R4200

R4200は、MIPS Technologies社が設計したMIPS III命令セットアーキテクチャを実装したマイクロプロセッサで、開発当初はVRXと呼ばれていました。自社で生産能力を有していなかったMIPS社は、この設計をNEC社にライセンス供与し、NEC社がVR4200として製造・販売しました。最初のVR4200は80MHzで動作し 、 1993年に発売されました。その後、1994年にはより高速な100MHzバージョンが発売されました。

R4300iは、MIPS社が組み込みアプリケーション向けに設計したR4200の派生型です。R4300iの派生型は、広く普及したNintendo 64やSNKのHyper Neo Geo 64アーケードボードに搭載されていました。

R4200 はパーソナルコンピュータで使用されることはなく、最終的にはR4600 を補完する組み込みマイクロプロセッサとして再配置されました。

Pentiumとのパフォーマンス比較

R4200は主にパーソナルコンピュータやラップトップなどの低消費電力Windows NTシステムを対象としており、 [ 1 ] : 468「Pentiumプロセッサの性能を10分の1の価格で提供する」と宣伝された。当初は66MHzのIntel 486DX2プロセッサの2倍の性能を発揮すると予想されていた。

SPECベンチマークでは、R4200の整数性能（SPECint）は55で、インテルの初代Pentium（486の後継機であるi586）の約85%であったが、浮動小数点性能（SPECfp）は30で、Pentiumの約半分であった。[ 2 ]

説明

R4200は、 5段の古典的なRISCパイプラインを備えたスカラー設計です。注目すべきは、浮動小数点仮数部計算に64ビット整数データパスが再利用されている点です（指数部のみ12ビットの別個のデータパスが必要でした）。[ 3 ]この方式によりチップサイズとトランジスタ数が削減され、コストと消費電力が削減されました。これにより浮動小数点性能は低下しましたが、R4200が想定していたアプリケーションでは高い浮動小数点性能は必要とされませんでした。

R4200は16KB の命令キャッシュと8KBのデータキャッシュを搭載しています。どちらのキャッシュもダイレクトマップ方式です。命令キャッシュのラインサイズは32バイト、データキャッシュのラインサイズは16バイトです。データキャッシュはライトバック書き込みプロトコルを採用しています。

R4200は、データ用に32エントリの変換ルックアサイドバッファ（TLB）と命令用に4エントリのTLBを備えています。33ビットの物理アドレスがサポートされています。システムバスは64ビット幅で、内部クロック周波数の半分で動作します。

R4200は130万個のトランジスタを搭載し、面積は81 mm 2でした。NECはR4200を600 nmプロセスで製造し、3層の相互接続構造を採用しました。パッケージは、 R4x00PCおよびR4600と互換性のある179ピンのセラミックピングリッドアレイ、または208ピンのプラスチッククワッドフラットパック（PQFP）でした。電源電圧は3.3 Vで、消費電力は標準1.8 W、80 MHz動作時に最大2 Wでした。

R4300i

ニンテンドー64のCPU-NUS。NEC R4300のカスタムバージョンであり、R4300iをベースにしている。

R4300iはR4200の派生製品で、MIPS社が組み込み用途向けに設計し、1995年4月17日に発表されました。[ 4 ] R4200の改良版で、より高速な整数乗算器と低レイテンシ、そしてコスト削減のため簡素化された32ビットシステムバスを備えています。45 mm²のチップは350 nmプロセスで製造され、多重化されたアドレスラインとデータラインを採用した低コストの120ピンPQFPにパッケージングされています。3.3 V電源で動作し、消費電力は40 MHz（内部動作80 MHz）で1.5 W、[ 5 ] 100 MHzで1.8 W、133 MHzで2.2 Wです。

R4300i は NEC と東芝にライセンス供与され、それぞれ 100 MHz バージョンと 133 MHz バージョンで VR4300 と TX4300 として販売されました。

NECは、VR4300のNintendo 64向けバージョンであるCPU-NUSを製造しました。これは93.75MHzのクロックで動作し、125 Dhrystone MIPSの性能を有していました。[ 6 ]ポピュラーエレクトロニクス社は、その処理能力を当時のPentiumデスクトッププロセッサと比較しました。 [ 7 ] VR4300は、より狭い32ビットシステムバスの制約を受けていましたが、より強力な64ビットR4300iの計算能力を維持していました。 [ 6 ]しかし、すべてのソフトウェアが64ビット精度を利用していたわけではありません。例えば、Nintendo 64のゲームは主に、より高速でコンパクトな32ビット演算に依存していました。[ 8 ]

NECは組み込み市場向けにVR4305とVR4310という2つの派生製品も開発し、1998年1月20日に発表した。[ 9 ] VR4310は100、133、167MHzで利用でき、250nmプロセスで製造され、120ピンPQFPにパッケージングされた。

参考文献

  1. ^ロックマン、サイモン（1994年4月）「ベスト6」パーソナルコンピュータワールド誌、 464～468、470、472ページ 。
  2. ^ Halfhill, Tom R. (1993年7月). 「MIPSによる低消費電力RISC」 . Byte . p. 28. 2022年4月26日閲覧。
  3. ^ Yeung, N.; Zivkov, B.; Ezer, G. (1994年2月). 「統合データパス：低コスト、低消費電力、高性能マイクロプロセッサ設計への革新的なアプローチ」. COMPCON '94 論文集. pp.  32– 37. doi : 10.1109/CMPCON.1994.282948 . ISBN 0-8186-5380-9。
  4. ^「MIPS/NEC、コンシューマ市場向け新型RISCプロセッサを発表」（プレスリリース）MIPS Technologies, Inc. 1995年4月17日。
  5. ^ Simha, Satya (1996年12月). 「スーパーマリオチップ」 . Byte . pp.  59– 60. 2022年4月25日閲覧。
  6. ^ a b「VR4300TMシリーズの主な仕様」NEC . 2020年7月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006年5月20日閲覧。
  7. ^ Copetti, Rodrigo (2019年9月12日). “Nintendo 64 Architecture: A Practical Analysis” . 2023年7月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年8月4日閲覧。
  8. ^「NEC、高コストパフォーマンス64ビットRISCマイクロプロセッサ2機種を発表」（プレスリリース）NEC株式会社、1998年1月20日。
  • 「MIPSとNECが64ビットデバイスを発売予定」（1995年4月17日）。エレクトロニック・ニュース。
  • 「NEC、任天堂向け新型MIPSチップを発表」（1995年5月8日）。マイクロプロセッサレポート。
  • グウェナップ、リンリー（1993年5月31日）「R4200の設計でMIPSが新たな低水準に到達」マイクロプロセッサレポート、6～9ページ。
  • Levy, Marcus (1994年9月15日). 「EDN第21回マイクロプロセッサディレクトリ」EDN .
  • ライアン、ボブ、トンプソン、トム (1994年1月). 「RISCの成長」. Byte .
  • Yeung, NK 他 (1994). 「2W 未満の 55SPECint92 RISC プロセッサの設計」. ISSCC 技術論文ダイジェスト. pp. 206–207.
  • ジヴコフ、B.ファーガソン、B.グプタ、M. (1994)。Compcon Spring '94、論文のダイジェスト。 18～25ページ。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=R4200&oldid=1336506702#R4300i」から取得