エスプレッソ（プロセッサー）

エスプレッソ
	ヒートスプレッダのない Wii U MCMの図。右下の小さいチップは IBM 製の「Espresso」CPU です。他のチップは AMD 製の「Latte」GPU (大きなチップ、中央) とRenesas 製のEEPROMチップ (小さなチップ、右上) です。
一般情報
発売	2012
製造中止	2017年1月31日
販売元	任天堂
デザイン：	IBM、任天堂IRD、NTD
共通メーカー	IBMマイクロエレクトロニクス、ルネサス;
パフォーマンス
最大CPU クロックレート	1.243 GHz
キャッシュ
L2キャッシュ	1× 2 MB、2× 512 KB （オンダイ）
最終レベルキャッシュ	3
アーキテクチャと分類
応用	埋め込み ( Wii U )
テクノロジーノード	45nm
マイクロアーキテクチャ	任天堂による検証なし
命令セット	パワーPC1.1
説明書	4
物理的仕様
コア	3;
グラフィックプロセッサ	AMD Radeonベースの「Latte」
歴史
前任者	ブロードウェイ
後継	エリスタ

Espresso は、任天堂のビデオゲームコンソール Wii Uで使用されている32 ビット中央処理装置(CPU)のコード名です。これはIBMによって設計され、45 nm シリコンオンインシュレータプロセスを使用して製造されました。Espresso チップは、 AMDのGPUとともに、ルネサスが製造したMCM上に搭載されています。2011 年 6 月のE3 2011で公開され、2012 年 11 月にリリースされました。

デザイン

ヒートスプレッダ付きの Wii U MCM のイラスト。このマークは、任天堂が設計し、AMD、IBM、ルネサスがコンポーネントを製造したことを示しています。また、2012 年の第 26 週に日本で組み立てられたことも書かれています。

IBMと任天堂は、Espressoプロセッサが、消費電力を削減し、速度を上げるために、1つのチップに3つのコアを搭載したPowerPCベースのマイクロプロセッサであることを明らかにしました。CPUとグラフィックプロセッサは、マルチチップモジュール（MCM）として単一の基板に配置されており、複雑さを軽減し、チップ間の通信速度を上げ、さらに消費電力を削減し、必要なコストとスペースを削減します。2つのチップは、日本のルネサスによって完全なMCMに組み立てられました。^{[1] Espresso自体は}、ニューヨーク州イーストフィッシュキルのIBMの300 mm工場で、 45 nm SOIテクノロジー^[2]とキャッシュ用の組み込みDRAM（eDRAM）を使用して製造されました。

任天堂による検証はされていないが、ハッカー、分解調査、非公式の情報提供者によって、Espressoの名前、^[3]、サイズ^[4]^{[5] 、速度[}⁶ ]などの詳細情報が明らかにされている。^[7]マイクロアーキテクチャは、前身のBroadwayやGekkoと非常によく似ているようで、PowerPC 750ベースであるが、より大きく高速なキャッシュとマルチプロセッササポートが強化されている。

Wii UのCPUがIBMのハイエンドPOWER7サーバープロセッサから派生したという噂は誤りであることが判明した。これはシステムの製造と小売のコストが上昇する可能性があり、より大きなフォームファクタが必要になるためである。EspressoはeDRAMや一般的な命令セットの類似性など、POWER7といくつかの技術を共有しているが、それらは表面的な類似性に過ぎない。^[8]^[9]^[10]^[11]^[12]

仕様

アウトオブオーダー実行 PowerPCベースのコア
45ナノメートルプロセス技術
IBMシリコンオンインシュレータ(SOI) テクノロジー
BroadwayおよびGekkoプロセッサとの下位互換性

以下の仕様は任天堂からもIBMからも公式には確認されていない。これらはハッカーのヘクター・マーティン（別名マルカン）によるリバースエンジニアリングによって入手されたものである。^[13]

ブロードウェイベースのコアアーキテクチャ^[14]
1.243125GHzの3コア
MESI / MERSIをサポートする対称型マルチプロセッシング^[15]
各コアは、スーパースカラー並列処理を使用して、クロックごとに最大 4 つの命令を出力できます。
32ビット整数ユニット
64 ビット浮動小数点 (または 2× 32 ビット SIMD、多くの場合「ペアシングル」という名称で呼ばれる)
合計3MBのレベル2キャッシュを珍しい構成で搭載。^[16]
- コア 0: 512 KB、コア 1: 2 MB、コア 2: 512 KB
4段パイプライン^[17]
7段パイプライン - FP ^[17]
コアあたり6つの実行ユニット（合計18EU）^[17]
ダイサイズ: 4.74 mm × 5.85 mm = 27.73 mm ²

参考文献

^ 「Wii U：ゲーム機：テレビの変化」。社長が訊く。任天堂。2022年6月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ 「SOIに新しいWII U™が登場」。2016年3月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ 「世界限定：Wii U 最終仕様」2012年9月11日。
^ 「Nintendo Wii U 分解」AnandTech。
^ 「Nintendo Wii U 分解」。iFixit。2012年11月19日。
^ 「Wii U は 1.24GHz CPU、550MHz グラフィックコアを搭載」Eurogamer.net 2012 年 11 月 29 日。
^ 「Wii U CPU、GPUの詳細が明らかに」2012年11月29日。
^ 「IBM、ワトソンの頭脳を任天堂のWii Uに搭載」
^ 「IBM、Wii U CPUの仕様を予告」Eurogamer.net 2011年6月8日。
^ 「噂のWii U仕様が間違った理由で注目を集める」
^ 「IBM、Wii UとWatsonの関連性を再確認」2012年8月27日。
^ 「IBM、WII U が Power 7 ではなく Power ベースの CPU を使用していることを確認」2012 年 9 月 25 日。
^ Joel Hruska (2012年11月29日). 「ハッカーがWii Uのプロセッサ設計とクロック速度を発見」. HotHardware . 2014年1月21日閲覧。
^ Martín, Héctor [@marcan42] (2012-12-09). 「@DFaker いいえ、これは単なる 750 です。PPC750 は 3/サイクルを発行し、2/サイクルでリタイアできます。@dampflokfreund そうです、ブロードウェイが 3 つあり、キャッシュが増えます」(ツイート)。2013-10-05 にオリジナルからアーカイブ – Twitter経由。
^ Martín, Héctor [@marcan42] (2013-11-23). 「はあ！Twitterでの言い争いが悲しすぎるせいで、このスクリーンショットが受信箱に届いた（匿名の送信者）: https://marcansoft.com/transf/espresso_intro.png … @EyeOfCore」（ツイート）。2013年12月3日にオリジナルからアーカイブ – Twitter経由。(IBM Espresso RISC プロセッサー開発者向けユーザーマニュアルのページの PNG へのリンク)
^ Martín, Héctor [@marcan42] (2013-01-30). 「@theevilmuppet L1 は同じですが、L2 は異なります (これが主張されている eDRAM です)。コアあたり 512K/2M/512K L2 キャッシュ (コア 1 にはより多くのキャッシュがあります)」(ツイート)。2013-10-08 にオリジナルからアーカイブ – Twitter経由。
^ abc 「IBM PowerPC 750CL マイクロプロセッサリビジョンレベル DD2.x データシート」(PDF)。

さらに読む

Wii Uのグラフィックパワーがついに明らかに
任天堂幹部、Wii Uのプロセッサは「少々貧弱」と否定
開発者向けユーザーマニュアルの最初のページ

[1] 「Wii U：ゲーム機：テレビの変化」。社長が訊く。任天堂。2022年6月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[2] 「SOIに新しいWII U™が登場」。2016年3月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[3] 「世界限定：Wii U 最終仕様」2012年9月11日。

[4] 「Nintendo Wii U 分解」AnandTech。

[5] 「Nintendo Wii U 分解」。iFixit。2012年11月19日。

[6] 「Wii U は 1.24GHz CPU、550MHz グラフィックコアを搭載」Eurogamer.net 2012 年 11 月 29 日。

[7] 「Wii U CPU、GPUの詳細が明らかに」2012年11月29日。

[8] 「IBM、ワトソンの頭脳を任天堂のWii Uに搭載」

[9] 「IBM、Wii U CPUの仕様を予告」Eurogamer.net 2011年6月8日。

[10] 「噂のWii U仕様が間違った理由で注目を集める」

[11] 「IBM、Wii UとWatsonの関連性を再確認」2012年8月27日。

[12] 「IBM、WII U が Power 7 ではなく Power ベースの CPU を使用していることを確認」2012 年 9 月 25 日。

[13] Joel Hruska (2012年11月29日). 「ハッカーがWii Uのプロセッサ設計とクロック速度を発見」. HotHardware . 2014年1月21日閲覧。

[14] Martín, Héctor [@marcan42] (2012-12-09). 「@DFaker いいえ、これは単なる 750 です。PPC750 は 3/サイクルを発行し、2/サイクルでリタイアできます。@dampflokfreund そうです、ブロードウェイが 3 つあり、キャッシュが増えます」(ツイート)。2013-10-05 にオリジナルからアーカイブ – Twitter経由。

[15] Martín, Héctor [@marcan42] (2013-11-23). 「はあ！Twitterでの言い争いが悲しすぎるせいで、このスクリーンショットが受信箱に届いた（匿名の送信者）: https://marcansoft.com/transf/espresso_intro.png … @EyeOfCore」（ツイート）。2013年12月3日にオリジナルからアーカイブ – Twitter経由。(IBM Espresso RISC プロセッサー開発者向けユーザーマニュアルのページの PNG へのリンク)

[16] Martín, Héctor [@marcan42] (2013-01-30). 「@theevilmuppet L1 は同じですが、L2 は異なります (これが主張されている eDRAM です)。コアあたり 512K/2M/512K L2 キャッシュ (コア 1 にはより多くのキャッシュがあります)」(ツイート)。2013-10-08 にオリジナルからアーカイブ – Twitter経由。

[750CL-datasheet-17] 「IBM PowerPC 750CL マイクロプロセッサリビジョンレベル DD2.x データシート」(PDF)。