的功耗。

Mpc8245mpc8245:pcmpc8245集成电源处理器非常适合要求高成本、空间、功耗和效率的应用。

这个设备高度集成。

集成了五个电路，减少了系统集成的工作量。

高密度结果简化了PCB设计，降低了能耗，加快了开发和调试时间。

这种经济高效的集成处理器的设计目标是将PCI 接口用于网络基础设施、电信和其他嵌入式应用。

MPC8260 MPC8260:MPC8260 powerquick是电信和互联网市场上最先进的集成通信微处理器。

摩托罗拉将集成的高速PowerPC核心与网络和通信外围设备高度集成，用户可以获得新的整体系统解决方案，构建先进的通信系统[2]。

MPC8260 powerquickcii是MPC860 powerquickc的下一代。

在灵活性、可扩展性和密度方面提供更高的性能。

内置PowerPC内核和通信处理模块（CPM），采用双处理器架构与内置PowerPC内核共享外围任务，因此功耗低于传统架构。

CPM同时支持三个高速串行通信驱动程序（FCC）、两个多通道驱动程序（MCC）、四个串行通信驱动程序（SCC）、两个串行管理驱动器、一个串行存档接口、一个I2C PowerPC接口和CPM内核的组合，以及多功能、高性能的MPC8260，为用户开发网络和通信产品、缩短开发周期和加快产品展示提供了巨大的潜力。

从高级服务器处理器（如4-power）到嵌入式处理器市场（任天堂游戏客户端使用PowerPC），它涵盖的范围相当广。

PowerPC处理器具有优异的性能、低功耗和低散热能力，并且具有优异的内置性能。

除了集成I.O（如串行控制器和以太网），嵌入式处理器与桌面处理器有很大不同。

例例如，pc4xx电源处理器缺少浮点函数。

它使用由内存管理软件控制的TLB，而不是像桌面芯片这样的逆表。

它有32位或64位GPRS（通用注册表）和各种寄存器，它们都是powerP（包括64位部署）。

因此，使用32位的等长句子。

PowerPC处理模型从内存中检索数据，从寄存器中处理数据并将其存储在内存中。

有几个命令直接作用于内存。

二、故障分析
1、工作原理
了解Power PC处理器的工作原理，有利于顺利的排出处理器的故障，PowerPC处理器是32位内置PowerPC环境。

作为提供处理器体系结构软件模型的一部分，PowerPC系列微处理器的兼容性要求得到了满足。

处理器体系结构定义的参数确保应用程序中处理器的兼容性。

PowerPC处理器的工作结构包括：最为典型的有两种，（1）采用FPGA实现存储器控制的CPU结构。

该结构用FPGA逻辑芯片来实现存储器控制器、中断控制器等一系列功能，它的处理器一般采用性能不是很高的Power PC 603E ,在PFGA内部实现看门狗，中断控制器等功能，总线速度一般为33MHz。

（2）采用桥接器实现存储器控制的CPU结构，相对比第一种结构，该结构适用范围广，它采用桥接器实现储存器控制器、中断控制器等功能。

而桥接器芯片采用TUNDRA公司的TSI107、TSI109、MA VELL公司的GT62640、e2v公司的MPC107。

处理器则使用性能较高的PowerPc750,755等。

换句话说，就是说这是mc68360在网络通信和数据领域的新一代产品，提高了硬件性能的各个方面。

2、解决故障办法
（1）电压输出不正常
上电后如果发现电压异常，立即下电，防止芯片烧毁，输出电压异常一般有两个原因；DC/DC周边电阻焊接出现错误、DC/DC器件损坏。

（2）没有办法扫描到FPGA或者CPLD
考虑到JTAG边界扫描电路相对简单，这部分电路出现问题比较少，因而此类故障基本都是因器件自身损坏导致
（3）复位输出异常
复位输出异常基本是焊接或者器件问题，故障原因也比较好找，使用示波器从源端到接收端进行测量，基本上可以定位到是哪个器
件，然后对其进行相对应的处理，以评估是芯片问题还是焊接问题。

（4）处理器指令出现异常
桥接器无应答信号：检查桥接器的焊接问题以及桥接器周围的配电电阻问题。

信号周期性运行失败：这个问题比较常见而且复杂，处理器或桥接器焊接问题、周边电阻焊接问题都会导致信号周期问题，采用回流焊接模块，大部分此类故障是由BGA焊接引起。

没有FLASH 片选：看地址线是否正确，或者桥联器配置为从PCI空间启动，测量是否有PCI周期发出，根据测量结果采取措施。

无法擦写FLASH：powerpc处理器模板上FLASH芯片主要分为两种：Boot FLASH（又叫system flash）以及User PLASH。

当Boot FLASH发生故障时，故障现象表现为无法启动或者出现乱码，而 User FLASH出现故障时，故障现象表现为用户无法擦写FLASH。

这种时候，则需要利用仿真器检查User FLASH 对应的数据，并且在仿真器下进行擦写操作，从而定位到是哪一片flash故障，FLASH故障的情况大多数为管脚脱焊或者是虚焊，其芯片本身损坏的可能性比较小。

例如，PC（程序计数器、IAR门地址寄存器或下一个nip门监视器）、链寄存器和状态寄存器。

PowerPC体系结构是精简语句计算（RISC）体系结构的一个例子。

二、排除故障的思路
CPU运行条件包括电源、复位和时钟。

有这三个条件处理器就能发出总线请求进行取指令操作，所以在故障排查时要进行电压的测量、复位电路测量以及时钟电路测量。

时钟电路测试:用示波器测量晶振输出管脚，随后短时间内给处理器模块加电，读取示波器测量数值，用这种方法依次测量板上的所有时钟数值。

复位电路测试：继续使用示波器比较两个示波器通道，并测量手动复位信号、硬处理器复位信号和PCI复位信号。

怎么样判断PowerPc处理器模块是否在正确的取指令，只要供电、时钟、复位正确，当处理器模块打开时，它将发送总BR功率请求，桥接器在收到请求时生成响应信号，并同时产生FLASH片选，因此，上电后测量信号，如果这些信号是周期性常有，就可以断定处理器正常工作，如果这些信号偶然出现或者直接没有，那就说明PowerPc处理器模块的工作状态出现了异常。

三、总结
本篇文章主要介绍了PowerPc处理器的CPU处理模块的主要故障和一些解决办法，PowerPc处理器模块的故障看似变幻莫测，实际上不离本，想要弄懂，学精，还有相当长的一段路要走，可谓是任重而道远，除了芯片和焊接这两个因素外，工艺、人为、设计等一系列因素和细节也同样会导致故障的产生。

参考文献
[1] 王婷,马超,田泽.基于PowerPC架构的通用处理器系统虚拟验证[J].计算机技术与发展.2016,26(4).136-138,143.。