Xスケール

XScaleは、当初IntelがARMアーキテクチャ（バージョン5）命令セットを実装して設計した中央処理装置用のマイクロアーキテクチャです。XScaleは、IXP、IXC、IOP、PXA、CE（詳細は下記参照）など、いくつかの異なるファミリで構成されており、後期モデルの一部はシステムオンチップ（SoC）として設計されています。Intelは2006年6月にPXAファミリをMarvell Technology Groupに売却しました。 ^{[1] Marvellはその後、} ArmのCortexなど、他のマイクロアーキテクチャを備えたプロセッサも含めるようにブランドを拡張しました。

XScale アーキテクチャは、浮動小数点命令のないARMv5TE ISAに基づいています。XScale は、7 ステージの整数と 8 ステージのメモリのスーパーパイプラインマイクロアーキテクチャを使用します。これは、Intel がDECの Digital Semiconductor 部門から両社間の訴訟和解の一環として取得した、Intel StrongARMマイクロプロセッサおよびマイクロコントローララインの後継です。Intel は、StrongARM を使用して、時代遅れのRISCプロセッサラインであるi860およびi960を置き換えました。

XScale の全世代は、0.18 μm または 0.13 μm (IXP43x 部品など) プロセスで製造された 32 ビット ARMv5TE プロセッサであり、32  KB のデータキャッシュと 32 KB の命令キャッシュを備えています。第 1 世代および第 2 世代の XScaleマルチコア プロセッサには、2 KB のミニ データ キャッシュも搭載されています (「頻繁に変更されるデータ ストリームの D キャッシュの「スラッシング」を回避する」と主張されています^[2] )。第 3 世代の XScale に基づく製品には、最大 512 KB の統合 L2 キャッシュが搭載されています。^[3]

XScale コアは、 Intelおよび Marvell が製造する多数のマイクロコントローラファミリで使用されています。

• アプリケーション プロセッサ (プレフィックスは PXA)。XScale アプリケーション プロセッサには、以下に示す 4 つの世代があります: PXA210/PXA25x、PXA26x、PXA27x、および PXA3xx。
• I/O プロセッサ (プレフィックスは IOP)。
• ネットワーク プロセッサ (プレフィックスは IXP)。
• コントロール プレーンプロセッサ (プレフィックスは IXC)。
• 民生用電子機器プロセッサ (プレフィックスは CE)。

スタンドアロン プロセッサ (80200 および 80219、主にPCIアプリケーション向け) もあります。

PXA システム オン チップ (SoC) 製品は、テキサス州オースティンで設計されました。この製品ラインのコード名は、テキサスの小さな町の名前で、主に Intel XScale コアと携帯電話 SoC マーケティング チームが頻繁に訪れる鹿狩りの牧場の近くにあります。PXA システム オン チップ製品は、2000 年から 2006 年にかけてスマートフォンや PDA ( Windows Mobile、Symbian OS、Palm OS搭載) で人気がありました。 ^[4]

PXA210 は、携帯電話アプリケーションを対象とした Intel のエントリー レベルの XScale です。2002 年 2 月に PXA250 とともにリリースされ、クロック速度は 133 MHz と 200 MHz です。

PXA25x ファミリ (コード名Cotulla ) は、PXA250 と PXA255 で構成されています。PXA250 は、Intel の XScale プロセッサの第一世代でした。クロック速度は、200  MHz、300 MHz、400 MHz の 3 種類から選択できました。2002 年 2 月に発売されました。2003 年 3 月、PXA250 のリビジョン C0 が PXA255 に名前が変更されました。主な違いは、データ転送を高速化するために内部バス速度が 2 倍 (100 MHz から 200 MHz) になったこと、消費電力を低減するためにコア電圧が低くなったこと (400 MHz でわずか 1.3 V)、およびデータ キャッシュのライトバック機能です。この機能がないと、PXA250 のパフォーマンスは大幅に低下していました。

Intel XScaleコアの機能:

• ARMv5TE
• ARM 親指
• ARM DSP
• L1 32KByteデータおよび命令キャッシュ

PXA26x ファミリ (コード名Dalhart ) は、PXA260 と PXA261-PXA263 で構成されています。PXA260 は、PXA25x と同じ周波数で動作するスタンドアロン プロセッサですが、PXA25x の PBGA パッケージより約 53% 小さい TPBGA パッケージを備えています。PXA261-PXA263 は PXA260 と同じですが、同じパッケージでプロセッサの上に Intel StrataFlashメモリが積み重ねられています。PXA261 には 16 MB の 16 ビット メモリ、PXA262 には 32 MB の 16 ビット メモリ、PXA263 には 32 MB の 32 ビット メモリが搭載されています。PXA26x ファミリは、2003 年 3 月にリリースされました。

PXA27x ファミリ (コード名Bulverde ) は、PXA270 および PXA271-PXA272 プロセッサで構成されています。このリビジョンは、XScale ファミリのプロセッサの大幅なアップデートです。PXA270 は、312 MHz、416 MHz、520 MHz、624 MHz の 4 つの異なる速度でクロックされ、パッケージ化されたメモリのないスタンドアロン プロセッサです。PXA271 は、13、104、208 MHz、または 416 MHz でクロックされ、32 MB の 16 ビット スタック StrataFlash メモリと 32 MB の 16 ビット SDRAM が同じパッケージに搭載されています。PXA272 は、312 MHz、416 MHz、または 520 MHz でクロックされ、64 MB の 32 ビット スタック StrataFlash メモリを搭載しています。

Intel は、PXA27x ファミリに次のような多くの新しいテクノロジも追加しました。

• SpeedStep : オペレーティング システムは、負荷に基づいてプロセッサのクロックを下げて電力を節約できます。
• ワイヤレスMMX (コード名Concan、"iwMMXt"):完全な MMX命令セットと Intel のSSE命令セットの整数命令、および XScale 固有の命令を含む 43 個の新しいSIMD命令。ワイヤレス MMX は、2 つの 32 ビットワード、4 つの 16 ビット ハーフワード、または 8 つの 8 ビットバイトの配列として扱うことができる16 個の追加の 64 ビットレジスタを提供します。XScale コアは、1 サイクルで最大 8 つの加算または 4 つのMAC を並列に実行できます。この機能は、マルチメディアのデコードとエンコード、およびゲームのプレイの速度を向上させるために使用されます。
• USB ホスト インターフェイスやカメラ インターフェイスなどの追加の周辺機器。
• 内部 256 KB SRAMにより、電力消費と遅延を削減します。

PXA27x ファミリは 2004 年 4 月にリリースされました。PXA27x ファミリとともに、Intel は2700G組み込みグラフィックコプロセッサ(コード名 Marathon) をリリースしました。

2005 年 8 月、Intel はBulverdeの後継機としてコードネームMonahans を発表しました。

彼らは、高解像度でエンコードされたビデオをPDA画面で再生する機能を示してデモンストレーションを行いました。

新しいプロセッサは 1.25 GHz で動作することが示されましたが、Intel はパフォーマンスが 25% しか向上していないと述べました (624 MHz PXA270 プロセッサの 800  MIPSに対して、1.25 GHz Monahansは 1000 MIPS)。2700G グラフィック プロセッサの後継として発表されていたコード名 Stanwood は、その後キャンセルされました。Stanwood の SD 機能はMonahansに統合されています。追加のグラフィック機能については、Intel はNvidia GoForceチップ ファミリなどのサードパーティ チップを推奨しています。

2006年11月、マーベルセミコンダクターは、モナハンスファミリーをマーベルPXA320、PXA300、PXA310として正式に発表しました。 ^[9] PXA320は現在大量出荷されており、最大806MHzまで拡張可能です。PXA300とPXA310は「624MHzまで拡張可能な」パフォーマンスを提供し、PXA320とソフトウェア互換性があります。

コードネーム「マニトバ」のIntel PXA800Fは、GSMおよびGPRS対応の携帯電話で使用するためにIntelが2003年に発表したSoCです。このチップは、PDAで使用されていたXScaleプロセッサコアをベースに構築され、312MHzで動作し、0.13μmプロセスで製造され、4MBのフラッシュメモリとデジタル信号プロセッサが統合されていました。^[10]

このチップを搭載したプロトタイプボードは、インテル開発者フォーラムでデモされました。^{[11]インテルは、}ノキア、モトローラ、サムスン、シーメンス、ソニー・エリクソンなどの大手携帯電話メーカーと、マニトバを携帯電話に組み込むことについて協議中であると述べました。^[12]

2005年に発売されたO2 XMは、マニトバチップの使用が文書化された唯一の携帯電話でした。^[13]インテルの幹部は、携帯電話に使用されたチップのバージョンは、最初のものよりも安価になるように改良されたと述べました。^[14]

コードネームHermonのPXA90xは、 3GをサポートするManitobaの後継機でした。PXA90xは130nmプロセスで製造されています。^[15]このSoCは、IntelのXScale事業を買収したMarvellによって引き続き販売されました。^{[16] [17]}

PXA16x は Marvell が設計したプロセッサで、wdc Xscale または ARM 設計を使用する代わりに、以前の Intel 設計の PXA SoCコンポーネントと、 Marvell のSheevaファミリのMohawkまたはPJ1という新しい ARMv5TE CPU コアを組み合わせています。CPU コアは、Marvell の組み込みKirkwood製品ラインで使用されるFeroceonコアから派生したものですが、XScale IWMMX との命令レベルの互換性のために拡張されています。

PXA16xは、デジタルフォトフレーム、電子書籍リーダー、多機能プリンタのユーザーインターフェース（UI）ディスプレイ、インタラクティブVoIP電話、IP監視カメラ、ホームコントロールガジェットなど、コストに敏感な消費者市場や組み込み市場向けに、マスマーケット価格で強力なパフォーマンスを提供します。^[18]

PXA930およびPXA935プロセッサシリーズは、再びMarvellが開発したSheevaマイクロアーキテクチャを使用して構築されましたが、ARMv7命令セット互換性にアップグレードされました。^[19]このコアは、いわゆるトライコアアーキテクチャです^[20]コードネームTavorです。トライコアとは、ARMv5TE、ARMv6、およびARMv7命令セットをサポートすることを意味します。^{[20] [21]}この新しいアーキテクチャは、古いXscaleアーキテクチャからの大きな飛躍でした。PXA930は65nmテクノロジーを使用しています^[22]一方、PXA935は45nmプロセスを使用して構築されています。^[21]

PXA930 はBlackBerry Bold 9700で使用されています。

PXA940についてはほとんど知られていないが、ARM Cortex-A8に準拠していることは知られている。^[23] BlackBerry Torch 9800 ^{[24] [25]}に搭載されており、45nmテクノロジーを使用して製造されている。

XScaleとSheevaに続き、PXA98xは、ARMから直接ライセンスを受けた3番目のCPUコア設計を採用しており、Samsung Galaxy Tab 3 7.0などのデバイスで使用されているデュアルコアCortex A9アプリケーションプロセッサ^[26]の形で使用されています。^[27]

これはVivante GPUを搭載したクアッドコアCortex A7アプリケーションプロセッサです。^[28]

IXC1100 プロセッサは、266、400、533 MHz のクロック速度、133 MHz バス、32 KB の命令キャッシュ、32 KB のデータ キャッシュ、2 KB のミニ データ キャッシュを備えています。また、533 MHz で 2.4 W の低消費電力設計になっています。チップは 35 mm PBGA パッケージで提供されます。

IOP プロセッサ ラインは、コンピュータとストレージ デバイスがデータの転送を可能にし、デバイスのメイン CPU から I/O 機能をオフロードすることでパフォーマンスを向上できるように設計されています。IOP3XX プロセッサは XScale アーキテクチャに基づいており、古い 80219 sd および i960 ファミリのチップを置き換えるように設計されています。現在、IOP プロセッサには 10 種類あります: IOP303、IOP310、IOP315、IOP321、IOP331、IOP332、IOP333、IOP341、IOP342、および IOP348。クロック速度は 100 MHz から 1.2 GHz の範囲です。プロセッサは、PCI バス タイプ、PCI バス速度、メモリ タイプ、最大許容メモリ、およびプロセッサ コアの数でも異なります。

XScale コアは、Intel の IXP ネットワーク プロセッサ ラインの第 2 世代で使用されていますが、第 1 世代では StrongARM コアが使用されていました。IXP ネットワーク プロセッサ ファミリは、中小規模のオフィス ネットワーク アプリケーションを対象としたソリューションである IXP4XX から、OC-192ライン レートまで維持できる IXP2850 などの高性能ネットワーク プロセッサまで多岐にわたります。IXP4XX デバイスでは、XScale コアは制御プレーン プロセッサとデータ プレーン プロセッサの両方として使用され、システム制御とデータ処理の両方を提供します。IXP2XXX デバイスでの XScale のタスクは、通常、制御プレーン機能のみを提供し、データ処理はマイクロエンジンによって実行されます。このような制御プレーン タスクの例には、ルーティング テーブルの更新、マイクロエンジンの制御、メモリ管理などがあります。

2007年4月、インテルは民生用電子機器市場をターゲットとしたXScaleベースのプロセッサ、Intel CE 2110（コードネームOlo River）を発表しました。^[29]

XScaleマイクロプロセッサは、 RIMのBlackBerryハンドヘルド、Dell AximファミリーのPocket PC、PalmのZire、Treo、Tungstenハンドヘルドラインのほとんど、 Sharp Zaurusの後継機種、Motorola A780、Acer n50、Compaq iPaq 3900シリーズ、その他のPDAに使用されていました。RISC OSを実行するIyonix PCデスクトップコンピュータや、Linuxを実行するNSLU2 (Slug)のCPUでもありました。XScaleは、PVP (ポータブルビデオプレーヤー)、 Creative Zen Portable Media PlayerやAmazon Kindle E-BookリーダーなどのPMC (ポータブルメディアセンター)などのデバイスや、産業用組み込みシステムにも使用されています。

市場のもう一方の端では、XScale IOP33x ストレージ I/O プロセッサが、一部の Intel Xeonベースのサーバー プラットフォームで使用されています。

2006 年 6 月 27 日、インテルの XScale PXA モバイル プロセッサ資産の売却が発表されました。インテルは、推定 6 億ドルの現金と未特定の債務の引き受けで、XScale PXA 事業をMarvell Technology Groupに売却することに合意しました。この動きは、インテルがコアの x86 およびサーバー事業にリソースを集中できるようにするためのものでした。Marvell は ARM の完全なアーキテクチャ ライセンスを保有しており、プロセッサ コアのライセンスだけでなく、ARM 命令セットを実装するチップの設計が可能です。^[30]

買収は2006年11月9日に完了した。インテルは、マーベルが他の製造施設を確保するまでXScaleプロセッサの製造を継続すると予想され、IXPおよびIOPプロセッサは取引に含まれていなかったため、製造と販売を継続する予定であった。^[31]

インテルのXScaleへの取り組みは、1998年にデジタル・イクイップメント・コーポレーションからStrongARM部門を買収したことから始まりました。 ^[32]インテルはXScaleの売却後もARMライセンスを保持しています。 ^[32]このライセンスはアーキテクチャレベルのものです。^[33]

• RedBoot – オープンソースのブートローダー、XScaleボードに同梱されている標準ブートファームウェア
• OMAP – かつてはテキサス・インスツルメンツの競合プロセッサ製品ラインだった
• Qualcomm Snapdragon システムオンチップのリスト– Qualcomm
• エクシノス–サムスン
• ARMv7-Aコアの比較– ARM

• Intel XScale テクノロジーの概要
• IXP4XX ツールキット
• Intel StrataFlash メモリ
• Marvell PXA168 高性能プロセッサ製品概要
• Intel XScale マイクロアーキテクチャ向けに最適化された Linux コード