組み込み向け cpu

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

比較組み込み用PXA255 (ARM)

PC 用Core2Duo E6700

周波数 400MHz 2.66GHzL2 キャッシュ

32KB+32KB 4MB

最大消費電力 2.6 W 65W主要機能 AC97, I2S, USB Client Contr

oller, High Speed UART, Second UART with flow control, UART with hardware flow control, FIR and SIR infrared comm ports など

Dual Core, Speedstep, Execute Disable Bit 1, EM64T 2, Thermal Monitor 2, 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)

• 8 ビット CPU• 16 ビットレジスタ ×8• 16MHz

– ROM:16 KB– RAM:512 Bytes

H8/3292

CPUH8/300

ROM16 KB

On-chipRAM

512 Bytes

On-chipRegister

Field120 Bytes

RAM28 KB

On-chipRegister

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 FlashROM

ATTiny13- 20PI 20M 1KByteATTiny45- 20PI 20M 4KbyteATTiny26L- 8PI 8M 2KByteATTiny2313- 20PI 20M 2KByteATMega8- 16PI 16M 8KByteATMega8- 16AI 16M 8KByteATMega48- 20PI 20M 4KByteATMega88- 20PI 20M 8KByteATMega168- 20PI 20M 16KByteATMega16- 16PI 16M 16KByteATMega162- 16PI 16M 16KByteATMega32- 16PI 16M 32KByteATMega64- 16AI 16M 64KByteATMega128- 16AI 16M 128KByteAT90S 2313 #2 10M 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