錬金術（プロセッサ）

Alchemyは、Alchemy Semiconductor社が通信・メディア機器向けに開発した超低消費電力組み込みマイクロプロセッサのファミリーです。Alchemyプロセッサは、CPUコア、メモリコントローラ、そして様々な周辺機器を統合したSoCです。ファミリーの全製品は、MIPS Technologies社のMIPS32 命令セットを実装したAu1 CPUコアを採用しています。

歴史

アルケミー・セミコンダクターは、テキサス州オースティンに拠点を置くファブレス 半導体企業でした。1999年にケイデンス・デザイン・システムズのシード投資を受けて設立され、32ビットMIPSアーキテクチャのライセンスを取得し、インターネットエッジデバイス市場向けに高性能・超低消費電力SoCの設計・開発・販売を行っていました。周辺機器はサードパーティからライセンス供与を受けていました。創業チームには、DECのオースティン研究開発センターでStrongARMプロジェクトに携わっていた元メンバーが含まれていました。このプロジェクトは、DECがマイクロプロセッサ事業をインテルに売却した後に解散しました。2000年5月、アルケミー・セミコンダクターは独立企業となりました。[1]

アルケミーセミコンダクターは、2000年6月13日にカリフォルニア州サンノゼで開催されたEmbedded Processor Forumで、このファミリの最初のメンバーであるAu1000プロセッサを発表しました。[2] [3] 2001年2月に顧客向け限定サンプルが配布され、同年の第2四半期に量産が開始され、その後、2001年と2002年にAu1500とAu1100が続きました。

2002年2月、AMDはStrongARMラインの後継となるIntelのARMベースXScaleプロセッサに対抗するため、Alchemyを買収しました。Au1550セキュリティネットワークプロセッサ、 PMPアプリケーションに最適化されたAu1200プロセッサ、そしてAm1770トランシーバとAm1771統合ベースバンド/MACチップで構成されるAm1772ワイヤレスチップセットを製品ファミリーに追加しました。2006年夏、AMDはAlchemy資産をRaza Microelectronics（後にRMI Corporationに改名）に売却しました。Raza MicroelectronicsはAu1200をベースにピン互換のAu1210とAu1250を発売し、2009年にはグラフィックプロセッサを統合したAu1300シリーズを発売しました。 RMIは2009年後半にNetLogic Microsystemsと合併し、 [4] 2012年2月にBroadcom Corporationに買収されました。[5] Broadcomは、長期供給義務の下ではありますが、少なくとも2017年まではAlchemyプロセッサの販売を継続しました。

Au1 CPUコア

Alchemyが設計したAu1 CPUコアは、MIPS32 ISA Release 1を実装し、MIPS EJTAGインターフェースをサポートしています。浮動小数点ユニットは搭載されておらず、FP命令は例外を生成し、ソフトウェアでエミュレートできます。コード圧縮（MIPS16）とオプションのスーパーバイザモードも省略されています。仮想アドレス変換はTLBベースで、ハードウェアテーブルウォーカーではなく高速例外ハンドラに依存しています。コアは8つの割り込みソースをサポートし、ソフトウェアによる優先順位付けが可能です。すべてのコアユニットへのクロックが停止する2つの低電力モードがあり、1つのモードではデータキャッシュが除外され、システムの他の部分とのキャッシュコヒーレンシが維持されます。

Au1は、従来の5段RISCパイプラインをベースに、いくつかの最適化が施されたスカラー・インオーダー・マイクロアーキテクチャです。16KiB、4ウェイ・セットアソシエイティブ命令キャッシュ、16KiB、4ウェイ・ライトバック・リードアロケート・データキャッシュ、レジスタファイル、ライトバッファ、16/32ビット積和演算ユニット、および1ビット/サイクルのハードウェア除算器を備えています。キャッシュは、ソフトウェアによるプリフェッチ、キャッシュラインのロック、ストリーミングモードをサポートしています。データが利用可能な場合、すべてのパイプラインステージは1サイクルで完了し、パイプラインのハザードと依存関係はすべてハードウェアインターロックによって強制されます。いくつかの命令は複数サイクルを必要とします。[3] [6] [7]

アルケミーSoC

Au1000 SoCのコア周波数は最大500MHzです。400MHz動作時には1.5Vで動作し、消費電力は500mW以下で、Alchemy Semiconductorによると900 Dhrystone（2.1 MIPS/ワット）以上の性能を発揮します。Au1000およびAu1500プロセッサは、 TSMC 180nm LVロジック 1.5V/3.3V 1P6Mプロセスで製造され、Au1100はTSMC 130nmプロセスでさらに消費電力を削減しました。 [6] [8]後継モデルの製造詳細は公表されていません。

CPUコア、統合メモリコントローラ、および周辺機器は、CPUコア周波数の最大半分で動作する内部32ビットシステムバス（SBUS）によって接続されています。低速でバスマスター非対応の周辺機器は、補助周辺機器バスに接続されます。コアのデータキャッシュは、DMAエンジンなどの他のバスマスターとのコヒーレンスを確保するためにSBUSをスヌープします。Au12xxモデルは、メモリコントローラからより多くの帯域幅を必要とする周辺機器向けに、64ビットサイドバス（RBUS）を統合しています。[9] Au13xxモデルは、メモリチャネルごとに1つのRBUSを備えています。[10]

すべての Alchemy プロセッサには、 DRAMコントローラ、スタティック バス コントローラ、メモリと周辺機器間のデータ転送用の 8 チャネル DMA コントローラ、割り込みコントローラ、タイマー、および電源管理ユニットが統合されています。スタティック バス コントローラは、SRAM、ROM、NAND/NOR フラッシュ(Au1550)、ページ モード フラッシュ/ROM、PCMCIA / CompactFlashデバイス、および外部 LCD コントローラ、最大 ≈80 Mbit/s のIDE PIO モード (Au12xx)、または ATA-6/UDMA モード 5 (Au13xx) などの I/O 周辺機器をサポートします。Au1550 以降のプロセッサには、より柔軟な 16 チャネル ディスクリプタ ベースの DMA コントローラがあります。Au1550 には、エントロピーベースの乱数ジェネレータを提供し、DES、3DES、AES、およびRC4暗号化アルゴリズムと、MD5およびSHA-1ハッシュ アルゴリズムを高速化するSafeNetセキュリティ エンジンが統合されています。

Au1100プロセッサには、16ビットの色深度で最大800 × 600ピクセルのパネルをサポートするLCDコントローラが統合されています。 Au12xxプロセッサのLCDコントローラは、最大2Kの解像度とピクセルあたり最大24ビット、4つのオーバーレイウィンドウ、アルファブレンディング、ガンマ補正をサポートします。 カメラインターフェイスモジュールは、最大33MHzで動作するITU-R BT.656互換の8/9/10ビットバスをピンアウトし、UYVY（YUV 4:2:2）およびベイヤーRGBからプレーナ形式への変換をサポートします。 メディアアクセラレーションエンジンはビデオデコードを加速し、最大720 × 576の解像度でMPEG-1/2/4、DivX-3/4/5、H.263、WMV 9/VC-1形式をサポートします。 また、CIM用の4タップフィルタによるハードウェアカラースペース変換と画像スケーリングもサポートします。 Au13xxプロセッサのMAE2ペリフェラルは、H.264およびJPEG規格のサポート、ハードウェアビットストリームデコード、最大720pの解像度を追加します。一部のAu13xxプロセッサで利用可能なグラフィックス処理エンジンはARM Mali-200で、 OpenVG 1.1およびOpenGL ES 1.1/2.0と互換性のある2Dおよび3Dグラフィックスを高速化します。

各ファミリは、異なるコア周波数（したがって電力定格）、商用および産業用温度範囲、鉛フリーまたは（以前のモデルでは）標準パッケージで提供されました。全モデルに薄型ファインピッチ・プラスチック・ボール・グリッド・アレイ（LF-PBGA）パッケージが採用され、ボール数は324（Au1000）から537（Au13xx）、ピッチは0.65 mmから1.0 mm、パッケージサイズは17 mm × 17 mm × 1.7 mmから23 mm × 23 mm × 1.5 mmでした。

Alchemy プロセッサ ファミリ

シリーズ打ち上げコア周波数 ( MHz )TDP ( mW )メモリスタティックバス統合された周辺機器データシート注記
PCI液晶GPECIM前ハードウェアによる暗号化解除/暗号化。USBホストポートUSBデバイスポートイーサネットSDカード低速バスGPIO最大。
アルケミーセミコンダクター（2000～2002年）
Au10002000年6月13日[2]（発表）
2001年第2四半期 （利用可能）		266-500300～900 標準32ビットSDR-13332ビットデータ/アドレス------2 × 1.11.12 × 10/100-AC'97、I²S、IrDA、2 ×  SSI、4 ×  UART32[7] [11]
Au15002001-06-11 [12]（発表）
2001-12 （入手可能）		333-500400～1200 標準2.2、32ビット、33/66 MHz-----2 × 1.11.12 × 10/100-AC'97、2 × UART39[13] [14]
Au11002002年4月8日[15]（発表）333-500200～400 型32ビットSDR-133 2.5V/3.3V-v1----2 × 1.11.11 × 10/1002 × 1.1AC'97、I²S、IrDA、SSI × 2、UART × 348[16] [17]
AMD （2002 ～ 2006年）
Au15502004年2月24日[18]（発表）333-500通常400～600、最大146016/32ビット SDR-166/
DDR-400		32 ビットのデータ、29 ビットのアドレス。2.2、32ビット、33/66 MHz----セキュリティエンジン2 × 1.11.1 OTG2 × 10/1002 × 1.14 × PSC、[a] 3 × UART43[19]
Au12002005年1月3日[20]333-500最大1600。16/32ビット DDR-400/
DDR2-533		16ビットデータ、
15/30ビットアドレス[b]		-v2-v1v1AES -1281 × 2.02.0 OTG-2 × 1.14 × PSC、[a] 2 × UART48[21]
RMI （2006～2009年）、NetLogic（2009～2011年）、Broadcom （ 2011年～現在）
Au12102007年1月9日（発表）
2007年6月（公開）		333-400360～420（通常）、1000（最大）16/32ビット DDR-400/
DDR2-533		16ビットデータ、
15/30ビットアドレス[b]		-v2-v1v1-1 × 2.02.0 OTG-2 × 1.14 × PSC、[a] 2 × UART48[22]
Au1250400-700 [22] [23]560～580（通常）、1400（最大）AES-1281 × 2.02.0 OTG-2 × 1.1[c]
Au13102009-01 [24]（発表）5332 × 16ビットDDR2-66716ビットデータ、
15/30ビットアドレス[b]		-v2?-v2v2-1 × 2.02.0 OTG-3 × ?、8ビットeMMC 4.3 をサポートするポート1つ4 × PSC、[a] 4 × UART75[10]
Au1320667✓?
Au1340533-667--
Au1350/Au1354533-800✓AES-128
Au1370/Au1374667-800--
Au1380/Au1384667-1000✓AES-128
  1. ^ abcd AC'97、I²S、SPI、SMBusインターフェイスとして構成可能なプログラマブル シリアル コントローラ。
  2. ^ abc 15 ビット アドレス バス、外部ラッチ付き 30 ビット。
  3. ^ CD-R KingノートPCで使用。

アプリケーション

Alchemy プロセッサは、ワイヤレスゲートウェイおよびアクセス ポイント、VoIP、ナビゲーション、NASデバイス、STB、シン クライアント、ポータブルおよび車載用 TV とメディア プレーヤー、デジタル フォト フレーム向けに販売されました。

例としては、 Sun Ray 2ファミリーのシンクライアント、複数のCowon PMPデバイス、Dell DRAC5リモート管理カード、AirPort Extremeベースステーション、 Sun Microsystemsのネットワーク用組み込み製品、4G Systems MTX-1 AccessCube MeshCubeなど があります。

参考文献

  1. ^ 「Alchemy Semiconductorについて」。2014年11月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  2. ^ ab 「Alchemy Semiconductor、Au1000インターネットエッジプロセッサを発表」（プレスリリース）。Embedded Processor Forum、カリフォルニア州サンノゼ：Alchemy Semiconductor。2000年6月13日。2001年3月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  3. ^ ab Hoeppner, Greg (2000-06-13). Au1000 インターネットエッジプロセッサ - 高性能/低消費電力 MIPS SOC. Embedded Processor Forum 2000. Alchemy Semiconductor. 2000年9月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  4. ^ 「NetLogic Microsystems、RMI Corporationの買収には株主の承認が必要と発表」（プレスリリース）NetLogic Microsystems 2009年10月23日。2010年3月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  5. ^ 「チップメーカーのブロードコム、ネットロジックを37億ドルで買収へ」ロイター2016年9月12日. 2017年1月4日閲覧。
  6. ^ ab Plummer, Suzanne (2000-08-13). Au1000™ インターネットエッジプロセッサ：高性能・低消費電力の SOC. Hot Chips 12.
  7. ^ ab AMD Alchemy™ Au1000™ プロセッサーデータブック(PDF) . AMD . 2005年9月. 2006年10月15日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2022年4月27日閲覧。
  8. ^ バセット、ポール (2002-08-19). アルケミー Au1x00. ホットチップス 14.
  9. ^ Eno, Jim (2005). ホワイトペーパー: AMD Alchemy™ Au1200™ プロセッサーシステムアーキテクチャ(PDF) . AMD . 2005年12月23日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2022年4月27日閲覧。
  10. ^ ab 製品概要: RMI Alchemy™ Au1300™ メディアプロセッサシリーズ(PDF) . RMI . 2008年12月。
  11. ^ AMD Alchemy™ Au1000™ プロセッサ仕様アップデート(PDF) 2005年6月。
  12. ^ 「Alchemy Semiconductor、Alchemy Au1500の登場により低消費電力・高性能チップポートフォリオを拡大」（プレスリリース）。Embedded Processor Forum、カリフォルニア州サンノゼ：Alchemy Semiconductor。2001年6月11日。2001年12月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  13. ^ AMD Alchemy™ Au1500™ プロセッサーデータブック(PDF) . AMD . 2006年3月. 2006年10月15日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2022年4月27日閲覧。
  14. ^ AMD Alchemy™ Au1500™ プロセッサ仕様アップデート(PDF) 2005年6月。
  15. ^ 「AMDの革新的なAlchemy™ Au1100™プロセッサがモバイルインターネットアプライアンス市場の新たな基準を確立」（プレスリリース）カリフォルニア州サニーベール：AMD 2002年4月8日。2006年10月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  16. ^ AMD Alchemy™ Au1100™ プロセッサーデータブック(PDF) . AMD . 2006年4月. 2006年10月20日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2022年4月27日閲覧。
  17. ^ AMD Alchemy™ Au1100™ プロセッサ仕様アップデート(PDF) 2005年6月。
  18. ^ 「AMD、統合型セキュアネットワーク処理能力を実現するAMD Alchemy™ Au1550™プロセッサを発表」（プレスリリース）。RSAカンファレンス、サンフランシスコ、カリフォルニア州：AMD。2004年2月24日。2006年5月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  19. ^ AMD Alchemy™ Au1550™ セキュリティネットワークプロセッサデータブック(PDF) . AMD . 2006年5月. 2006年7月8日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2022年4月27日閲覧。
  20. ^ 「AMD、AMD Alchemy™ Au1200™プロセッサを発表、ポータブルマルチメディアの新時代を切り開く」（プレスリリース）カリフォルニア州サニーベール：AMD 2005年1月3日。2006年3月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  21. ^ AMD Alchemy™ Au1200™ プロセッサーデータブック(PDF) . AMD . 2006年2月. 2006年10月15日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2022年4月27日閲覧。
  22. ^ ab RMI Alchemy™ Au1210™ ナビゲーションプロセッサおよび Au1250™ メディアプロセッサ データブック(PDF) . RMI . 2007年4月.
  23. ^ 「NetLogic Microsystems 低消費電力組み込みプロセッサソリューションおよび製品選択ガイド」NetLogic Microsystems . 2010年12月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  24. ^ 「RMI、Alchemy Au1300プロセッサ ラインを発表」(プレス リリース)。2009 年 1 月 13 日。
  • Wayback Machineの Alchemy Semiconductor ウェブサイト(2000 年 8 月 16 日アーカイブ)
  • AMD Alchemy™ ソリューション プロセッサ ファミリー( Wayback Machineより) (2006 年 2 月 3 日アーカイブ)
  • Raza Microelectronics のウェブサイト（ Wayback Machine、2006年7月10日アーカイブ）
  • RMI Corp. のウェブサイト（ Wayback Machineより）（2008年2月10日アーカイブ）
  • NetLogic のウェブサイトにある Alchemy ( Wayback Machine、2010 年 12 月 14 日アーカイブ)
  • Alchemy 2009年3月3日アーカイブWayback Machineのlinux-mips.org ページ
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