SuperH系列處理器：昔日惠普 Jornada PDA的“核芯”

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接著上文繼續(xù)講 SH 構(gòu)架。

SH 架構(gòu)的發(fā)展
經(jīng)過上面的講解，已經(jīng)明白了 MCU 和 RISC 的概念，現(xiàn)在可以重新認(rèn)識(shí)一下 SH 架構(gòu)下的 SuperH 系列處理器。

SuperH 處理器核心家族在 20 世紀(jì) 90 年代早期由日立開始開發(fā)。許多單片機(jī)與微處理器都在這個(gè)架構(gòu)下，其中最有名的可能是惠普 Jornada PDA 用的 SH7709，見下圖。
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HP jornada 568 掌上電腦

SuperH 系列的 SH7764

HP Jornada 560 系列掌上電腦是全球第一部 Pocket PC 2002 中文彩色掌上型電腦，配置的 3.5 英寸、16 位彩色反射式 TFT LCD 非常引人注意，完全支持 65536 種顏色(16 位色)。在分辨率方面，為 240×320 像素…

看到這里，大家會(huì)覺得，這個(gè)配置和性能很普通，沒什么大不了的。

沒錯(cuò)，以今天的眼光來看，它的確很普通，但是在 2002 年，HP 的這款 PDA 無疑是神器，一亮相便驚艷全場，吸引粉絲無數(shù)。（小編語：那個(gè)年代能夠有一個(gè)這樣的手持設(shè)備很是拉風(fēng)，就貌似前幾年你在大家上拿著蘋果手機(jī)打電話那般。）

欣賞完畢當(dāng)年的“神器”，書歸正傳，接著來看 SH 架構(gòu)的發(fā)展。

日立公司在開發(fā)該系列的時(shí)候，目標(biāo)之一便是能夠完全向下相容的 CPU 核心指令集。

起初，SH-1 與 SH-2 用在 Sega Saturn 及 Sega 32X，后來也用在許多嵌入式系統(tǒng)的微處理器上。它是 16 位元指令集，暫存器長度與資料通道是 32 位元，故讓指令極密實(shí)。呵呵，因?yàn)楫?dāng)時(shí)內(nèi)存很貴。

數(shù)年后，SH-3 核心加入這個(gè)家族，并帶來其它的中斷概念、內(nèi)存管理單元 (MMU) 與可修改的快取概念。SH-3 核心并加入延伸 DSP，稱 SH-3-DSP 核心。延展資料通道讓 DSP 更有效率，特別緩沖器與 MAC-type DSP 引擎，核心統(tǒng)一數(shù)位訊號處理器與精簡指令集處理器。衍生而來的 SH-2 核心，稱為 SH-DSP。

為了 Sega Dreamcast，日立發(fā)展了 SH-4 架構(gòu)。這是從原核心的極大延伸，超標(biāo)量（2 路）指令執(zhí)行與平行向量浮點(diǎn)運(yùn)算器是這架構(gòu)的重點(diǎn)。這顆 CPU 核心并用在許多高效需求的嵌入式程式。大致而言 SH-4 基礎(chǔ)架構(gòu)芯片在 1998 年左右。

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不久后，日立與意法半導(dǎo)體成立了持有專利的 SuperH 公司，提供 SH-4 核心給其它公司并開發(fā) SH-5 架構(gòu)。首度將 SuperH 推向 64 位元領(lǐng)域。SuperH 公司賣這些 CPU 核心的相關(guān)專利。

SH-5 設(shè)計(jì)上加入了稱之為 SHmedia 的單指令流多數(shù)據(jù)流指令集，亦加入相當(dāng)于在 SH-4 user-mode 部份的 SHcompact 指令集。實(shí)作與 ARM 相容的 Thumb 指令集。

之后，SuperH 架構(gòu)的進(jìn)化仍持續(xù)進(jìn)行。最后的演進(jìn)發(fā)生在 2003 年，SH2 至 SH-4 統(tǒng)一成超標(biāo)量的 SH-X 核心，有點(diǎn)類似之前架構(gòu)的超集合。

目前，SuperH CPU 是由日立與三菱電機(jī)半導(dǎo)體事業(yè)部合并的瑞薩科技繼續(xù)發(fā)展架構(gòu)與產(chǎn)品。

小結(jié)一下，SuperH 體系的特點(diǎn)：
1、指令的流水線執(zhí)行；
2、基于 16 位固定長度的指令集；
3、延遲分支指令；
4、通用寄存器配置。

關(guān)于 SuperH 產(chǎn)品的目前的型號，統(tǒng)計(jì)如下：SH-1，SH-2，SH-3，SH-4，SH-5 及 SH-6，其中 SH-5、SH-6 是 64 位的，其性能及應(yīng)用見下表，發(fā)展歷程見體系圖。

SuperH 系列產(chǎn)品的性能對比表

我覺得有一個(gè)現(xiàn)象很值得思考：日本是一個(gè)電子元器件大國，很多電子產(chǎn)品都是從那里流行起來的，但是放眼目前的半導(dǎo)體市場，卻很難看到一個(gè)被廣泛應(yīng)用的 MCU 器件，如意法半導(dǎo)體（ST）、英飛凌，只有那些別人做不了的基礎(chǔ)器件還在占有一席之地。是利潤太低日本廠商不屑于去做？還是在競爭的大潮下，日本廠商拼不過歐美甚至中國？歡迎大家發(fā)表自己的看法。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，謝絕轉(zhuǎn)載！

系列匯總：

之一：第一款處理器之謎

之二：處理器的春秋戰(zhàn)國時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭（上）

之三：處理器的春秋戰(zhàn)國時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭（下）

之四：處理器的三國時(shí)代：蘋果攪動(dòng) MCU 江湖

之五：處理器的三國時(shí)代：DR 公司盛氣凌人，IBM 轉(zhuǎn)身成就微軟

之六：32 位處理器的攻“芯”計(jì)：英特爾如何稱霸 PC 江湖？

之七：AMD 稱霸 PC 處理器市場的“曇花一現(xiàn)”

之八：CPU 兩大陣營對擂，X86 構(gòu)架讓英特爾如日中天

之九：你知道 X86 構(gòu)架，你知道 SH 構(gòu)架嗎？