ПА-7100LC

PA -7100LC — это микропроцессор , реализующий архитектуру набора инструкций PA-RISC 1.1 (ISA), разработанную Hewlett-Packard (HP). Он также известен как PCX-L и по кодовому названию Hummingbird . Он был разработан как недорогой микропроцессор для систем начального уровня. ^[1] Первые системы с PA-7100LC были представлены в январе 1994 года. Эти системы использовали тактовые частоты 60 и 80 МГц . Часть с частотой 100 МГц дебютировала в июне 1994 года. PA-7100LC был первым микропроцессором PA-RISC, реализовавшим мультимедийные инструкции MAX-1 , раннее расширение набора мультимедийных инструкций SIMD ( одиночная инструкция, множественные данные ), которое предоставляло инструкции для повышения производительности декодирования видео MPEG .

PA-7100LC был основан на PA-7100 . Главными улучшениями были улучшенное суперскалярное выполнение и дополнительный целочисленный блок. PA-7100LC также реализовал архитектурные улучшения, включая мультимедийные инструкции MAX-1, некэшируемые страницы памяти и поддержку bi-endian . Суперскалярное выполнение было улучшено путем добавления дополнительного целочисленного блока и изменения логики управления таким образом, что две целочисленные инструкции, две операции загрузки-сохранения блока или целое число и загрузка или сохранение могли быть выданы за один цикл в дополнение к существующим комбинациям инструкций, поддерживаемым PA-7100.

В схемы, полученные из PA-7100LC, был внесен ряд изменений. В частности, умножитель с плавающей точкой был изменен, чтобы занимать меньшую площадь, путем сокращения вдвое дерева сумматоров с сохранением переноса , которые суммировали частичные произведения мантиссы . Это упрощение оставило задержку умножений с одинарной точностью неизменной (два цикла), но увеличило задержку умножений с двойной точностью до трех циклов. Потеря производительности была признана приемлемой, поскольку PA-7100LC был разработан для мультимедийных рабочих станций среднего уровня, где умножения с одинарной точностью более распространены. Интегрированный на кристалле для снижения затрат контроллер памяти , который поддерживает до 2 ГБ памяти, и контроллер ввода-вывода.

Организация кэшей отличается от большинства процессоров PA-RISC, разработанных HP. Большие внешние кэши инструкций и данных были заменены кэшем инструкций на кристалле емкостью 1 КБ и большим внешним кэшем от 8 КБ до 2 МБ. Внешний кэш унифицирован, содержит как инструкции, так и данные. ^[1]

PA-7100LC состоит из 900 000 транзисторов и имеет размеры 14,2 на 14,2 мм для площади 201,64 мм ² . Он был изготовлен HP по их 0,8 мкм трехуровневому металлическому CMOS26B процессу. PA-7100LC упакован в 432-контактную керамическую сетку выводов .

PA -7300LC был дальнейшим развитием PA-7100LC. Он был представлен в середине 1996 года как микропроцессор нижнего и среднего уровня, дополняющий высокопроизводительный PA-8000 в рабочих станциях и серверах HP. PA-7300LC объединяет улучшенный PA-7100LC, 64 КБ кэш-памяти инструкций и данных, контроллер кэш-памяти L2, контроллер памяти и контроллер шины GSC на одном кристалле. Это был первый микропроцессор PA-RISC, включающий в себя сколько-нибудь значительный объем кэш-памяти на кристалле. Унифицированный кэш L2 был необязательным и мог быть защищен четностью. Он мог быть построен из регистр-регистр, сквозного или асинхронного SRAM.

PA-7300LC содержал 9,2 миллиона транзисторов, из которых 1,2 миллиона использовались в логике, а 8 миллионов — в кэшах; и имел размеры 15,3 на 17,0 мм при площади 260,1 мм ² . Он был изготовлен HP по их технологии CMOS14C, 0,5 мкм, 3,3 В, четырехслойной металлической КМОП-технологии.

Этот дизайн включает в себя знаменитый «силиконовый рисунок» динозавра велоцираптора (виден здесь, в правом верхнем углу изображения штампа). ^[2]

• Гвеннап, Линли (24 января 1994 г.). «Новый процессор PA-RISC декодирует видео MPEG». Microprocessor Report . стр. 16–17.
• Гвеннап, Линли (13 ноября 1995 г.). «Интегрированный PA-7300LC обеспечивает работу HP Midrange». Отчет о микропроцессорах .
• Холленбек, Д. и др. (1996). "PA7300LC интегрирует кэш для соотношения цена/производительность". COMPCON '96 Digest of Technical Papers .
• Джозефсон, Д.; Стори, М.; Диксон, Д. (1995). «Тестирование микропроцессоров IDDQ: пример исследования». IEEE Design & Test of Computers .
• Джозефсон, Д.Д.; Диксон ДЖ.; Арнольд Б.Дж. (1993). "Тестовые возможности процессора HP PA7100LC". Труды Международной конференции по тестированию IEEE .
• Кевер, В. и др. (1997). «Микропроцессор RISC 200 МГц с кэшем на кристалле 128 КБ». Сборник технических документов ISSCC .
• Кнебель, П. и др. (1993). "HP PA7100LC: недорогой суперскалярный процессор PA-RISC". COMPCON Spring '93 Digest of Papers .
• Кнебель, П. и др. (1995). «Микропроцессор PA 7100LC: пример решений по проектированию ИС в конкурентной среде». hpjournal, апрель 1995 г.
• Ли, Р.Б. (1995). «MPEG-видео в реальном времени с помощью программной декомпозиции на процессоре PA-RISC».
• Ли, Р. Б. (апрель 1995 г.). «Ускорение мультимедиа с помощью усовершенствованных микропроцессоров». IEEE Micro .
• Менегини, Т.; Джозефсон, Д. (1997). «Тестирование IDDQ микропроцессора HP PA-RISC 180 МГц с резервированием программируемых кэшей». Международный семинар IEEE по IDDQ Digest of Technical Papers .
• Undy, S. et al. (Апрель 1994). «Недорогой набор микросхем для графической и мультимедийной рабочей станции». IEEE Micro .
• PA-7100LC PA-RISC процессор OpenPA.net
• PA-7300LC Процессор PA-RISC OpenPA.net

Hummingbird: недорогой супермасштабируемый процессор PA_RISC, лекция Стивена Унди