NEC V60 - NEC V60

NEC V60 / V70 / V80 / AFPP
NEC V60 die.jpg
Záběr mikroprocesoru NEC V60 s
názvem „V60 D70616“ uprostřed dole
Obecná informace
Spuštěno V60: 1986
V70: 1987
V80: 1989
AFPP: 1989
Společný výrobce
Výkon
Max. Taktovací frekvence CPU V60: 16 MHz
V70: 20/25 MHz
V80: 25/33 MHz
AFPP: 20 MHz
Šířka dat V60: 16 (int. 32)
V70: 32
V80: 32
Šířka adresy V60: 24 (int. 32)
V70: 32
V80: 32
Šířka virtuální adresy 32 Lineární
Mezipaměti
Mezipaměť L1 V80: 1K / 1K
Architektura a klasifikace
aplikace Vestavěný ,
minipočítač ,
herní arkáda
Min. velikost funkce V60: 1,5 / 1,2 μm
V70: 1,5 / 1,2 μm
V80: 0,8 μm
AFPP: 1,2 μm
Mikroarchitektura „V60 / V70“, „V80“
Sada instrukcí NEC V60-V80
Instrukce V60 / V70: 119
V80: 123
Rozšíření
Fyzické specifikace
Tranzistory
Koprocesor AFPP (μPD72691)
Balení
Produkty, modely, varianty
Název (názvy) kódu produktu
Dějiny
Předchůdce V20-V50
Nástupce Řada V800

NEC V60 je CISC mikroprocesor vyráběný firmou NEC od roku 1986. Několik vylepšených verzích byly zavedeny stejné instrukční sady architektury (ISA), přičemž V70 v roce 1987, a V80 a AFPP v roce 1989. Oni byli následováni v V800 rodiny produktů , který v současné době vyrábí společnost Renesas .

Rodina V60 zahrnuje jednotku s plovoucí desetinnou čárkou (FPU) a jednotku správy paměti (MMU) a podporu operačního systému v reálném čase (RTOS) pro unixové systémy založené na uživatelských aplikacích i pro I-TRON - hardwarové řízení - orientované vestavěné systémy . Mohou být použity v mechanismu odolném proti chybám s více procesory lockstep s názvem FRM. Vývojové nástroje zahrnovaly systém MV-4000 s certifikací Ada a emulátor v obvodu (ICE).

Aplikace modelu V60 / V70 / V80 pokrývaly širokou oblast, včetně telefonních ústředen pro přepínání obvodů , minipočítačů , naváděcích systémů pro letectví , textových procesorů , průmyslových počítačů a různých herních arkád .

Úvod

NEC V60 je procesor CISC vyráběný společností NEC od roku 1986. Byl to první 32bitový univerzální mikroprocesor komerčně dostupný v Japonsku.

Na základě relativně tradičního designu pro toto období byl V60 radikálním odklonem od předchozího 16bitového procesoru NEC řady V20-V50 , který byl založen na modelu Intel 8086 , ačkoli V60 měl schopnost emulovat V20 / V30.

Podle dokumentace NEC byla tato počítačová architektonická změna způsobena rostoucími požadavky a rozmanitostí programovacích jazyků na vysoké úrovni . Takové trendy vyžadovaly procesor s vylepšeným výkonem, dosaženým zdvojnásobením šířky sběrnice na 32 bitů, a s větší flexibilitou usnadněnou velkým počtem univerzálních registrů. To byly společné rysy čipů RISC . V té době se zdálo , že přechod z CISC na RISC přináší pro rozvíjející se trhy mnoho výhod.

Čipy RISC jsou dnes běžné a návrhy CISC - například Intel x86 a 80486 -, které jsou již několik desetiletí hlavním proudem, interně přijímají funkce RISC ve svých mikroarchitekturách . Podle Pat Gelsingera je binární zpětná kompatibilita pro starší software důležitější než změna ISA.

Přehled

Sada instrukcí

Model V60 ( aka μPD70616) si zachoval architekturu CISC . Její příručka popisuje jejich architekturu jako „vlastnosti špičkových sálových počítačů a superpočítačů “ s plně ortogonální instrukční sadou, která obsahuje instrukce nejednotné délky, operace paměti do paměti zahrnující manipulaci s řetězci a komplexní schémata adresování operandů .

Rodina

V60 pracuje interně jako 32bitový procesor, zatímco externě poskytuje 16bitová data a 24bitové adresy, sběrnice. Kromě toho má V60 32 32bitových registrů pro všeobecné účely. Jeho základní architektura se používá v několika variantách. V70 (μPD70632), vydané v roce 1987, poskytuje 32bitové externí sběrnice. Model V80 (μPD70832), který byl uveden na trh v roce 1989, je vyvrcholením série: má mezipaměti na čipu, prediktor větví a méně spoléhá na mikrokód pro složité operace.

Software

Operační systém vyvinutý pro V60-V80 série, jsou obecně orientovány v reálném čase operace . Do série bylo přeneseno několik operačních systémů, včetně verzí Unixu a I-TRON v reálném čase.

Protože se V60 / V70 používaly v různých japonských arkádových hrách , jejich architektura sady instrukcí je emulována v simulátoru CPU MAME . Nejnovější open-source kód je k dispozici v úložišti GitHub .

FRM

Všechny tři procesory mají FRM (Functional Redundancy Monitoring) synchronní vícenásobný modulární lockstep mechanismus, který umožňuje odolné počítačové systémy . Vyžaduje více zařízení stejného modelu, z nichž jedno pak pracuje v „hlavním režimu“, zatímco ostatní zařízení poslouchají hlavní zařízení v „kontrolním režimu“. Pokud dva nebo více zařízení současně vydává různé výsledky prostřednictvím svých kolíků "chybového výstupu", rozhodnutí o většinovém hlasování mohou přijímat externí obvody. Kromě toho lze pomocí externího kolíku zvolit metodu obnovy neodpovídající instrukce - buď „vrácení zpět opakováním“ nebo „vrácení zpět výjimkou“.

Název PIN I / O Funkce
BMODE (FRM) Vstup Vyberte normální režim sběrnice (hlavní) nebo provozní režim FRM (kontrola)
BLOK ( MSMAT ) Výstup Hlavní výstup vyžadující blokování sběrnice, tj. Provoz zmrazené sběrnice
Byl zkontrolován výstup kontroly indikující nesoulad
BFREZ Vstup Tvrzení pro zmrazení provozu sběrnice
RT / EP Vstup Výběr vstupu pro „roll-back by retry“ nebo „roll-forward by exception“

V60

Práce na procesoru V60 začaly v roce 1982 s přibližně 250 inženýry pod vedením Yoichi Yana a procesor debutoval v únoru 1986. Měl šestistupňový plynovod, vestavěnou jednotku správy paměti a aritmetiku s plovoucí desetinnou čárkou. Byl vyroben pomocí dvouvrstvé procesní technologie CMOS z hliníku a kovu, podle konstrukčního pravidla 1,5  μm , k implementaci 375 000 tranzistorů na matrici 13,9 × 13,8 mm 2 . Pracuje na 5 V a původně byl zabalen do 68kolíkového PGA . První verze běžela na 16 MHz a dosahovala 3,5 MIPS . Jeho ukázková cena při spuštění byla stanovena na 100 000 ¥ (588,23 USD). Do sériové výroby vstoupila v srpnu 1986.

Sega Virtua Racing na základě Sega Model 1
( externí odkaz )

Sega zaměstnala tento procesor pro většinu svých arkádových her v 90. letech; jak architektury Sega System 32, tak Sega Model 1 používaly jako svůj hlavní procesor V60. (Ten použil levnější variantu μPD70615, která neimplementuje emulaci V20 / V30 a FRM.) V60 byl také použit jako hlavní CPU v arkádové architektuře SSV - tak pojmenovaný, protože byl vyvinut společně Seta , Sammy a Visco . Sega původně uvažovala o použití 16 MHz V60 jako základu pro svoji konzolu Sega Saturn ; ale poté, co dostal zprávu, že PlayStation zaměstnával procesor MIPS R3000A 33,8 MHz , místo toho pro produkční model zvolil design dual -SH-2 .

V roce 1988 společnost NEC vydala sadu s názvem PS98-145-HMW pro nadšence Unixu . Sada obsahovala desku procesoru V60, kterou bylo možné zapojit do vybraných modelů počítačových sérií PC-9800, a distribuci jejich portu UNIX System V , PC-UX / V Rel 2.0 (V60) , na 15 8palcových disketách . Doporučená maloobchodní cena této sady byla 450 000 jenů. Samotné společnosti ze skupiny NEC intenzivně využívaly procesor V60. Jejich telefonní přepojovač (ústředna), který byl jedním z prvních zamýšlených cílů, používal V60. V roce 1991 rozšířili své produktové řady textových procesorů o řadu Bungou Mini (文豪 ミ ニ v japonštině) řady 5SX, 7SX a 7SD, které používaly V60 k rychlému zpracování písma osnovy , zatímco hlavním systémovým procesorem byl 16 MHz NEC V33 . Varianty mikrokódu V60 byly navíc použity v minipočítačové řadě NEC MS-4100 , která byla v té době nejrychlejší v Japonsku.

V70

V70 (μPD70632GD-20) v balení QFP , namontováno na Jaleco Mega System32 PWB

V70 (μPD70632) se zlepšil na V60 zvýšením externích sběrnic na 32 bitů, což se rovná interním sběrnicím. Byl také vyroben v 1,5 μm procesem se dvěma kovovými vrstvami. Jeho matrice 14,35 × 14,24 mm 2 měla 385 000 tranzistorů a byla zabalena do 132kolíkového keramického PGA . Jeho MMU měl podporu pro stránkování poptávky . Jeho jednotka s plovoucí desetinnou čárkou vyhovovala IEEE 754 . Verze 20 MHz dosáhla špičkového výkonu 6,6 MIPS a při uvedení na trh v srpnu 1987 byla oceněna na 100 000 ¥ (719,42 $). Počáteční výrobní kapacita byla 20 000 jednotek za měsíc. Pozdější zpráva ji popisuje jako vyrobenou v 1,2 mikrometru CMOS na matrici 12,23 × 12,32 mm 2 . V70 měl dvoutaktní nepotrubní systém (T1-T2) externí sběrnice, zatímco systém V60 pracoval ve 3 nebo 4 cyklech (T1-T3 / T4). Samozřejmě, že vnitřní jednotky byly zaváděny.

Model V70 používal Sega ve svém System Multi 32 a Jaleco ve svém Mega System 32 . (Viz fotografie modelu V70 namontovaného na desce s plošnými spoji druhého systému .)

Liftoff letu H-IIA 17, jehož součástí bylo užitečné zatížení kosmická loď Akatsuki (Venus Climate Orbiter)

Společnost JAXA vložila svou variantu modelu V70 s operačním systémem I-TRON RX616 do počítače pro řízení navádění nosných raket H-IIA do satelitů, jako je Akatsuki (Venus Climate Orbiter) a Mezinárodní vesmírná stanice Kibo (ISS) ) modul . K H-IIA rakety byly nasazeny na domácím trhu v Japonsku, ačkoli jejich náklad součástí satelitů ze zahraničí. Jak je popsáno v plánu JAXA LSI (MPU / ASIC) , je tato varianta V70 označena jako „32bit MPU (H32 / V70)“, jejíž vývoj, pravděpodobně včetně fáze testování (QT), byl „od poloviny 80. do začátku 90. let“ . Tato varianta byla až do svého nahrazení v roce 2013 používána 64bitovým mikroprocesorem HR5000 s frekvencí 25 MHz , který je založen na architektuře MIPS64-5Kf , vyrobenou společností HIREC, jejíž vývoj byl dokončen kolem roku 2011.

„Získávání údajů o vesmírném prostředí“ pro V70 bylo provedeno v exponovaném zařízení Kibo-ISS.

Položka Obj. Č. SEE (Single Event Effect)
Monitored Item 		Výsledek
V70-MPU NASDA
38510 / 92101xz		 SEU (Single Event Upset)
SEL (Single Event Latch-up) 		Nedodržení
(-2010/9/30)

V80

Model V80 (μPD70832) byl uveden na trh na jaře 1989. Začleněním mezipamětí na čipu a prediktorem větve byla společností Computer Business Review prohlášena za NEC za 486 . Výkon V80 byl v závislosti na aplikaci dvakrát až čtyřikrát vyšší než u V70. Například ve srovnání s V70 měl V80 32bitový hardwarový multiplikátor, který snížil počet cyklů potřebných k dokončení celočíselné multiplikační strojové instrukce z 23 na 9. (Podrobnější rozdíly najdete níže v části o hardwarové architektuře. ) Model V80 byl vyroben 0,8 mikrometrovým procesem CMOS na ploše matrice 14,49 × 15,47 mm 2 s implementací 980 000 tranzistorů. Byl zabalen do 280kolíkového PGA a pracoval na 25 a 33 MHz s požadovaným špičkovým výkonem 12,5 a 16,5 MIPS. V80 měl oddělené 1 KB on-die cache pro instrukce i data. To mělo 64-entry branch prediktor , což je připsáno 5% zvýšení výkonu. Uváděcí ceny modelu V80 byly uváděny jako ekvivalent 1200 $ za model 33 MHz a 960 $ za model 25 MHz. Předpokládá se, že model 45 MHz byl naplánován na rok 1990, ale neuskutečnil se.

Model V80 s μPD72691 co-FPP a μPD71101 jednoduchými periferními čipy byl použit pro průmyslový počítač s operačním systémem UNX v reálném čase RX-UX832 a okenním systémem na bázi X11-R4 .

AFPP (co-FPP)

Pokročilý procesor s plovoucí desetinnou čárkou (AFPP) (μPD72691) je koprocesor pro aritmetické operace s plovoucí desetinnou čárkou. Samotné modely V60 / V70 / V80 mohou provádět aritmetiku s plovoucí desetinnou čárkou, ale jsou velmi pomalé, protože jim chybí hardware určený pro tyto operace. V roce 1989 společnost NEC spustila tento 80bitový koprocesor s plovoucí desetinnou čárkou pro 32bitovou jednoduchou přesnost , 64bitovou dvojitou přesnost a 80bitovou rozšířenou přesnost , aby kompenzovala V60 / V70 / V80 za jejich poměrně slabý výkon s plovoucí desetinnou čárkou provoz podle specifikací IEEE 754 . Tento čip měl výkon 6,7 MFLOPS a při provozu na 20 MHz dělal násobení vektorových matic . Byl vyroben pomocí CMOS procesu s dvojitou kovovou vrstvou o velikosti 1,2 mikrometru, což vedlo k 433 000 tranzistorům na matrici 11,6 × 14,9 mm 2 . Byl zabalen v 68kolíkovém PGA . Tento koprocesor se připojil k V80 přes vyhrazenou sběrnici, k V60 nebo V70 přes sdílenou hlavní sběrnici, což omezovalo špičkový výkon.

Hardwarová architektura

Model V60 / V70 / V80 sdílel základní architekturu. Měli třicet dva 32bitové univerzálních registrů , s poslední tři z nich běžně používá jako ukazatel zásobníku , ukazatel rámu a argumentů ukazatel , který dobře přizpůsobené na vysoké úrovni jazyka překladače " konvence volání . Modely V60 a V70 mají 119 instrukcí ke stroji, přičemž tento počet je mírně rozšířen na 123 instrukcí pro V80. Pokyny mají nejednotnou délku mezi jedním a 22 bajty a mají dva operandy, přičemž oba mohou být adresami v hlavní paměti. Po prostudování referenční příručky k modelu V60 jej Paul Vixie popsal jako „velmi obloukový arch VAX s emulačním režimem V20 / V30 (což [...] znamená, že může používat software Intel 8086/8088)“.

Model V60 – V80 má vestavěnou jednotku správy paměti (MMU), která rozděluje 4 GB virtuální adresní prostor na čtyři 1 GB sekce, přičemž každá sekce je dále rozdělena na 1024 1 MB oblastí a každá oblast se skládá z 256 4 - stránky KB . U modelů V60 / V70 ukládají čtyři registry (ATBR0 až ATBR3) ukazatele sekcí, ale položky „area tables entries“ (ATE) a page tables (PTE) jsou uloženy v paměti RAM mimo čip. Model V80 spojil registry ATE a ATBR - které jsou oba na čipu, pouze s položkami PTE uloženými v externí paměti RAM - což umožňuje rychlejší provedení chyb překladu bufferu lookaside (TLB) odstraněním jednoho přečtení paměti.

Překladové vyrovnávací paměti na V60 / 70 jsou 16 vstupů plně asociativní s nahrazením provedeným pomocí mikrokódu . Naproti tomu V80 má 64-vstupový 2-way set asociativní TLB s výměnou provedenou v hardwaru. Výměna TLB trvala ve V70 58 cyklů a narušila pipeline provádění dalších pokynů. U modelu V80 trvá výměna TLB pouze 6 nebo 11 cyklů v závislosti na tom, zda je stránka ve stejné oblasti; k přerušení potrubí již ve V80 nedochází kvůli samostatné náhradní hardwarové jednotce TLB, která pracuje paralelně se zbytkem procesoru.

Všechny tři procesory používají stejný ochranný mechanismus, přičemž 4 úrovně ochrany jsou nastaveny prostřednictvím stavového slova programu , přičemž Ring 0 je privilegovaná úroveň, která může přistupovat ke speciální sadě registrů na procesorech.

Všechny tři modely podporují konfiguraci redundance trojitého režimu se třemi procesory používanými v byzantské poruše - toleranční schéma se zastavením sběrnice, opakováním instrukcí a signály výměny čipu. V80 přidal paritní signály ke svým datovým a adresovým sběrnicím.

Řetězcové operace byly implementovány v mikrokódu ve V60 / V70; ale ve V80 jim pomáhala hardwarová řídicí jednotka dat , která běžela plnou rychlostí sběrnice. Díky tomu byly operace řetězců u modelu V80 asi pětkrát rychlejší než u modelů V60 / V70.

Všechny operace s plovoucí desetinnou čárkou jsou z velké části implementovány v mikrokódu napříč rodinou procesorů a jsou tedy poměrně pomalé. Na V60 / V70 trvá 32bitové operace s plovoucí desetinnou čárkou 120/116/137 cyklů pro přidání / násobení / dělení, zatímco odpovídající 64bitové operace s plovoucí desetinnou čárkou trvají 178/270/590 cyklů. V80 má omezenou podporu hardwaru pro fáze operací s plovoucí desetinnou čárkou - např. Rozklad na znaménko, exponent a mantisu - tedy její jednotka s plovoucí desetinnou čárkou byla až třikrát účinnější než jednotka V70, s 32- bitové operace s plovoucí desetinnou čárkou trvající 36/44/74 cyklů a 64bitové operace trvající 75/110/533 cyklů (sčítání / násobení / dělení).

Operační systémy

Unix (v reálném čase a v reálném čase)

Společnost NEC přenesla několik variant operačního systému Unix do svých procesorů V60 / V70 / V80 pro systémy orientované na uživatele a aplikace, včetně systémů v reálném čase. První příchuť portu NEC UNIX System V pro V60 se nazývala PC-UX / V Rel 2.0 (V60). (Viz také fotografie externích odkazů níže.) Společnost NEC vyvinula variantu Unix se zaměřením na provoz v reálném čase pro provoz na V60 / V70 / V80. Jmenuje se UNIX RX-UX 832 v reálném čase a má dvouvrstvou strukturu jádra, přičemž veškeré plánování úloh zpracovává jádro v reálném čase. Byla také vyvinuta víceprocesorová verze RX-UX 832 s názvem MUSTARD (Multiprocesor Unix pro vestavěné systémy v reálném čase). Prototyp počítače poháněného MUSTARDEM využívá osm procesorů V70. Využívá funkci FRM a na požádání může konfigurovat a měnit konfiguraci hlavní a kontrolní jednotky.

I-TRON (v reálném čase)

Pro vestavěné systémy orientované na hardwarové řízení implementoval NEC pro V60 / V70 operační systém v reálném čase založený na I-TRON s názvem RX616. 32bitový RX616 byl spojitou vidlicí z 16bitového RX116 , který byl pro V20-V50 .

FlexOS (v reálném čase)

V roce 1987 společnost Digital Research, Inc. rovněž oznámila, že plánuje portování systému FlexOS na modely V60 a V70.

CP / M a DOS (starší 16bitové)

Model V60 mohl také spouštět programy CP / M a DOS (portované ze série V20-V50) pomocí režimu emulace V20 / V30. Podle článku v InfoWorld z roku 1991 pracoval Digital Research na verzi Concurrent DOS pro V60 v určitém okamžiku; ale toto nebylo nikdy vydáno, protože procesory V60 / V70 nebyly importovány do USA pro použití v PC klonech.

Vývojové nástroje

Křížové kompilátory C / C ++

Jako součást své sady vývojových nástrojů a integrovaného vývojového prostředí (IDE) měla společnost NEC svůj vlastní C- kompilátor PKG70616 „Balíček nástrojů pro generování softwaru pro V60 / V70“. Společnost GHS ( Green Hills Software ) navíc vytvořila svůj kompilátor nativního režimu C (MULTI) a společnost MetaWare, Inc. (v současné době Synopsys prostřednictvím ARC International ) vytvořila jeden pro emulační režim V20 / V30 (Intel 8086) s názvem High C / C ++. Společnost Cygnus Solutions (v současnosti Red Hat ) také portovala GCC jako součást vidlice vylepšeného systému GNU kompilátoru (EGCS), ale zdá se, že není veřejná.

Jak 2018, adresář specifický pro procesor necv70 je stále udržován naživu v knihovnách newlib jazyka C (libc.a a libm.a) RedHat . Zdá se, že poslední údržba probíhá na Sourceware.org. Nejnovější zdrojový kód je k dispozici v jeho úložišti git .

Systém certifikovaný pro MV-4100 Ada 83

Ada 83 -certified „platform systém“ byl jmenován MV4000 certifikovaný jako „MV4000“. Tato certifikace byla provedena s cílovým systémem, který využíval operační systém UNIX RX-UX 832 běžící na systému založeném na VMEbus (IEEE 1014) s připojenou procesorovou deskou V70. Hostitelem křížového kompilátoru byl NEC Engineering pracovní stanice EWS 4800 , jehož hostitel OS, EWS-US / V , byl také UNIX System V na bázi.

Procesor obdržel ověření Ada-83 od společnosti AETECH, Inc.

(Poznámka: V souladu s Ada Validation Procedures (verze 5.0) již nebudou certifikáty pro kompilátory Ada 83 vydávány. Testování může provádět laboratoř Ada Conformity Assessment Laboratory (ACAL) pro specifické požadavky na zadávání zakázek a ACAA vydá dopis potvrzující takové testování, ale nebudou vydány žádné certifikáty. Platnost všech ověřovacích certifikátů, které kdy byly vydány pro testování podle verze 1.11 testovací sady ACVC, skončila 31. března 1998.)

Název systému Číslo certifikátu Typ kompilátoru HOST stroj HOST OS CÍLOVÝ stroj CÍLOVÝ OS
Systém kompilátoru NEC Ada pro EWS-UX / V až V70 / RX-UX832, verze 1.0 910918S1.11217 Základna NEC EWS4800 / 60 EWS-UX / V R8.1 NEC MV4000 RX-UX832 V1.6
Systém kompilátoru NEC Ada pro EWS-UX / V (verze 4.0) až V70 / RX-UX832 verze verze 4.1 (4.6.4) 910918S1.11217 Odvozený Řada EWS4800 Superstation RISC EWS-UX / V (R4.0) R6.2 NEC MV4000 RX-UX832 V1.63
Funkce MV ‑ 4000
Systémová sběrnice: IEEE1014 D1.2 / IEC821 Rev C.1 (8 slotů)
Rozšiřující sběrnice: IEC822 Rev C nebo V70 mezipaměť sběrnice (6 slotů)
Vestavěný 100M bajt (formátovaný) 3,5palcový pevný disk SCSI
Vestavěná 3,5palcová disketová jednotka o velikosti 1 MB
Rozšiřující SCSI (1 kanál)
Hodnocení EMI: VCCI - 1 druh

Soupravy hodnotící desky

Společnost NEC vydala některé sady pro vyhodnocení zásuvných modulů pro modely V60 / V70.

Č. Dílu Popisy Poznámky
EBIBM-7061UNX Podřízená deska koprocesoru V60 s Unixem pro PC-XT / AT s PC-UX / V Rel 2.0 (V60)
PS98-145-HMW Podřízená deska koprocesoru V60 s Unixem pro NEC PC-9801 s PC-UX / V Rel 2.0 (V60)
EBIBM-70616SBC Jednodeskový počítač V60 pro Multibus I
Součást MV-4000 Jednodeskový počítač V70 pro VMEbus Ada 83 certifikováno

Emulátor v obvodu

Podpora ladění softwaru na čipu s IE-V60

Společnost NEC založila na V60 svůj vlastní plný (ne- ROM a non- JTAG ) sondový emulátor založený na sondách IE-V60, protože samotné čipy V60 / V70 měly schopnost emulátorového čipu. IE-V60 byl první obvodový emulátor pro V60, který byl vyroben společností NEC. Mělo také funkci programátoru PROM. Oddíl 9.4, s. 205 NEC to popsal jako „uživatelsky přívětivou funkci ladění softwaru“. Čipy mají různé výjimky soutisku, jako je čtení dat (nebo zápis) na adresu zadanou uživatelem a 2 zarážky současně. Oddíl 9

Stavové piny externí sběrnice

Systém externí sběrnice indikuje svůj stav sběrnice pomocí 3 stavových pinů, které poskytují tři bity pro signalizaci takových podmínek, jako je načítání první instrukce po větvi, nepřetržité načítání instrukcí , přístup k datům TLB, přístup k jednotlivým datům a sekvenční přístup k datům . Sekce 6.1, s. 114

ST [2: 0] Popis
111 Načtení instrukce
011 Načtení instrukce po větvi
101 "TLB" přístup k datům
100 Přístup k datům tabulky „Systémová základna (vektor přerušení a výjimky)“
011 Jednotný přístup k datům
010 Přístup k datům na krátké cestě (přeskočená adresa čtením po zápisu)
001 Sekvenční přístup k datům

Ladění s V80

Tyto funkce ladění softwaru a hardwaru byly také zabudovány do modelu V80. Nicméně, V80 neměl emulátor v obvodu , možná proto, že přítomnost takového softwaru jako v reálném čase UNIX RX-UX 832 a v reálném čase I-TRON RX616 tavené taková funkce zbytečné. Jakmile se Unix spustí, není potřeba emulátor v obvodu pro vývoj ovladačů zařízení ani aplikačního softwaru . Co je potřeba, je kompilátor C , křížový kompilátor a debugger obrazovky - například GDB-Tk - který pracuje s cílovým zařízením.

HP 64758

Hewlett Packard (v současné době Keysight ) nabídl pro V70 hardware pro emulaci obvodů založený na sondování pod , postavený na jejich systémech řady HP 64700 , nástupci řady HP 64000 , konkrétně HP 64758. Umožňuje funkci trasování jako logický analyzátor . Toto testovací zařízení také automaticky zobrazuje demontovaný zdrojový kód se zobrazením trasovacích dat a bez souboru objektu a zobrazuje zdrojový kód na vysoké úrovni, když jsou k dispozici zdrojový kód a soubory objektu a byly zkompilovány ve formátu DWARF . Rozhraní pro V60 (10339G) bylo také v katalogu, ale dlouhý kabel sondy vyžadoval zařízení se speciální kvalifikací, tj. Vysokorychlostní V70.

HP 64758: Hlavní jednotky, podjednotky a hostované rozhraní

Produkt Popis
64758A Emulátor V70 20 MHz s emulační pamětí 512 kB
64758AX Jednorázová aktualizace
64758B Emulátor V70 20MHZ s 1 MB emulační paměti
64758G Emulační subsystém V70 20 MHz, 512 kB
64758H Emulační subsystém V70 20 MHz, 1 MB
64758S V70 (uPD70632) - hostované uživatelské rozhraní

Softwarové možnosti

Produkt Popis
64879L Assembler / Linker V70, licence pro jednoho uživatele
64879M V70 Assembler / Linker, Media & Manuals
64879U Licence pro více uživatelů pro Assembler / Linker V70

Možnosti hardwaru

Produkt Popis
B3068B V70 hostované grafické uživatelské rozhraní
10339G Rozhraní NEC V60
E2407A Rozhraní NEC V70

Selhání

Strategické selhání mikroarchitektury V80

Ve své vývojové fázi se předpokládalo, že V80 bude mít stejný výkon jako Intel 80486 , ale nakonec mají mnoho různých funkcí. Interní provedení pro každou instrukci V80 vyžadovalo alespoň dva cykly, zatímco u i486 byl vyžadován jeden. Vnitřní potrubí V80 vypadalo jako asynchronní , ale potrubí i486 bylo synchronní . Jinými slovy, vnitřní mikroarchitektura V80 byla CISC , ale ta i486 byla RISC . Oba jejich ISA umožňovaly dlouhé nejednotné instrukce CISC , ale i486 měl širší 128bitovou interní sběrnici mezipaměti , zatímco verze V80 měla šířku 32 bitů. Tento rozdíl je vidět na jejich fotografiích. Návrh byl z hlediska výkonu fatální, ale NEC jej nezměnil. NEC mohl být schopen přepracovat fyzický design se stejnou úrovní přenosu registrů , ale neudělal to.

Nedostatek komerčního úspěchu

Architektura V60-V80 neměla velký komerční úspěch.

Modely V60, V70 a V80 byly uvedeny v katalozích NEC z let 1989 a 1990 ve svých obalech PGA . Katalog NEC z roku 1995 stále uváděl V60 a V70 (nejen v jejich verzi PGA, ale také v balení QFP a zahrnoval také nízkonákladovou variantu V60 s názvem μPD70615, která eliminovala emulaci V20 / V30 a funkci FRM), vedle jejich nejrůznějších čipsetů; ale V80 nebyl v tomto katalogu nabízen. Vydání stejného katalogu z roku 1999 již nemělo žádné produkty V60-V80.

Nástupci

Řada V800

V roce 1992 představila společnost NEC nový model, 32bitový mikrokontrolér řady V800 ; ale neměl jednotku správy paměti (MMU). Měl architekturu založenou na RISC , inspirovanou architekturou Intel i960 a MIPS , a další instrukce k procesoru RISC, jako je JARL (Jump and Register Link) a architektura load / store .

V této době byla obrovská softwarová aktiva V60 / V70, jako je Unix v reálném čase, opuštěna a nikdy se nevrátila jejich nástupcům, scénáři, kterému se Intel vyhnul.

Řada V800 měla 3 hlavní varianty, rodiny V810, V830 a V850 .

V820 (μPD70742) byla jednoduchá varianta V810 (μPD70732), ale s periferiemi.

Označení V840 může být přeskočen jako označení, protože japonské tetraphobia (viz strana 58). Jedna japonská výslovnost „4“ znamená „smrt“, a tak se vyhněte evokování jmen, jako je například Death-watch Shi-ban (číslo 4 - Shi-ban) Bug (死 番 虫, přesně „ deathwatch beetle “).

Od roku 2005 to byla již éra V850 a  rodina V850 se těší velkému úspěchu. Od roku 2018 se nazývá rodina Renesas V850 a rodina RH850 s jádry CPU V850 / V850E1 / V850E2 a V850E2 / V850E3. Tato jádra CPU rozšířila ISA původního jádra V810; běží s kompilátorem V850.

Moderní softwarová simulace

MAME

Protože model V60 / V70 byl používán pro mnoho japonských arkádových her , obsahuje MAME (pro „Multiple Arcade Machine Emulator“), který emuluje několik starých arkádových her pro nadšence, simulátor CPU pro jejich architekturu instrukční sady . Je to druh simulátoru instrukční sady , nikoli pro vývojáře, ale pro uživatele.

Byl udržován vývojovým týmem MAME . Nejnovější open-source kód napsaný v C ++ je k dispozici v úložišti GitHub . Tyto operační kódy v souboru optable.hxx jsou stejné jako ty, na V60.

Viz také

Reference

Další čtení

  • Yano, Y; Iwasaki, J; Sato, Y; Iwata, T; Nakagawa, K; Ueda, M (únor 1986). „32b CMOS VLSI mikroprocesor se správou virtuální paměti na čipu“. Konference o polovodičových obvodech. Přehled technických článků. 1986 IEEE International . IEEE. XXIX : 36–37. doi : 10,1109 / ISSCC.1986.1156924 . S2CID  57668899 .
    Exekuční jednotka (EXU) je mikroprogramovaný procesor datové cesty 32b, který má třicet dva 32b univerzálních registrů, šestnáct registrů 32b stírací lišty, 64b barel shifter, 32b aritmetická logická jednotka (ALU); a pár řídících registrů. Tři běžící datové sběrnice
    "přesně tak" . Research Gate. Citovat deník vyžaduje |journal=( pomoc )
  • Kaneko, H; Miki, Y; Koya, K; Araki, M (listopad 1986). „32bitový mikroprocesor CMOS se šestistupňovou strukturou potrubí“. Sborník 1986 ACM Fall Joint Computer Conference . IEEE Computer Society Press: 1000–1007.
    Abstrakt:
    32bitové mikroprocesory jsou klíčová zařízení, která nesou vysokou schopnost zpracování dat, která byla získána dřívějšími univerzálními počítačovými systémy a minipočítačovými systémy, za mnohem nižší cenu. Dříve 32bitové mikroprocesory byly omezeny na přijetí vynikající architektury a designu pomocí vhodného hardwaru, protože počet zařízení bylo možné vyrobit na čipu. Komplexní funkce, jako je správa virtuální paměti a ...
    "přesně tak" . ACM. Citovat deník vyžaduje |journal=( pomoc )
  • Kurosawa, A .; Yamada, K .; Kishimoto, A .; Mori, K .; Nishiguchi, N. (květen 1987). "Praktická aplikace systému CAD pro plně vlastní mikropočítačové čipy VLSI". Transakce IEEE na počítačově podporovaném návrhu integrovaných obvodů a systémů . 6 (3): 364–373. doi : 10.1109 / TCAD.1987.1270281 . ISSN  1937-4151 . S2CID  7394658 .
    Abstrakt:
    Tento příspěvek představuje praktickou aplikaci systému CAD pro rozložení a ověřování, jejímž výsledkem jsou vyrobitelné mikropočítačové čipy VLSI v plném provedení. Systém CAD podporuje tři metodiky návrhu - symbolické rozložení smíšené s rozložením na úrovni masky, zhutnění jako optimalizátor a plně automatické ověření. Pro optimalizaci oblasti podporuje subsystém symbolického rozvržení a zhutňovače pružný popis ortogonálních vzorů rozvržení s libovolnými rozměry volným způsobem umístění. Vzory rozložení zahrnují data cesty, polygonální data a symbolické buňky. Pro optimalizaci výkonu a zpoždění kompaktor zhutňuje data rozvržení a snižuje odpor i kapacitu vodičů a iontově implantovaných vrstev. Tato funkce je průkopníkem kompaktoru nové generace. Důraz by měl být kladen na skutečnost, že může kompilovat data rozvržení do formátu o 10–15 procent menšího, než jaký je dosahován ručně. Ověřovací subsystém dokáže detekovat všechny druhy chyb, více než 30 položek. Novým rysem kontroly elektrického pravidla je, že zkoumá doplňkové logické chyby pro obvody CMOS. Synergie těchto tří metodik designu přinesla několik významných výhod. Jedním z nich je snížení pracovní síly o více než polovinu, což je nejsložitější proces návrhu pro jedinečnou náhodnou logiku. Druhým je zhutňovací výstup 1600 tranzistorů, menší o 365 mil / sup 2 /, než který byl ručně zhutněn. Implementace obvodu na čipu pracuje s hodinovou rychlostí více než 15 MHz. Další je první úspěch v oblasti křemíku. Toho bylo dosaženo pomocí zcela vlastního mikropočítačového čipu VLSI, který se skládá z více než 100 000 tranzistorů.

externí odkazy