R4600

R4600はコードネーム「Orion」で、Quantum Effect Design (QED)が開発したマイクロプロセッサで、 MIPS III命令セットアーキテクチャ(ISA) を実装しています。QED は設計会社であり、設計の製造や販売は行いませんでした。そのため、R4600 は最初Integrated Device Technology (IDT) にライセンス供与され、その後東芝、NKKにライセンス供与されました。これらの企業がマイクロプロセッサを製造し、販売しました。R4600 は、ローエンドのワークステーションまたはハイエンドの組み込みマイクロプロセッサとして設計されました。ユーザーには、Indyワークステーション用のSilicon Graphics, Inc. (SGI)や、Windows NTワークステーション用のDeskStation Technologyなどがあります。R4600 は、競争力のある価格で優れた整数演算性能を提供することで、Indy の成功に大きく貢献しました。組み込みシステムでは、ネットワーク ルーターのCisco Systemsやプリンターの Canon などが有名です。

IDT は R4600 を製造し出荷した最初の会社です。IDT は 1993 年 8 月に最初のシリコンを製造しました。最初の部品は 1993 年 10 月に発表された 100 MHz の部品でした。1994 年 3 月のCeBITで、IDT は 133 MHz の部品を発表しました。どちらも 0.65 μm CMOS プロセスで製造され、5 V 電源を必要としました。NKK は 1994 年半ばに R4600 の自社バージョンである NR4600 を発表しました。最初の NR4600 は 0.5 μm プロセスで製造され、3.3 V 電源を使用した 100 MHz の部品でした。

R4600 はシンプルな設計で、スカラー プロセッサであり、1 サイクルあたり最大 1 つの命令を整数パイプラインまたは浮動小数点ユニット(FPU) に発行します。乗算と除算を除き、ほとんどの整数命令のレイテンシとスループットは 1 サイクルです。32 ビットおよび 64 ビットの乗算のレイテンシは 8 サイクル、スループットは 6 サイクルです。除算のレイテンシとスループットは、32 ビット整数の場合は 32 サイクル、64 ビット整数の場合は 61 サイクルです。

FPU は、ダイ領域を節約し、コストを削減するためにパイプライン化されていません。この特性により、R4600 の浮動小数点パフォーマンスは大幅に制限されましたが、整数パフォーマンスがより重要なローエンド コンピューターや組み込みアプリケーションでの成功を妨げることはありませんでした。単精度および倍精度の加算には、4 サイクルのレイテンシとスループットがあります。単精度および倍精度の乗算は部分的にパイプライン化されており、8 サイクルのレイテンシと 6 サイクルのスループットがあります。単精度の除算には 32 サイクルのレイテンシとスループットがありますが、倍精度の除算には 61 サイクルのレイテンシとスループットがあります。平方根のレイテンシとスループットは、比較対象の除算命令よりも 1 サイクル短くなります。

R4600は浮動小数点ユニットを使用して、浮動小数点の乗算と除算だけでなく、整数の乗算と除算も実行します。^[1]

R4600 には、命令とデータ用の 16 kB の双方向セットアソシエイティブ キャッシュがありました。L2 キャッシュをサポートしていましたが、それを制御するオンダイ ハードウェアがないため、キャッシュにはカスタムASIC (特定用途向け集積回路) またはチップセットなどの外部ロジックが必要でした。キャッシュは SysAD バス上に存在し、外部インターフェイスと共有されていました。SysAD バスは 64 ビット幅で、最​​大 50 MHz のクロック レートで動作し、ピーク帯域幅は 400 MB/s です。R4600 の外部インターフェイスはマルチプロセッシングをサポートしていませんでした。R4600 には、さまざまなクロックを生成するために 3 つのクロック信号を供給する必要があります。

SGIはOEM向けにUltraPモジュールの形でリファレンスデザインを提供し、バス変換ロジックを採用することでR4600およびR4400プロセッサをIntelのPentiumプロセッサ用に設計されたシステムで動作できるようにした。当初発表されたように、このモジュールはPentiumとR4600プロセッサの両方を搭載しており、Pentiumは初期化とDOSの起動に使用され、その後Pentiumま​​たはR4600のいずれかを選択してオペレーティングシステムを実行する。その後のバージョンでは、同時に実行されるオペレーティングシステムを切り替えることができるようになった。^[2]

R4650 は、1994 年 10 月 19 日に発表された R4600 の派生製品です。固定小数点 デジタル信号処理(DSP) アプリケーションのパフォーマンスを向上させるカスタム命令を備えています。R4650 の低価格版である R4640 は、1995 年 11 月 27 日に発表されました。R4640 には、64 ビットではなく 32 ビットの外部インターフェイスが搭載されていました。1997 年 9 月 16 日には、両方のマイクロプロセッサの 150 MHz 版と 180 MHz 版が導入されました。10,000 個単位で、150 MHz および 180 MHz の R4640 の価格は、それぞれ 30 ドルと 39 ドルでした。150 MHz および 180 MHz の R4650 の価格は、それぞれ 60 ドルと 74 ドルでした。R4650 には、133 MHz および 167 MHz の速度のものもありました。

これらのバージョンの R4600 プロセッサは、ナムコが制作したアーケード ゲーム (ナムコのSystem 23ハードウェアで実行されるTime Crisis IIなど) で使用されました。R4640 は、発売後最初の数年間、WebTV NetworksのWebTVシン クライアントで使用されました。IDT 製の R4640 CPU は、1996 年にSonyとPhilips Magnavoxが製造したオリジナルの WebTV Classic ボックス、および WebTV Networks が1998 年後半にRM5230プロセッサに切り替える前のほとんどの WebTV Plus ボックスで使用されました。同じ頃、Classic ボックスも IDT ではなく NKK の R4640 プロセッサを使用して製造され始めました。

R4700 (コード名「Orion」) は、0.5 μm CMOS プロセスに移植された R4600 の派生製品です。R4700 には、100、133、150、175、200 MHz のバージョンがあります。RV4700 では、電源電圧が 5.0 V から 3.3 V に低下しています。

• 「IDT が Orion R4600 を発表」 (1993 年 10 月 25 日)。Electronic News。
• 「IDT が Orion MPU を 133MHz に引き上げ、3.3V 計画を発表」(1994 年 3 月 21 日)。Electronic News。
• DeTar, Jim (1994 年 10 月 31 日)。「IDT が新しい Orion MPU スピンを発表」。Electronic News。
• Gwennap, Linley (1996 年 1 月 22 日)。「R5000 が MIPS ミッドレンジの FP を向上」。マイクロプロセッサ レポート。

• 「IDT が R4600 を消​​費者市場向けに展開」(1994 年 11 月 14 日)。マイクロプロセッサ レポート。
• Gwennap, Linley (1992 年 11 月 18 日)。「新しい MIPS チップが Windows NT ボックスをターゲットに」。マイクロプロセッサ レポート。
• Halfhill, Tom R. (1993 年 12 月)。「Windows NT 用の新しい RISC チップ」。Byte Magazine。