Transcript PowerPoint プレゼンテーション

組み込み向けCPU
• 小型デバイスに搭載されるCPU
– 携帯電話，デジタルカメラ，PDA，センサデバ
イスなど
• 特徴
– 小型
– 低消費電力
– 多機能
• メモリやクロック，I/Oなどを含む
比較
周波数
組み込み用
PXA255 (ARM)
400MHz
PC用
Core2Duo E6700
2.66GHz
L2キャッシュ
32KB+32KB
4MB
最大消費電力 2.6 W
65W
主要機能
Dual Core, Speedstep,
Execute Disable Bit 1,
EM64T 2, Thermal Monitor 2,
AC97, I2S, USB Client
Controller, High Speed
UART, Second UART with
flow control, UART with
hardware flow control, FIR
and SIR infrared comm ports
など
Virtualization Technology など
ノイマンアーキテクチャ
• メモリ上に命令とデータを区別することなく
格納し、データを命令として解釈実行する
– ノイマンズボトルネック
• 命令実行時、アクセス速度の遅いメモリを必ず参
照する必要があり性能低下を招く
ARM
• 32ビットRISC CPU のアーキテクチャ
– ARM: Acorn RISC Machine
• 組み込み用CPUで最大シェアを持つ
– 2005年度では全世界で61%のシェア
• ARM 社は IP (Intellectual Property)
– ARM社は設計し，ライセンスを他社に販売
– 製造はライセンスを取得した Intel, Motorola, Philips, 任天堂,
シャープ，松下電器など非常に多くのメーカが行う
• 活用事例
– gumstix (PXA255)
• PXA255の仕様 (Xscale, Intel 社製)
–
–
–
–
–
400MHz
32KB命令キャッシュ、32KBデータキャッシュ
MMC/SD, PCMCIA/CF Card サポート
USBサポート
Cellular baseband, bluetooth サポート
H8
• Renesas Technologyによる製造
– 元々は日立製作所が開発
• CISC
• シリーズ
– 8ビットCPU：H8/300,
– 16ビットCPU:H8/300H, H8/500, H8S
– 32ビットCPU:H8SX
• H8の活用事例
– LEGOマインドストーム (H8/3292)
• H8/3292の仕様
– CPU (H8/300)
H8/3292
• 8ビットCPU
• 16ビットレジスタ×8
• 16MHz
– ROM:16 KB
– RAM:512 Bytes
ROM
16 KB
CPU
H8/300
On-chip
RAM
512 Bytes
On-chip
Register
Field
120 Bytes
RAM
28 KB
On-chip
Register
Field
SuperH
• Renesas Technologyによる製造
– 元々は日立製作所が開発
• RISC
• 種類
– コントローラタイプ
• SH-1, SH-2など
– プロセッサタイプ
• SH-3, SH-4, SH-4A, SH-X3
– SH-Mobile（モバイル用）
• SH7290, SH7300, SH-Mobile V2, SH-Mobile3
• 活用事例
– セガサターン (SH-2)
• SH-2 の仕様
– 28.7 MHz
– 4KB のキャッシュ
– レジスタ
• 汎用レジスタ：16個
• 制御レジスタ：3個
• システムレジスタ：4個
ハーバードアーキテクチャ
• 本来は命令用とデータ用に物理的に分割
された記憶装置と信号通路を用いる
• 命令実行と同時に命令の読み込みが可能
– ノイマン型と比べて高速化が可能
– 但しより多くの電気回路が必要
PIC
(Peripheral Interface Controller)
• Microchip Technology社による製造
• RISC
• ワンチップマイコン
– I/O ポート、プログラム用メモリ、データメモリ、
AD コンバータ、パラレルポート、シリアルポー
ト、タイマなどを含む製品もある
• 開発用言語
– アセンブラ，C言語
• 代表的なPIC
– 16F84A
• 16F84A の仕様
– 20 MHz clock input
– プログラムメモリ:1024 words
– RAM:68 Bytes
– ROM:64 Bytes
– レジスタ数:15
AVR
• Atmel社による製造
• RISC
• ワンチップマイコン
– I/O ポート、プログラム用メモリ、データメモリ、AD コン
バータ、パラレルポート、シリアルポート、タイマなどを
含む製品もある
• 全ての命令を1サイクルで実行
• 32個の汎用レジスタ
• 開発用言語
– アセンブラ，C言語
• AVRの仕様例
CPU
クロック
ATTiny13-20PI
ATTiny45-20PI
ATTiny26L-8PI
ATTiny2313-20PI
ATMega8-16PI
ATMega8-16AI
ATMega48-20PI
ATMega88-20PI
ATMega168-20PI
ATMega16-16PI
ATMega162-16PI
ATMega32-16PI
ATMega64-16AI
ATMega128-16AI
AT90S 2313 #2
20M
20M
8M
20M
16M
16M
20M
20M
20M
16M
16M
16M
16M
16M
10M
Flash
ROM
1KByte
4Kbyte
2KByte
2KByte
8KByte
8KByte
4KByte
8KByte
16KByte
16KByte
16KByte
32KByte
64KByte
128KByte
2KByte
ASIC
• 特定用途に使われるIC
– 高性能、
– 設計・開発コストが高い
– 少量生産では製造コストが高い
• 種類
–
–
–
–
Standard cell design
Gate array design
Full-custom design
Structured/platform design