POWER4 é uma CPU que implementa a arquitetura de 64 bits do PowerPC. Lançado em 2001, o POWER4 é baseado no projeto anterior POWER3. O POWER4 é multinúcleo, tendo 2 núcleos PowerPC.

A unidade funcional do POWER4™ consiste de 2 implementaçõeos de 64 bits da arquitetura PowerPC AS. O POWER4™ tem uma unidade de cache L2 unificada, dividida em três partes iguais. Cada uma tem sua própria controladora de cache que pode alimentar com 32 bytes por ciclo. A Unidade de Interface de Núcleo (Core Interface Unit/CIU) conecta cada controladora para cada cache de dados ou instrução nos dois processadores. A Unidade Não-Cacheável (Non-Cacheable/NC) é responsável por funções de serialização e efetuar as operações não-cacheáveis. Existe uma controladora de cache L3, mas a memória real é fora do chip. A controladora de barramento GX controla as comunições de I/O, há 2 barramentos GX de 4 bytes, um para entrada e outro para saída. A Controladora de Rede (Fabric Controller) é a controladora para a rede de barramentos, arbitrando a comunicação entre as controladoras L1/L2, entre os chips POWER4™ {4-vias, 8-vias, 16-vias, 32-vias} e POWER4™ MCM. Existe um Teste Funcional (Built In Self Test/BIST) e Unidade de Monitoramento de Performance (Performance Monitoring Unit/PMU). Reset no Power-on (Power-On Reset/POR) é suportado.

O POWER4 usa a microarquitetura superescalar através de execução sem-ordem de alta freqüência especulativa (high-frequency speculative out-of-order execution) usando 8 unidades de execução. Elas são: 2 unidades de ponto-flutuante(FP1-2), 2 unidades de load-store (LD1-2), 2 unidades de ponto-fixo (FX1-2), 1 unidade de branch (BR), e 1 unidade de registro-condição (CR). Essas unidades podem completar até 8 instruções por ciclo (não incluindo o BR e CR):

• cada unidade de ponto-flutuante pode completar multiplicação-adição por clock (2 operações),
• cada unidade load-store pode completar uma instrução por clock,
• cada unidade de ponto-fixo pode completar uma instrução por clock.

Os estágios de pipeline são:

• Branch Prediction
• Instruction Fetch
• Decode, Crack and Group Formation
• Group Dispatch and Instruction Issue
• Load/Store Unit Operation
  • Load Hit Store
  • Store Hit Load
  • Load Hit Load
• Instruction Execution Pipeline

Não somente o POWER4 se tornou o primeiro microprocessador a incorporar dual core em um único chip, mas também o primeiro a usar Multi-Chip Module/MCM fazendo 4 microprocessadores em um único invólucro.

• POWER
• PowerPC

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• J. D. Warnock, J. M. Keaty, J. Petrovick, J. G. Clabes, C. J. Kircher, B. L. Krauter, P. J. Restle, B. A. Zoric, and C. J. Anderson (2002). «The circuit and physical design of the POWER4 microprocessor». IBM Journal of Research and Development. 46 (1): 27-52. doi:10.1147/rd.461.0027. ISSN 0018-8646. Consultado em 21 de julho de 2006  !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)