Kasutaja:Zimzu/SuperH
SuperH (või SH) on 32-bitine kärbitud käsustikul (Reduced instruction set) RISC põhinev protsessoriarhitektuur, mis loodi Hitachi poolt ja mida hetkel arendab Renesas. See on kasutuses manusüsteemidele mõeldud mikrokontrollerites ja mikroprotsessoritess.
Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]
Hitachi alustas SuperH arendust 1990-ndate algul. SH-1 js SH-2 olid kasutuses Sega Saturnis ja Sega 32X'is. Need mikroprotsessorid kasutasid 16-bitist käsustikku. Kuna põhimälu hind sellel ajal oli suhteliselt kallis, andis 16-bitise käsustiku suurem käsutihedus eelise, võrreldes konkureerivate 32-bitise käsustikuga mikroprotsessoritega.
Paar aastat hiljem lisati SH mikroprotsessorite perekonda SH-3, sellega tulnud uuenduste hulgas olid katkestuste prioriteedi tasemed, mälukontroller ja parandati vahemälu kirjutamispoliitikat. SH-3'le loodi ka digitaalse signaalitöötluse lisa(DSP), see lisas signaalitöötlusega seotud käske, lisas vahe registreid ja spetsiaalse signaaliprotsessori. Need lisad suurendasid protsessori võimekust multimeediaga. Hiljem loodi sarnane lisa ka SH-2'le.
Aastatel 1994 kuni 1996 müüdi maailmas 35,1 million SuperH seadet [1].
1998. aastal tõi Hitachi turule esimesed SH-4 kiibid. Suurimateks uuendusteks olid superskalaarne 2 suunaline käsutäitmine ja lisatud ujukomaplokiga vektoriprotsessor. SH-4'ja kasutati Sega Dreamcastis.
SH-3 ja SH-4 arhidektuurid toetavad nii jämedaotsalist (big endian) kui ka peeneotsalist (little endian) baidijärjestust.
2001. aasta alguses lõid Hitachi ja STMicroelectronics SuperH patendi hoidmiseks ühise ettevõtte, eesmärgiga litsenseerida SH-4 tootmist teistele ettevõtetele ja arendamaks 64-bitist SH-5 põlvkonda. Aastal 2004. müüdi litsents Renesas Technology'ile, mis 2010 nimetati ümber Renesas Electronics'iks.
SH-5 arhitektuuri disan nägi ette kahte tüüpi mikroprotsessori töö moode: SHcompact, mis on ekvivalentne SH-4 käsustikule, ja SHmedia [2]. SHmedia moodis töödates kasutab mikroprotsessor 32-bitiseid käske, sellel on 64 64-bitist täisarv registrit ja see toetab ühe käsuvoo ja mitme andmevooga arvutiarhitektuuri(SIMD) käsustikku [2]. SHmedia moodis töödates loetakse hargnemiskäsk registritesse kahes osas(käsk ja hargnemise siht), see lubab lihtsamat hargnemisharus olevate käskude eellaadimist [2]. 16-bitiste sagedasti kasutatavate käskude kasutamine koos keerulisemate 32-bitiste käskudega ei ole unikaalne ainult SH-5 arhitektuurile, seda kasutatakse ka MIPS arhitektuur arhitektuuri MIPS-16 moodis ja ARM_(arvutiarhitektuur) protsessorite 16-bitises moodis. Mitmed sellised ARM protsessorites kasutatavad lahendus on litsenseeritud SH-5 arhidektuurist. Kuid erinevalt teistest, mis kasutavad tagasiühildumiseks 32-bitist moodi, on SH-5 arhitektuuri lahenduses tagasiülduvse kohaks 16-bitine mood.
Tänapäeval tegeleb SuperH arhitektuuri tootmise ja arendamisega Hitachi ja Mitsubishi Semiconductor Group'i ühinemisel loodud Renesas Electronics. Tootmine on peamiselt keskendunud SH-2, SH-2A, SH-3, SH-4 ja SH-4A platformidele pakkumaks skaleeruvat SuperH arhidektuuri lahendust.
J Core[muuda | muuda lähteteksti]
Viimased SH-2'e patendid aegusid aastal 2014. 2015. aasta Jaapani LinuxCon'il esitles Open Processor Foundation oma loodud SH-2 arhitektuuri lahendust [3][4]. Kuna vastav kaubamärk on veel kasutuses siis nimetati see J2-s. See lahendus on testitud Xilinx-i FPGA-del ja TSMC poolt valmistatud 180nm meetodi kiipidel [3]. Need mikroprotsessorid suutsid käivitada uClinux-i operatsioonisüsteemi [3]. Open Processor Foundation-il on plaanis luua ka lahendused SH-2A(J2+) js SH-4 (J4) arhitektuuridele kui nende patendid aastatel 2016-2017 aeguvad [4].
Põhjustena miks SuperH arhitektuuril vastavad lahendused loodi toodi järgnev:
- Suur käsutihedus võrreldes teiste 32-bitiste arhitektuuridega [5]
- Olemasolev C kompilaator ja operatsioonisüsteemide tugi (linux, windows embedded) [4]
- Patentide aegumise järgselt on nende tootmiskulu väike
Mudelid[muuda | muuda lähteteksti]
SuperH arhitektuuri perekonda kuuluvad [6]:
- SH-1 - Kasutati manussüsteemide mikrokontrollerites (näiteks: CD-ROM lugejad, kodutehnika, jne.)
- SH-2 - Kasutatakse manussüsteemide mikrokontrollerites mis nõuavad suuremat jõudlust, võrguseadmetes, mängukonsoolides ja auto mootorite juhtseadmetes(ECU).
- SH-2A - The SH-2A on SH-2'e laiend, mis lisas superskalaarse käsutäitmise, kaks 5-sammulist käsukonveierit. Kasutatakse peamiselt mootorite juhtseadmetes, multimeedias, auto audiotehnikas, autode jõuülekannetes ja hoonete/ruumide automatiseerimises.
- SH-2-DSP - Algselt loodud kasutamiseks mobiiltelefonides, kasutati ka teistes seadmetes mis töötavad multimeediaga.
- SH-3 - Kasutati mobiiltelefonides, pihuarvutites ja GPS-vastuvõtjates. Windows CE toega ja oli levinud seda tüüpi toodetes.
- SH-3-DSP - Kasutati peamiselt multimeedia seadmetes, võrguseadmetes, printerites ja faksides.
- SH-4 - Kasutatakse auto multimeedia seadmetes, mängukonsoolides ja digiboksides.
- SH-Mobile - Kasutusel mobiiltelefonides.
SH-2[muuda | muuda lähteteksti]
SH-2 on 16-bitise käsupikkusega 32-bitine RISC arhitektuur, millel on riistvaraline korruta-akumuleeri blokk digitaalse signaalitöötluse agloritmidele ja 5 sammuline käsukonveier. Tänapäeval saadaolevatel SH-2 kiipide mäluvalik algab 32 kilobaidist kiibil olevast välkmälust, kuni kiipideni millel puudub püsimälu. Igal SH-2 kiibil millel puudub püsimälu on kindlasti olemas mingi vahemälu. Sellel on 16 üldkasutatavat registrit, vektor-baas register, globaal-baas register ja protseduuri register.
SH-2A[muuda | muuda lähteteksti]
SH-2A on laiendus SH-2 kiipidele, mis tehti teatavaks 2006. aastal. Esimesed kiibid jõudsid turule 2007. aastal ja turule tulles oli SH7211, taktsagedusega 160MHz, tolle hetke kiireim, kiibil oleva välkmäluga, mikrokontroller maailmas. Hiljem suudeti tõsta SH-2A kiipide taktsagedust kuni 200MHz-ini.
SH-2A uuendusteks võrreldes SH-2-ga olid:
- Superskalaarne arhidektuur, mis võimaldas kahe käsu samaaegse täitmise.
- Harvardi arhitektuur
- kaks 5-sammust käsukonveierit
- 15 registripanka, mis võimaldasid katkestusele vastata 6 protsessori tsükliga
- Lisatav ujukomaplokk
SH-4[muuda | muuda lähteteksti]
SH-4 on 16-bitise käsupikkusega 32-bitine RISC arhitektuur ja mis loodi peamiselt multimeedia seadmete tarbeks, nagu näiteks Sega Dreamcast ja Sega Naomi mängukonsoolid. See sisaldab võimekat ujukomaplokki ja laiendatud käsustikku.
SH-4 tunnusteks on:
- 4 korrutiga ujukomaplokk, mis toetab 32-bitiseid tavatäpsusega ja 64-bitiseid topelttäpsusega ujukomaarve
- 128-bitine ujukomaploki siin, mis lubab ujukomaploki ja vahemälu vahelist andmevahetuse kiirust kuni 3,2GB/s
- 32-bitised mäluaadressid lubades kuni 4GB välist mälu ja 64-bitine väline andmesiin lubades kuni 800MB/s andmeedastus kiirust väliste mäludega
- Sisseehitatud katkestuste, otsemälupöörduse ja voolutarbe kontrollerit
Viited[muuda | muuda lähteteksti]
- ↑ ""Technology Partner - November/December 1997"". segatech.com (inglise). Vaadatud 09.11.2015.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 ""The SH-5 Architecture"" (PDF). sft2000.komputilo.org (inglise). Vaadatud 09.11.2015.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Nathan Willis. ""Resurrecting the SuperH architecture"". lwn.net (inglise). Vaadatud 09.11.2015.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 ""J Cores"". 0pf.org (inglise). Open Processor Foundation. Vaadatud 09.11.2015.
- ↑ ""Exploring the Limits of Code Density"" (PDF). web.eece.maine.edu (inglise). Vaadatud 09.11.2015.
- ↑ ""SuperH RISC engine Family"". renesas.com (inglise). Vaadatud 09.11.2015.