Renesas EDGE

ルネサスは32ビットRISCマイコン「SuperH RISC engineファミリ」をプロセッサ系とコントローラ系の2つの系列で幅広く製品展開してきた。今回、プロセッサ系でCPUコア「SH-4A」を内蔵した最上位品種「SH7785」をリリースし、CPUコア「SH-2A」を内蔵したコントローラ系の最上位品種「SH7211F」（2005年11月リリース）と合わせて、ハイエンドのラインアップが完成した。

SH-2Aコア SH7211F SH-4Aコア SH7785

プロセッサ系のSuperHファミリは、カーナビゲーション機器やアミューズメント機器などに使われている。こういった応用分野ではプログラムの容量が大きいため、ユーザーはROMやRAMを別に用意して機器に組込むことが多い。このためプロセッサ系のマイコンはROMを搭載せず、「ROMレス品」とも呼ばれる。

プロセッサ系では演算処理性能を重視しており、組込み用マイコンとしては動作周波数が非常に高い。これまでは、CPUコア「SH-4」をハイエンドのCPUコアとしてSuperHファミリに適用してきた。SH-4のクロック周波数は最大240MHz。クロック周波数が240MHzのときに演算性能は430MIPSという組込み用途としては非常に高い演算性能を実現したCPUコアである。アーキテクチャとしては、1クロックで最大2つの命令を同時に実行できる、2ウエイのスーパースカラを採用している。また浮動小数点演算ユニット（FPU）とメモリ管理ユニット（MMU）を標準で装備する。

ルネサスがこのほど開発したCPUコア「SH-4A」は、動作周波数と演算性能でSH-4を超えた。クロック周波数は最大600MHzと高い。演算性能はクロック周波数が600MHzのときに1080MIPS、400MHzのときに720MIPS。パイプラインの段数をSH-4の5段から、SH-4Aでは7段に増やすことでクロック周波数を高めた。アーキテクチャが2ウエイのスーパースカラであること、命令長が16ビット固定長であること、浮動小数点演算ユニット（FPU）とメモリ管理ユニット（MMU）を標準で装備することなどはSH-4と変わらない。

SH-4Aを搭載した製品はクロック周波数で200MHz～600MHzをカバーする。まず、クロック周波数が400MHzの「SH7780」を製品化した。そしてこのほどクロック周波数が600MHzの最上位品種「SH7785」を開発した（p.19の「新製品＆ニュース」欄にも掲載）。今後は、SH-4Aを2個内蔵したデュアルコア品などの展開も予定されている。

コントローラ系のSuperHファミリは、モーター制御やエンジン制御などに使われている。こういった用途では割り込み応答性能を重視する。またプロセッサ系と違い、プログラムを格納するためのROMを内蔵する。こういった用途では実装空間をなるべく小さくしたいからだ。

コントローラ系ではこれまで、CPUコア「SH-2」を内蔵したマイコンを製品展開してきた。SH-2は、応答性能が高いことで高評価を得てきた。これにつづいて今回、SH-2の上位に位置するCPUコア「SH-2A」を開発し、最上位と位置付けた。SH-2Aコアでは、アーキテクチャの見直しや命令の追加でトータル性能を高めつつ、SH-2の良さであった応答性の良さを大幅に向上させた。最も短い場合では、6クロックサイクルで割り込みサービスルーチンに入れる。割り込み用のレジスタバンクを設けたので、レジスタの内容を素早く退避できるようになった。

アーキテクチャでは、2ウエイのスーパースカラを採用した。最大で2個の命令を同時に実行できる。SH-2に比べ、同じクロック周波数でも演算性能が1.5倍に向上した。逆に同じ演算性能であればクロック周波数を抑えられるので、消費電力を低くできる。また命令セットはSH-2の上位互換とし、性能を改善しながらプログラムメモリの容量を縮小する命令を追加した。

ルネサスは、内蔵ROMにフラッシュメモリを採用したマイコン「フラッシュマイコン」に注力しており、SuperHファミリでもフラッシュマイコンの品種数を積極的に増やしている。SH-2Aコア搭載品では、512Kバイトの大容量のフラッシュを内蔵した最上位のフラッシュマイコン「SH7211F」を製品化している。

こうしたCPUコアの開発と具体的なマイコンの開発により、ルネサスではプロセッサ系、コントローラ系のそれぞれでSH-4A、SH-2Aといったハイエンドコアを頂点とするラインアップが完成した（図1、図2）。今後もそれぞれの用途にマッチしたCPUコアと製品展開を進めていく。