芯耀
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接著上文繼續(xù)講 SH 構(gòu)架。
SH 架構(gòu)的發(fā)展
經(jīng)過(guò)上面的講解，已經(jīng)明白了 MCU 和 RISC 的概念，現(xiàn)在可以重新認(rèn)識(shí)一下 SH 架構(gòu)下的 SuperH 系列處理器。
SuperH 處理器核心家族在 20 世紀(jì) 90 年代早期由日立開(kāi)始開(kāi)發(fā)。許多單片機(jī)與微處理器都在這個(gè)架構(gòu)下，其中最有名的可能是惠普 Jornada PDA 用的 SH7709，見(jiàn)下圖。
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HP jornada 568 掌上電腦
SuperH 系列的 SH7764
HP Jornada 560 系列掌上電腦是全球第一部 Pocket PC 2002 中文彩色掌上型電腦，配置的 3.5 英寸、16 位彩色反射式 TFT LCD 非常引人注意，完全支持 65536 種顏色(16 位色)。在分辨率方面，為 240×320 像素…
看到這里，大家會(huì)覺(jué)得，這個(gè)配置和性能很普通，沒(méi)什么大不了的。
沒(méi)錯(cuò)，以今天的眼光來(lái)看，它的確很普通，但是在 2002 年，HP 的這款 PDA 無(wú)疑是神器，一亮相便驚艷全場(chǎng)，吸引粉絲無(wú)數(shù)。（小編語(yǔ)：那個(gè)年代能夠有一個(gè)這樣的手持設(shè)備很是拉風(fēng)，就貌似前幾年你在大家上拿著蘋(píng)果手機(jī)打電話那般。）
欣賞完畢當(dāng)年的“神器”，書(shū)歸正傳，接著來(lái)看 SH 架構(gòu)的發(fā)展。
日立公司在開(kāi)發(fā)該系列的時(shí)候，目標(biāo)之一便是能夠完全向下相容的 CPU 核心指令集。
起初，SH-1 與 SH-2 用在 Sega Saturn 及 Sega 32X，后來(lái)也用在許多嵌入式系統(tǒng)的微處理器上。它是 16 位元指令集，暫存器長(zhǎng)度與資料通道是 32 位元，故讓指令極密實(shí)。呵呵，因?yàn)楫?dāng)時(shí)內(nèi)存很貴。
數(shù)年后，SH-3 核心加入這個(gè)家族，并帶來(lái)其它的中斷概念、內(nèi)存管理單元 (MMU) 與可修改的快取概念。SH-3 核心并加入延伸 DSP，稱 SH-3-DSP 核心。延展資料通道讓 DSP 更有效率，特別緩沖器與 MAC-type DSP 引擎，核心統(tǒng)一數(shù)位訊號(hào)處理器與精簡(jiǎn)指令集處理器。衍生而來(lái)的 SH-2 核心，稱為 SH-DSP。
為了 Sega Dreamcast，日立發(fā)展了 SH-4 架構(gòu)。這是從原核心的極大延伸，超標(biāo)量（2 路）指令執(zhí)行與平行向量浮點(diǎn)運(yùn)算器是這架構(gòu)的重點(diǎn)。這顆 CPU 核心并用在許多高效需求的嵌入式程式。大致而言 SH-4 基礎(chǔ)架構(gòu)芯片在 1998 年左右。
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不久后，日立與意法半導(dǎo)體成立了持有專利的 SuperH 公司，提供 SH-4 核心給其它公司并開(kāi)發(fā) SH-5 架構(gòu)。首度將 SuperH 推向 64 位元領(lǐng)域。SuperH 公司賣這些 CPU 核心的相關(guān)專利。
SH-5 設(shè)計(jì)上加入了稱之為 SHmedia 的單指令流多數(shù)據(jù)流指令集，亦加入相當(dāng)于在 SH-4 user-mode 部份的 SHcompact 指令集。實(shí)作與 ARM 相容的 Thumb 指令集。
之后，SuperH 架構(gòu)的進(jìn)化仍持續(xù)進(jìn)行。最后的演進(jìn)發(fā)生在 2003 年，SH2 至 SH-4 統(tǒng)一成超標(biāo)量的 SH-X 核心，有點(diǎn)類似之前架構(gòu)的超集合。
目前，SuperH CPU 是由日立與三菱電機(jī)半導(dǎo)體事業(yè)部合并的瑞薩科技繼續(xù)發(fā)展架構(gòu)與產(chǎn)品。
小結(jié)一下，SuperH 體系的特點(diǎn)：
1、指令的流水線執(zhí)行；
2、基于 16 位固定長(zhǎng)度的指令集；
3、延遲分支指令；
4、通用寄存器配置。
關(guān)于 SuperH 產(chǎn)品的目前的型號(hào)，統(tǒng)計(jì)如下：SH-1，SH-2，SH-3，SH-4，SH-5 及 SH-6，其中 SH-5、SH-6 是 64 位的，其性能及應(yīng)用見(jiàn)下表，發(fā)展歷程見(jiàn)體系圖。
SuperH 系列產(chǎn)品的性能對(duì)比表
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SH-1 |
用于需用微處理器的嵌入裝置（CD-ROM 裝置、家用電器等等） |
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SH-2 |
用在需高效能的微處理器裝置，亦用在自動(dòng)控制諸如引擎控制單元或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 |
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SH-DSP |
初期為了移動(dòng)電話市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，之后用在許多需 DSP 效能的客制化裝置，如 JPEG 壓縮等等。 |
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SH-3 |
使用在手持裝置等使用 Windows CE 的設(shè)備，并用于車用導(dǎo)航市場(chǎng)。 |
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SH-3-DSP |
主要使用于多媒體終端機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，亦用于打印機(jī)或傳真機(jī)。 |
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SH-4 |
使用在非高效能不行的裝置如多媒體終端機(jī)、電視游樂(lè)器或機(jī)頂盒 |
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SH-5 |
使用在高階多媒體裝置 |
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SH-X |
主流用于不同的引擎控制器（有 / 無(wú) DSP 及 FPU 單元）、車用多媒體裝置、機(jī)頂盒或移動(dòng)電話 |
我覺(jué)得有一個(gè)現(xiàn)象很值得思考：日本是一個(gè)電子元器件大國(guó)，很多電子產(chǎn)品都是從那里流行起來(lái)的，但是放眼目前的半導(dǎo)體市場(chǎng)，卻很難看到一個(gè)被廣泛應(yīng)用的 MCU 器件，如意法半導(dǎo)體（ST）、英飛凌，只有那些別人做不了的基礎(chǔ)器件還在占有一席之地。是利潤(rùn)太低日本廠商不屑于去做？還是在競(jìng)爭(zhēng)的大潮下，日本廠商拼不過(guò)歐美甚至中國(guó)？歡迎大家發(fā)表自己的看法。
與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，謝絕轉(zhuǎn)載！
系列匯總：
之二：處理器的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)（上）
之三：處理器的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)（下）
之四：處理器的三國(guó)時(shí)代：蘋(píng)果攪動(dòng) MCU 江湖
之五：處理器的三國(guó)時(shí)代：DR 公司盛氣凌人，IBM 轉(zhuǎn)身成就微軟
之六：32 位處理器的攻“芯”計(jì)：英特爾如何稱霸 PC 江湖？
之七：AMD 稱霸 PC 處理器市場(chǎng)的“曇花一現(xiàn)”
