R4200

R4200は、 MIPS Technologies, Inc. (MTI)が設計し、 MIPS III命令セット アーキテクチャ(ISA) を実装したマイクロプロセッサです。開発中は VRX とも呼ばれていました。このマイクロプロセッサはNECにライセンス供与され、同社が VR4200 として製造、販売しました。最初の VR4200 は 80  MHz の部品で、1993 年に発表されました。より高速な 100 MHz の部品は 1994 年に発売されました。

R4200は、少なくとも部分的には、パーソナルコンピュータやラップトップなどの低電力のWindows NTコンピュータでの使用を想定していた。 ^{[1] :  468は}、当初は66MHzのIntel 486DX2プロセッサの2倍の性能を目指していたため、「Pentiumプロセッサの性能を10分の1の価格で」提供するとされていた。報告されたSPECintベンチマークの結果では、このマイクロプロセッサの整数性能はP5バリアントPentiumマイクロプロセッサの約85%で、浮動小数点性能はPentiumの約半分だった。任天堂の「1995年発売予定の新マシン」で使用されることが期待されていた^{[1] R4300iバリアントは、広く普及した}Nintendo 64 ビデオゲームコンソールやSNKのHyper Neo Geo 64アーケードボードで使用された。R4200は最終的にパーソナルコンピュータでの使用には至らず、 R4600と競合する組み込みマイクロプロセッサとして再配置された。

R4200 は、5 段のクラシック RISC パイプラインを備えたスカラー設計です。注目すべき特徴は、浮動小数点数の仮数部に対する算術演算を実行するために整数データパスを使用していることです。指数には別のデータパスが使用されました。この方式により、トランジスタの数、チップのサイズ、消費電力が削減され、コストが削減されました。また、浮動小数点のパフォーマンスにも悪影響がありましたが、R4200 の対象となるアプリケーションでは、高い浮動小数点パフォーマンスは必要とされませんでした。

R4200 には、16  kB の命令キャッシュと 8 kB のデータ キャッシュがあります。両方のキャッシュはダイレクト マップです。命令キャッシュのライン サイズは 32 バイトですが、データ キャッシュのライン サイズは 16 バイトです。データ キャッシュはライトバック書き込みプロトコルを使用します。

R4200 には、データ用に 32 エントリの変換ルックアサイド バッファ(TLB) と、命令用に 4 エントリの TLB があります。33 ビットの物理アドレスがサポートされています。システム バスは64 ビット幅で、内部クロック周波数の半分で動作します。

R4200 には 130 万個のトランジスタが含まれ、面積は 81 mm ²でした。 NEC は、3 レベルの相互接続を備えた600 nm CMOSプロセスで R4200 を製造しました。 R4x00PCおよびR4600と互換性のある179 ピンのセラミック ピン グリッド アレイ、または 208 ピンのプラスチック クワッド フラット パック(PQFP) にパッケージ化されました。 3.3 V 電源を使用し、通常 1.8 W、80 MHz で最大 2 W を消費しました。

Pentiumと比較すると、SPECintの評価ではPentiumは64.5、R4200は55でした。SPECfpの評価では、Pentiumは56、R4200は30でした。^[2]

R4300iは、MTIが組み込みアプリケーション向けに設計し、1995年4月17日に発表されたR4200の派生製品である。 ^[3] R4200との違いは、改良された整数乗算器と低レイテンシ、およびコスト削減のために短縮された32ビットシステムバスを備えていることである。チップ面積は45 mm ^2で、 350 nmプロセスで製造された。多重化されたアドレスおよびデータラインを使用することで、低コストの120ピンPQFPにパッケージ化できた。電源電圧は3.3 Vで、40 MHz（内部動作では80 MHz）で動作時に1.5 W、^[4] 100 MHzで1.8 W、133 MHzで2.2 Wを消費する。

R4300i は NEC と東芝にライセンス供与され、それぞれ VR4300 または TX4300 として販売された。両社とも 100 MHz 版と 133 MHz 版を提供した。VR4300 の派生版は NEC によってNintendo 64ゲーム コンソール用に開発され、93.75 MHz で動作し、NUS-CPU と名付けられた。Nintendo 64 の開発ボードは NEC VR4300 CPU のストックを使用していたが、最終的な CPU はピン互換ではないことが判明した。この MIPS 実装の単独使用により、MTI には多額のロイヤリティが、NEC には売上がもたらされ、MIPS は 1997 年に最も多く販売された 32/64 ビット混合 RISC ISA となった。^[要出典]

NECは、一般組み込み市場向けにR4300の派生製品としてVR4305とVR4310を2つ製造し、1998年1月20日に発表した。^[5] VR4310は100、133、167MHzで利用可能であった。250nmプロセスで製造され、 120ピンPQFPにパッケージングされた。

• 「MIPS、NEC が 64 ビット デバイスを発売予定」(1995 年 4 月 17 日)。Electronic News。
• 「NEC、任天堂向け新型MIPSチップを発表」(1995年5月8日)。マイクロプロセッサレポート。
• Gwennap, Linley (1993 年 5 月 31 日)。「MIPS が R4200 設計で新たな低水準に到達」。マイクロプロセッサ レポート、6 ～ 9 ページ。
• Levy, Marcus (1994 年 9 月 15 日)。「EDN の第 21 回年次マイクロプロセッサ ディレクトリ」。EDN。
• Ryan, Bob、Thompson, Tom (1994 年 1 月)。「RISC の成長」。Byte。
• Yeung, NK 他 (1994)。「2W 未満の 55SPECint92 RISC プロセッサの設計」。ISSCC技術論文ダイジェスト。pp. 206–207。
• ジヴコフ、B.ファーガソン、B.グプタ、M. (1994)。Compcon Spring '94、論文のダイジェスト。 18～25ページ。