R4200 - R4200

R4200 je mikroprocesor navržený MIPS Technologies, Inc. (MTI), které realizovaly MIPS III architekturu instrukční sady (ISA). Během vývoje byl také známý jako VRX. Mikroprocesor získal licenci společnosti NEC a společnost jej vyrobila a uvedla na trh jako VR4200. První VR4200, 80  MHz část, byl představen v roce 1993. Rychlejší 100 MHz část byla k dispozici v roce 1994. R4200 byl vyvinut speciálně pro počítače Windows NT s nízkou spotřebou, jako jsou osobní počítače a notebooky. Společnost MTI tvrdila, že celočíselný výkon mikroprocesoru byl vyšší než výkon široce známého Intel i486 a 80% mikroprocesoru Pentium s variantou P5 . R4200 nakonec neviděl žádné použití v osobních počítačích a byl přemístěn jako vestavěný mikroprocesor, který konkuroval R4600 . Varianta R4300i byla použita v široce populární herní konzoli Nintendo 64 .

Popis

R4200 je skalární konstrukce s pětistupňovým klasickým potrubím RISC . Pozoruhodnou funkcí je použití celočíselné datové cesty k provádění aritmetických operací na mantisové části čísla s plovoucí desetinnou čárkou . Pro exponenta byla použita samostatná datová cesta. Toto schéma snížilo náklady snížením počtu tranzistorů , velikosti čipu a spotřeby energie. Také to negativně ovlivnilo výkon s plovoucí desetinnou čárkou , ale zamýšlené aplikace R4200 nevyžadovaly vysoký výkon s plovoucí desetinnou čárkou.

R4200 má 16  KB instrukční cache a 8 KB datovou cache. Obě mezipaměti jsou mapovány přímo . Mezipaměť instrukcí má velikost řádku 32 bajtů, zatímco datová mezipaměť má velikost řádku 16 bajtů. Datová mezipaměť používá protokol zpětného zápisu.

R4200 má 32-vstupový překladový lookaside buffer (TLB) pro data a 4-vstupový TLB pro instrukce. Je podporována 33bitová fyzická adresa . Systémová sběrnice je 64 bitů široká a pracuje na poloviční vnitřní frekvenci hodinami.

R4200 obsahoval 1,3 milionu tranzistorů a měl plochu 81 mm 2 . Společnost NEC vyrobila model R4200 v procesu 600 nm CMOS se třemi úrovněmi propojení. Byl zabalen do 179pinové keramické mřížky s kolíky, která byla kompatibilní s R4x00PC a R4600 , nebo do 208kolíkové plastové čtyřkolky (PQFP). Používal napájecí zdroj 3,3 V, který obvykle rozptýlil 1,8 W a maximálně 2 W při 80 MHz.

R4300i

R4300i je derivát R4200 navržený společností MTI pro vestavěné aplikace oznámené 17. dubna 1995. Od R4200 se liší vylepšeným celočíselným multiplikátorem s nižší latencí a sníženou 32bitovou systémovou sběrnicí za snížené náklady. Čip měl velikost 45 mm 2, a byla vyrobena v nm 350 procesu. Byl zabalen do 120kolíkového PQFP. Využívá napájecí zdroj 3,3 V a rozptyluje 1,8 W při 100 MHz a 2,2 W při 133 MHz.

Model R4300i byl licencován společnostem NEC a Toshiba a tyto společnosti ho prodávaly jako VR4300 nebo TX4300. Obě společnosti nabídly verze 100 a 133 MHz. Derivát VR4300 byl vyvinut společností NEC pro herní konzoli Nintendo 64 , taktovaný na 93,75 MHz a označený NUS-CPU. Ačkoli vývojové desky pro Nintendo 64 používaly základní procesory NEC VR4300, bylo zjištěno, že finální CPU není pin-kompatibilní. Toto jedinečné použití implementace MIPS přineslo významné licenční poplatky pro MTI, tržby pro NEC a v roce 1997 učinilo z MIPS nejvyšší 32/64bitový RISC ISA.

Společnost NEC vyrobila další dva deriváty R4300 pro obecný vestavěný trh, VR4305 a VR4310, oznámené 20. ledna 1998. VR4310 byl k dispozici na 100, 133 nebo 167 MHz. Byl vyroben 250 nm procesem a zabalen do 120kolíkového PQFP.

Reference

  • „MIPS, NEC uvede 64bitové zařízení“. (17. dubna 1995). Elektronické zprávy .
  • "NEC představuje nový čip MIPS pro Nintendo". (8. května 1995). Zpráva mikroprocesoru .
  • Gwennap, Linley (31. května 1993). "MIPS dosahuje nových minim s designem R4200". Zpráva o mikroprocesoru , s. 6–9.
  • Halfhill, Tom R. (červenec 1993). "Low-Power RISC od Mips". Byte .
  • Levy, Marcus (15. září 1994). „21. výroční mikroprocesorový adresář EDN“. EDN .
  • Ryan, Bob; Thompson, Tom (leden 1994). "RISC roste". Byte .
  • Yeung, NK a kol. (1994). Msgstr "Návrh procesoru 55SPECint92 RISC pod 2W". Přehled technických dokumentů ISSCC . 206–207.
  • Zivkov, B .; Ferguson, B .; Gupta, M. (1994). Compcon jaro '94, přehled dokumentů . s. 18–25.