La familia PowerPC 600 fue la primera familia de procesadores PowerPC construida. Fueron diseñados en las instalaciones de Somerset en Austin, Texas, financiados y atendidos conjuntamente por ingenieros de IBM y Motorola, Inc. como parte de la alianza AIM. Somerset se inauguró en 1992 y su objetivo era fabricar el primer procesador PowerPC y luego seguir diseñando procesadores PowerPC de propósito general para computadoras personales. La primera encarnación se convirtió en el PowerPC 601 en 1993, y pronto siguió la segunda generación con los PowerPC 603, PowerPC 604 y PowerPC 620 de 64 bits.
Modelos principales CPUEtapas de canalizaciónMiscPowerPC 60143 unidades de ejecución, una de predicción de saltos estática. Soporte para SMP.PowerPC 60345 unidades de ejecución, predicción de saltos. Sin SMP.PowerPC 6046Superescalar, ejecución fuera de orden, 6 unidades de ejecución. Soporte para SMP.PowerPC 6205Ejecución fuera de orden. Soporte para SMP.
PowerPC 601 thumb|left|El prototipo PowerPC 601 alcanzó el primer silicio en octubre de 1992
El PowerPC 601 fue la primera generación de microprocesadores compatibles con el conjunto de instrucciones básico de 32-bit del PowerPC. El esfuerzo de diseño comenzó en serio a mediados de 1991 y los primeros chips prototipo estuvieron disponibles en octubre de 1992. Los primeros procesadores 601 se introdujeron en una estación de trabajo IBM RS/6000 en octubre de 1993 (junto con su más potente línea de procesadores multichip IBM POWER2), y el primer Apple Power Macintosh el 14 de marzo de 1994. El 601 fue la primera implementación avanzada de un solo chip de la arquitectura POWER/PowerPC diseñada en un cronograma acelerado para establecer el PowerPC en el mercado y cimentar la alianza AIM. Con el fin de lograr un cronograma extremadamente agresivo al tiempo que incluye una funcionalidad sustancialmente nueva (como mejoras sustanciales en el rendimiento, nuevas instrucciones y, lo que es más importante, la primera implementación de multiprocesamiento simétrico (SMP) de POWER/PowerPC), el diseño aprovechó una serie de tecnologías clave y estrategias de gestión de proyectos. El equipo 601 aprovechó gran parte de la estructura básica y partes del procesador IBM RISC Single Chip (RSC), pero también incluye soporte para la gran mayoría de las nuevas instrucciones de PowerPC que no están en la conjunto de instrucciones POWER. Si bien casi todas las partes del diseño de RSC se modificaron, y muchos bloques de diseño se modificaron sustancialmente o se rediseñaron por completo debido a la estructura unificada del bus de E/S y apoyo SMP/coherencia de la memoria. Los nuevos cambios de PowerPC, que aprovecharon la estructura básica de RSC, fueron muy beneficiosos para reducir la incertidumbre en el área del chip/planificación y el análisis/ajuste de tiempo. Vale la pena señalar que el 601 no solo implementó nuevas funciones clave sustanciales como SMP, sino que también actuó como un puente entre POWER y los futuros procesadores PowerPC para ayudar a IBM y a los desarrolladores de software en sus transiciones a PowerPC. Desde el inicio del diseño hasta el tape-out del primer prototipo 601 transcurrieron solo 12 meses con el fin de esforzarse mucho para establecer PowerPC en el mercado lo antes posible.
Bus 60x Para ayudar en el esfuerzo de incorporar rápidamente la arquitectura de bus 88110 al 601 en beneficio de la alianza y sus clientes, la gerencia de Motorola proporcionó no solo las especificaciones de la arquitectura de bus 88110, sino también un puñado de diseñadores del 88110 para ayudar con la implementación y verificación de la lógica del bus 60x. Dado que el equipo de diseño del sistema de Apple estaba familiarizado con la estructura del bus de E/S del 88110 de Motorola y que esta implementación del bus de E/S estaba bien definida y documentada, el equipo del 601 adoptó la tecnología de bus para mejorar el tiempo de comercialización. El bus pasó a llamarse bus 60x una vez implementado en el 601. A estos diseñadores de Motorola (y un pequeño número de Apple) se unieron más de 120 diseñadores de IBM en la creación del 601.
El uso del bus 88110 como base para el bus 60x ayudó a los cronogramas de varias maneras. Ayudó al equipo de Apple Power Macintosh al reducir la cantidad de rediseño de sus ASIC y redujo la cantidad de tiempo que los diseñadores y arquitectos de procesadores necesitaban para proponer, documentar, negociar y cerrar una nueva interfaz de bus (evitando con éxito las «guerras de buses» esperadas por el equipo de administración del 601 si no se hubiera adoptado el bus 88110 o los buses RSC anteriores). Vale la pena señalar que la aceptación del bus 88110 en beneficio de los esfuerzos de Apple y la alianza fue a expensas de los esfuerzos del primer equipo de diseño del sistema IBM RS/6000 que ya tenía sus ASIC de soporte implementados en una estructura de bus totalmente diferente del RSC.
Este bus 60x luego se convirtió en una interfaz básica bastante duradera para las muchas variantes de los procesadores 601, 603, 604, PowerPC G3, G4 y Motorola/Freescale PowerQUICC.
thumb|Un PowerPC 601 de 80 MHz
Diseño El chip fue diseñado para adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones y tenía soporte para caché L2 externo y multiprocesamiento simétrico. Tenía cuatro unidades funcionales, incluyendo una unidad de coma flotante, una unidad entera, una unidad de saltos y una unidad secuenciadora. El procesador también incluía una unidad de gestión de memoria. La segmentación de instrucciones (pipeline) de enteros tenía cuatro etapas de largo, el pipeline de saltos de dos etapas, el pipeline de memoria de cinco etapas y el de coma flotante de seis etapas de largo.
Lanzado por primera vez en los sistemas de IBM en el otoño de 1993, IBM lo comercializó como PPC601 y Motorola como MPC601. Operaba a velocidades que oscilaban entre 50 y 80 MHz. Se fabricó mediante un proceso CMOS de 0,6 μm con cuatro niveles de interconexión de aluminio. El silicio tenía 121 mm2 y contenía 2,8 millones de transistores. El 601 tiene un caché L1 unificada de 32 KB, una capacidad que se consideraba grande en ese momento para un caché en el chip. Gracias en parte a la gran memoria caché, se consideró un procesador de alto rendimiento en su segmento, superando al Intel Pentium de la competencia. El PowerPC 601 se usó en las primeras computadoras Power Macintosh de Apple, y en una variedad de estaciones de trabajo RS/6000 y servidores SMP de IBM y Groupe Bull.
IBM era el único fabricante de los microprocesadores 601 y 601+ en sus instalaciones de producción de Burlington, Vermont y East Fishkill, Nueva York. El 601 usó el proceso IBM CMOS-4s y el 601+ usó el proceso IBM CMOS-5x. Una cantidad extremadamente pequeña de estos procesadores 601 y 601+ se volvió a etiquetar con los logotipos y números de pieza de Motorola y se distribuyó a través de Motorola. Estos hechos están algo oscurecidos dado que hay varias imágenes del «Motorola MPC601», en particular un caso específico de marketing magistral de Motorola donde el 601 fue nombrado uno de los «Productos del año» Time Magazine de 1994, con la marca Motorola.
PowerPC 601v thumb|left|Un PowerPC 601v de 90 MHz fabricado por IBM. Observe el dado un poco más pequeño.
En 1994 se presentó una versión actualizada, PowerPC 601v o PowerPC 601+, que funcionaba de 90 a 120 MHz. Se fabricó en un proceso CMOS de 0,5 μm más nuevo con cuatro niveles de interconexión, lo que da como resultado un silicio de 74 mm2. El diseño 601+ fue reasignado de CMOS-4s a CMOS-5x por un equipo exclusivo de IBM. Para evitar retrasos en el tiempo de comercialización debido a los cambios en las herramientas de diseño y la uniformización de las reglas básicas de fabricación, tanto el 601 como el 601+ se diseñaron con herramientas EDA de IBM en sistemas de IBM y se fabricaron en instalaciones exclusivas de IBM.
PowerPC 603 thumb|Un Motorola PowerPC 603 de 100 MHz en un encapsulado cuadrado plano (QFP) con soldado de cables. thumb|left|Un Motorola PowerPC 603 de 200 MHz en un paquete de cerámica Ball Grid Array.
El PowerPC 603 fue el primer procesador que implementó la arquitectura PowerPC completa de 32 bits especificada. Introducido en 1994, fue un diseño avanzado para su época, siendo uno de los primeros microprocesadores en ofrecer emisión dual (hasta tres con plegado de saltos) y ejecución desordenada combinada con un bajo consumo de energía de 2,2 W y un silicio pequeño, de 85 mm2.Pham et al., "A 3.0 W 75 SPECint92 85 SPECfp92 Superscalar RISC Microprocessor", ISSC Digest Of Technical Papers, pp. 212–213, Feb. 1994.Burgess et al., "The PowerPC 603 Microprocessor: A High Performance, Low Power, Superscalar RISC Microprocessor", Proceedings of COMPCON '94, Feb. 1994.Gary et al., "The PowerPC 603 Microprocessor: A Low-Power Design For Portable Applications", Proceedings of COMPCON '94, Feb. 1994.Gerosa et al., "A 2.2 W, 80 MHz Superscalar RISC Microprocessor", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 29, pp. 1440–1454, Dec. 1994. Fue diseñado para ser un procesador de bajo costo y bajo consumo de energía para equipos portátiles. Una de las características principales eran las funciones de ahorro de energía (modo de reposo, siesta y suspensión) que podían reducir drásticamente los requisitos de energía, consumiendo solo 2 mW en modo de suspensión. El 603 tiene una canalización de cuatro etapas y cinco unidades de ejecución: unidad entera, unidad de coma flotante, unidad de predicción de saltos, unidad de carga/almacenamiento y una unidad de registro del sistema. Tiene cachés L1 de 8 KB independientes para instrucciones y datos y un bus de memoria de 60x de 32/64 bits, que alcanza hasta 120 MHz a 3,8 V. El núcleo 603 no tenía soporte de hardware para SMP.
El PowerPC 603 tenía 1,6 millones de transistores y fue fabricado por IBM y Motorola en un proceso CMOS de 0,5 μm con cuatro niveles de interconexión. El silicio era de 85 mm2 de dibujo grande, de 2,2 W a 80 MHz. La arquitectura 603 es la antepasada directa de la arquitectura PowerPC 750, comercializada por Apple como PowerPC «G3».
El 603 estaba destinado a ser utilizado por las computadoras Apple Macintosh portátiles, pero no podía ejecutar software de emulación 68K con un rendimiento que Apple considerara adecuado, debido a las cachés de procesador más pequeñas. Como resultado, Apple optó por usar el 603 solo en su línea Performa de escritorio de bajo costo. Esto provocó el retraso de la Apple PowerBook 5300 y PowerBook Duo 2300, ya que Apple optó por esperar una revisión del procesador. El uso de Apple del 603 en la línea Performa 5200 hizo que el procesador obtuviera una mala reputación. Además del problema del rendimiento de la emulación de 68K, las máquinas Performa se enviaron con una variedad de fallas de diseño, algunas de ellas graves, relacionadas con otros aspectos del diseño de las computadoras, incluido el rendimiento y la estabilidad de la red, problemas de bus (ancho, velocidad, contención y complejidad), errores de ROM y rendimiento del disco duro. Ninguno de los problemas de la línea 5200, aparte del rendimiento de la emulación de 68K, se debió inherentemente al 603. Más bien, el procesador se modificó para usarse con placas base 68K y otras partes obsoletas. El sitio Low End Mac califica a la Performa 5200 como la peor Mac de todos los tiempos. El 603 encontró un uso generalizado en diferentes dispositivos integrados.
PowerPC 603e y 603ev right|thumb|180px|IBM PPC603ev, 200 MHz