ストロングアーム

StrongARMは、デジタル・イクイップメント・コーポレーションが開発し、1990年代半ばから製造されたコンピュータマイクロプロセッサのファミリーで、 ARM v4命令セットアーキテクチャを実装しています。^{[ 1 ]}これは、特許侵害をめぐる両社間の訴訟の和解の一環として、1997年にDECのデジタルセミコンダクター部門からインテルに買収されました。 ^{[ 2 ]}インテルは、2000年代初頭にStrongARM由来のARMベースのアーキテクチャであるXScaleに置き換えるまで、StrongARMの製造を続けました。

アレン・バウムによれば、StrongARMの歴史は、DEC Alphaの低消費電力版を作ろうとした試みに遡るが、DECのエンジニアたちはすぐにそれが不可能だと結論付けた。その後、彼らは低消費電力アプリケーション専用の設計に興味を持ち、それがARMファミリーへとつながった。当時、パフォーマンス関連製品でARMを主要に使用していた数少ない企業の1つがAppleであり、同社のNewtonデバイスはARMプラットフォームをベースにしていた。DECはAppleに高性能ARMに興味があるかどうかを尋ねたところ、Appleのエンジニアたちは「ふぅ、そうだね。君たちにはできないだろうけど、もしできるなら使うよ」と答えた。^{[ 3 ]}

StrongARMは、DECとAdvanced RISC Machinesが共同で開発した、より高速なARMマイクロプロセッサです。StrongARMは、ARMが提供できる以上のパフォーマンスを必要としつつ、より多くの外部サポートを受け入れることができる、低消費電力組み込み市場の上位層に対応するように設計されました。ターゲットは、最新のPDAやセットトップボックスなどのデバイスでした。^{[ 4 ] [ 5 ]}

従来、DECの半導体部門はマサチューセッツ州に拠点を置いていた。シリコンバレーの設計人材を活用するため、DECはカリフォルニア州パロアルトに設計センターを開設した。この設計センターはダン・ドバープルが率い、StrongARMプロジェクトの主要設計拠点となった。このプロジェクトに携わったもう一つの設計拠点はテキサス州オースティンにあり、アップルコンピュータやモトローラから戻ってきた元DEC設計者たちによって設立された。プロジェクトは1995年に開始され、最初の設計であるSA-110をすぐに完成させた。

DECは1997年の訴訟和解の一環としてStrongARMをIntelに売却することに合意した。^{[ 6 ]} IntelはStrongARMを使用して、不振だったRISCプロセッサのi860とi960を置き換えた。

DECの半導体部門がインテルに売却されたとき、パロアルト設計グループの多くのエンジニアが、ネットワーク市場向けのMIPSシステムオンチップ（SoC）製品を設計するスタートアップ企業であるSiByteに移籍した。オースティン設計グループはスピンオフしてAlchemy Semiconductorとなり、携帯機器市場向けのMIPS SoCを設計する別のスタートアップ企業となった。インテルは新しいStrongARMコアを開発し、2000年にXScaleとして発表した。^{[ 7 ]}

SA-110はStrongARMファミリーの最初のマイクロプロセッサでした。最初のバージョンは100、160、200MHzで動作し 、1996年2月5日に発表されました。^{[ 5 ]}発表時にはこれらのバージョンのサンプルが入手可能で、量産は1996年中頃に予定されていました。より高速な166MHzと233MHz バージョンは1996年9月12日に発表されました。^{[ 8 ]}これらのバージョンのサンプルは発表時に入手可能で、量産は1996年12月に予定されていました。1996年を通して、SA-110はポータブルデバイス向けの最高性能のマイクロプロセッサでした。^{[ 9 ]} 1996年末には、インターネット/イントラネットアプライアンスとシンクライアントシステム向けの主要なCPUでした。 ^{[ 10 ]} SA-110の最初の設計採用はApple MessagePad 2000でした。^{[ 11 ]}また、 Acorn Computers Risc PCやEidos Optimaビデオ編集システムなど、多くの製品にも使用されました。SA-110 の主任設計者は、Daniel W. Dobberpuhl、Gregory W. Hoeppner、Liam Madden、Richard T. Witek でした。^{[ 4 ]}

SA-1100は、DECが開発したSA-110の派生機種である。1997年に発表されたSA-1100は、PDAなどの携帯機器向けに開発され、SA-110とは異なり、こうした用途に求められる多くの機能を備えている。これらの機能を搭載するため、データキャッシュのサイズは8KBに縮小された 。

追加機能としては、オンダイシステムバスに接続された統合メモリ、PCMCIA、カラーLCDコントローラ、およびシステムバスに接続された周辺バスに接続された5つのシリアルI/Oチャネルがあります。メモリコントローラは、FPMおよびEDO DRAM、SRAM、フラッシュ、ROMをサポートしています。PCMCIAコントローラは2つのスロットをサポートしています。メモリアドレスおよびデータバスはPCMCIAインターフェースと共有されます。グルーロジックが必要です。シリアルI/Oチャネルは、スレーブUSBインターフェース、SDLC、2つのUART、IrDAインターフェース、MCP、および同期シリアルポートを実装しています。

SA-1100には、コンパニオンチップであるSA-1101がありました。これは1998年10月7日にインテルによって発表されました。^{[ 12 ]} SA-1101は、ビデオ出力ポート、2つのPS/2ポート、USBコントローラ、SA-1100のものを置き換えるPCMCIAコントローラなど、SA-1100に統合されているものを補完する追加の周辺機器を提供しました。設計はDECによって開始されましたが、インテルに買収された時点では部分的にしか完了していませんでした。インテルは設計を完成させました。これは、DECの旧マサチューセッツ州ハドソン製造工場で製造されましたが、この工場もインテルに売却されました。^{[ 13 ]}

SA-1100は250万個のトランジスタを搭載し、8.24  mm × 9.12  mm (75.15  mm ² ) のサイズでした。0.35 μm CMOSプロセスで製造され、 3層のアルミニウム配線が使用され、208ピンのTQFPパッケージに収められていました。^{[ 14 ]}

このプロセッサを初期に搭載した製品の一つが、不運な運命を辿ったPsion netBookと、より一般消費者向けの兄弟機種であるPsion Series 7だった。

SA-1110 は、インテルが開発した SA-110 の派生製品です。1999 年 3 月 31 日に発表され、SA-1100 の代替品として位置付けられました。^{[ 15 ]}発表時には、サンプルは 1999 年 6 月に、量産はその年の後半に設定されていました。インテルは 2003 年初頭に SA-1110 の販売を中止しました。^{[ 16 ]} SA- 1110 は 133 MHz または 206 MHz バージョンで利用可能でした。66 MHz (133 MHz バージョンのみ) または 103 MHz (206 MHz バージョンのみ)のSDRAM をサポートしている点で SA-1100 と異なっていました。^{[ 17 ]}周辺機器の追加サポートを提供するコンパニオン チップは SA-1111 でした。SA-1110 は 256 ピンのマイクロ ボール グリッド アレイでパッケージ化されていました。これは、携帯電話、Compaq (後に HP) iPAQや HP Jornadaなどのパーソナル データ アシスタント (PDA) 、Sharp SL-5x00 Linux ベース プラットフォーム、およびSimputerで使用されました。^{[ 18 ]}また、大型スクリーンのポータブル Web ブラウジングを初めて導入した可能性のあるタブレット デバイスである Intel Web Tablet を実行するためにも使用されました。Intel は、2001 年の発売直前にこの製品を中止しました。    

SA-1500は、当初セットトップボックス向けにDECが開発したSA-110の派生製品でした。^{[ 19 ] [ 20 ]} DECによって少量生産で設計・製造されましたが、Intelによって量産されることはありませんでした。SA-1500は200～300MHzで利用可能でした 。SA-1500は、強化されたSA-110コア、アタッチドメディアプロセッサ（AMP）と呼ばれるオンチップコプロセッサ、およびオンチップSDRAMとI/Oバスコントローラを備えていました。SDRAMコントローラは100MHz SDRAMをサポートし、I/Oコントローラは周辺機器やSA-1501コンパニオンチップに接続するために最大50MHzの周波数で動作する32ビットI/Oバスを実装していました。  

AMP は、整数および浮動小数点乗算累積演算やSIMD演算など、マルチメディア用に設計された命令を含む長命令語命令セットを実装しました。各長命令語は 64 ビット幅で、算術演算と分岐またはロード/ストアを指定します。命令は、64 エントリの 36 ビットレジスタ ファイルからのオペランドと、一連の制御レジスタに対して動作します。AMP はオンチップ バスを介して SA-110 コアと通信し、SA-110 とデータ キャッシュを共有します。AMP には、シフタ、分岐ユニット、ロード/ストア ユニット、乗算累積ユニット、および単精度浮動小数点ユニットを備えた ALU が含まれていました。AMP は、512 エントリの書き込み可能な制御ストアを介してユーザー定義命令をサポートしました。^{[ 21 ]}

SA-1501コンパニオンチップは、追加のビデオおよびオーディオ処理機能と、PS/2ポート、パラレルポート、各種周辺機器用インターフェースなどのさまざまなI/O機能を提供した。

SA-1500は330万個のトランジスタを搭載し、サイズは60  mm²^です。0.28 μm CMOSプロセスで製造されました。1.5～2.0 Vの内部電源と3.3 VのI/O を使用し、 100 MHzで0.5 W未満、 300 MHzで2.5 Wの消費電力です。240ピンの金属製クワッドフラットパッケージ、または256個のボールを備えたプラスチック製ボールグリッドアレイにパッケージ化されています。      

StrongARMラッチは、東芝のエンジニアである小林嗣夫らによって最初に提案された電子ラッチ回路トポロジーであり^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}、StrongARMマイクロプロセッサで使用された後に大きな注目を集めました[22][23]。^{センスアンプ、コンパレータ、または}単に高感度の堅牢なラッチとして広く使用されています^{[ 22 ] [ 23 ] 。}

• Halfhill, Tom R. (1999年4月19日). 「インテル、新チップで強大な力を見せつける」。マイクロプロセッサレポート。
• Litch, Tim; Slaton, Jeff (1998年3月/4月)「ポータブル通信の強力なARM化」IEEE Micro . pp.  48 – 55.
• Santhanam, S. 他 (1998 年 11 月)「低コスト 300 MHz RISC CPU とメディアプロセッサの統合」IEEE Journal of Solid-State Circuits、第 33 巻、第 11 号、pp.  1829 – 1839。
• Turley, Jim (1995年11月13日). 「StrongArmがARMのパフォーマンスを向上させる」。マイクロプロセッサレポート。
• Turley, Jim (1997年9月15日). 「SA-1100がPDAをチップに搭載」。マイクロプロセッサレポート。
• Witek, Rich; Montanaro, James (1996). 「StrongARM: 高性能ARMプロセッサ」. COMPCON '96 会議録、pp.  188 – 191.