プロセッサアーキテクチャ

コンピュータCPUの4つの主要なアーキテクチャ

CPU アーキテクチャは CPU の仕様であり、主な目的は、さまざまなタイプの CPU の重要なマークを区別することです。
現在、市販されている CPU の分類には、Intel や AMD が主導する複雑命令セット CPU と、IBM や ARM が主導する縮小命令セット CPU の 2 つの主要な陣営があります。2 つの異なるブランドの CPU は製品アーキテクチャが異なります。たとえば、Intel と AMD の CPU は X86 アーキテクチャに基づいており、IBM の CPU は PowerPC アーキテクチャに基づいており、ARM の CPU は ARM アーキテクチャに基づいています。

ARMシリーズ

以前はAdvanced RISC Machine (Advanced RISC Machine、以前は Acorn RISC Machine) として知られていた ARM アーキテクチャは、32 ビットの縮小命令セット (RISC) プロセッサアーキテクチャ、つまり縮小命令セットコンピュータ (RISC) です。
多くの組み込みシステム設計で広く使用されています。ARM プロセッサは、その省エネルギー機能により、低消費電力という主な設計目標に沿って、モバイル通信に非常に適しています。

現在、ARM ファミリはすべての 32 ビット組み込みプロセッサの 75% を占めており、世界で最も 32 ビットアーキテクチャの 1 つとなっています。ARM プロセッサは、ポータブルデバイス (PDA、携帯電話、マルチメディアプレーヤー、ハンドヘルドビデオゲーム、コンピューター) からコンピューター周辺機器 (ハードドライブ、デスクトップルーター) に至るまで、多くの家電製品に使用されており、ミサイルなどの軍事施設にも存在します。車載コンピュータ。ARM 設計に基づく派生製品、特に Marvell の XScale アーキテクチャや Texas Instruments の OMAP ファミリもあります。

利点: 低価格、低エネルギー消費。

ARM ライセンス方式: ARM 自体は、独自の設計に依存して CPU を製造または販売するのではなく、プロセッサアーキテクチャを関心のあるメーカーにライセンスします。ARM では、価格や配布などの項目を含むさまざまなライセンス条件を提供しています。ARM はライセンサーに対して、完全なソフトウェア開発ツール (コンパイラ、デバッガ、SDK) を含む ARM コアの統合ハードウェア記述と、ARM CPU を含むシリコンチップの販売権を提供します。ARM コアを自社製チップ設計に組み込むことを検討しているファブレスライセンサーにとって、これは通常、製品化可能な知的財産コア (IP コア) 認定を取得するだけの問題です。これらの顧客向けに、ARM は設計の統合と検証を支援するために、抽象的なシミュレーションモデルとテストプログラムとともに、選択した ARM コアのゲート回路図をリリースします。統合デバイス製造業者 (IDM) やファウンドリなど、より多くのニーズを持つ顧客は、プロセッサの知的財産 (IP) を取得するために、合成可能な RTL (Verilog などのレジスタ転送レベル) フォームを選択します。統合された RTL により、お客様はアーキテクチャを最適化および強化できます。このアプローチにより、設計者は不変の回路図に制限されることなく、追加の設計目標 (高い発振器周波数、低消費電力、命令セットの拡張など) を達成できます。ARM はライセンサーに ARM アーキテクチャ自体を再販することを許可していませんが、ライセンサーは製造された製品 (チップコンポーネント、評価ボード、完全なシステムなど) を自由に販売できます。マーチャントファブは、ARM コアを含む完成したシリコンの販売をライセンス供与するだけでなく、通常、他の顧客向けに ARM コアを作り直す権利も留保するため、特殊なケースです。

メーカー：TI(テキサス・インスツルメンツ)/Samsung(サムスン)/Freescale(フリースケール)/Marvell(マーベル)/Nvidia(エヌビディア)

x86シリーズ

xx86 または 80x86 は、Intel によって最初に開発および製造されたマイクロプロセッサアーキテクチャの総称です。

x86 アーキテクチャは、可変命令長の CISC (Complex struction Set Computer、複雑な命令セットコンピュータ) です。

MIPSシリーズ

MIPS は、世界中で非常に人気のある RISC プロセッサです。MIPSとは「Microprocessor without interlocked Piped Stages」（連動パイプステージのないマイクロプロセッサ）の意味で、ソフトウェア的な手法を用いてパイプラインにおけるデータ関連の問題を可能な限り回避する仕組みとなっている。これは、スタンフォード大学のヘネシー教授率いる研究グループによって 1980 年代初頭に初めて開発されました。MIPSのRシリーズはこれをベースに開発されたRISC工業製品のマイクロプロセッサです。これらの製品シリーズは、さまざまなワークステーションやコンピュータシステムを形成するために多くのコンピュータ会社で使用されています。

MIPS Technology Corporation は、米国の有名なチップ設計会社であり、縮小命令システムコンピューティングアーキテクチャ (RISC) を使用してチップを設計しています。Intel が採用している複雑な命令システムコンピューティング構造 (CISC) と比較して、RISC には設計がシンプルで設計サイクルが短いという利点があり、より高度なテクノロジを適用して高速な次世代プロセッサを開発できます。MIPS は、最も初期の商用 RISC アーキテクチャチップの 1 つであり、新しいアーキテクチャはオリジナルの MIPS 命令セットをすべて統合し、より多くの強力な機能を追加しています。MIPS は CPU 自体を設計するだけで、その後設計スキームを顧客に承認するため、顧客は高性能 CPU を製造できます。

1984 年に MIPS Computer Company が設立され、RISC プロセッサの設計を開始しました。

1986 年に R2000 プロセッサが導入されました。

1992 年、SGI は MIPS Computer Corporation を買収しました。

1988 年に R3000 プロセッサが発売されました。

1991年に初の64ビット商用マイクロプロセッサ「R4000」が発売され、その後「R8000」（1994年）、「R10000」（1996年）、「R12000」（1997年）と次々に発売されました。

1998 年に MIPS は SGI から独立し、MIPS Technology Corporation となりました。その後、MIPS Corporation の戦略は組み込みシステムに重点を置くように変更されました。1998 年 - MIPS Technology 株は米国のナスダック証券取引所に上場されました。

1999 年、MIPS は MIPS32 および MIPS64 アーキテクチャ標準をリリースし、将来の MIPS プロセッサ開発の基礎を築きました。新しいアーキテクチャは、オリジナルの NIPS 命令セットをすべて統合し、さらに多くの強力な機能を追加します。MIPSは、高性能・低消費電力の32ビットプロセッサコア（コア）「MIPS324Kc」、高性能64ビットプロセッサコア「MIPS64 5Kc」を相次いで開発した。

2000 年に、MIPS は MIPS32 4Kc および 64 ビット MIPS 64 20Kc プロセッサコアのバージョンをリリースしました。

2007 年 8 月 16 日 - MIPS Technology は、中国科学院コンピュータサイエンス研究所の Loongson 中央プロセッサがプロセッサ IP のすべての特許とバスと命令セットの認可を取得したと発表しました。

2007 年 12 月 20 日 - MIPS Technologies は、ALi Technology が高度なマルチメディア向けに設計されたカスタマイズ可能なシステムオンチップ (SoC) コア「MIPS32 24KEc Pro」の認可を取得したと発表しました。

パワーPCシリーズ

PowerPC は、縮小命令セット (RISC) アーキテクチャーを備えた中央処理装置 (CPU) であり、その基本設計は IBM (International Business Machines Corporation) の IBM PowerPC 601 マイクロプロセッサー POWER (Performance Optimized With Enhanced RISC; IBM Connect) から派生しています。電子ニュースレター、2007 年 8 月、「強化された RISC パフォーマンスの最適化」と訳される）アーキテクチャ。1990 年代に、IBM (International Business Machines Corporation)、Apple (Apple)、および Motorola (Motorola) は、PowerPC チップの開発と PowerPC ベースのマルチプロセッサコンピュータの製造に成功しました。PowerPC アーキテクチャは、優れた拡張性、利便性、柔軟性を特徴としています。

PowerPC プロセッサは、Power4 のようなハイエンドサーバー CPU から組み込み CPU 市場まで、幅広い実装形態で提供されています (Nintendo Gamecube は PowerPC を使用しています)。PowerPC プロセッサは、優れたパフォーマンス、低消費電力、低熱放散により、非常に強力な組み込みパフォーマンスを備えています。シリアルコントローラやイーサネットコントローラなどの統合 I/O を除けば、この組み込みプロセッサは「デスクトップ」CPU とは大きく異なります。