Superh

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UNICAMP
MC722 - Projeto de Sistemas Computacionais
Professor Rodolfo Jardim de Azevedo
2° semestre de 2004
TRABALHO SOBRE A ARQUITETURA
DO PROCESSADOR
Fabio Rogério Piva
RA 016013
Karina Mochetti Magalhães
RA 016499
Tatiana Al-Chueyr Pereira Martins RA 017396
Engenharia da Computação 02

1 - Introdução ao processador SuperH
O rítmo frenético da evolução computacionalapresenta como uma de
suas inúmeras conseqüências o desenvolvimento paralelo das mais variadas
arquiteturas de microprocessamento, de tal forma que torna-se possível levar
em consideração os mais diferentes aspectos na escolha de um
microprocessador para certa classe de aplicações. Uma dessas vertentes é o
SuperH, utilizada principalmente no processamento de tarefas multimídia.Desenvolvido originalmente pela Hitachi como um sucessor do H8, o SH
foi logo assumido pela então recém-formada SuperH Inc. (de propriedade da
própria Hitachi) e pela STMicroelectronics (ou simplesmente ST). Após a
compra da SuperH Inc. pela Renesas Technology estabeleceu-se um trato
entre esta última e a ST para o desenvolvimento paralelo de arquiteturas
SuperHa partir de outubro de 2004 por ambas as empresas. Atualmente a
Renesas presta suporte e vende os modelos mais antigos do SH.
Dentre as principais aplicações do SH destacam-se sua utilização em
automóveis (carros da BMW e Mercedes possuem esse tipo de processador),
em controladores industriais, telefones celulares, set-top boxes (de TVs
digitais), video games (SegaSaturn e Sega Dreamcast), PDAs, equipamentos
de redes, roteadores, câmeras digitais, DVDs e outros equipamentos de
multimídia, devido a seu alto desempenho na manipulação de pontos flutuantes
(FPU).
A arquitetura do SuperH (ou SH, como é também conhecido) é baseada
no modelo RISC. Ela subdivide-se em 5 grandes famílias, que na verdade nada
mais são do que evoluções umas dasoutras. A maioria destas famílias
possuem arquitetura de 32 bits, mas os projetos mais recentes já apresentam
arquitetura de 64 bits, conforme apresentado abaixo:
• SH-1: arquitetura de 32 bits com freqüência de clock de até 20MHz.
• SH-2: arquitetura de 32 bits com freqüência de clock de até 28.7MHz.
O processador presente no videogame Sega Saturn é um SuperH
pertencente a estafamília.
• SH-3: arquitetura de 32 bits com freqüência de clock de até 200MHz.
Incorpora uma MMU (Memory Management Unit), como a utilizada
em dispositivos cujo sistema é o Windows CE. Muito usada em
PDAs.
• SH-4: arquitetura dual issue (faz com que a CPU execute uma tarefa
no menor tempo possível, evitando que a CPU fique um período
considerável adormecida) de32 bits com vetor de FPU (Floating
Point Unit) de 128 bits. Presente no videogame Dreamcast.
• SH-5: arquitetura de 64 bits com vetor de 128 bits (64 registradores
de 32 bits) e uma unidade para inteiros que inclui o suporte para
SIMD, bem como 63 registradores de 64 bits cada (o 64° registrador
é fixo no estado zero). Possui também um pipeline de 5 estágios(opcional de 9 estágios), realizando 4 multiplicações e 3 adições a
cada ciclo, chegando a uma freqüência de clock de 400 MHz. As
instruções para estes processadores são fixas em 32 bits,
suportando números inteiros e de pontos flutuantes.
A Figura 1 mostra o estudo comparativo do desempenho de cada
família. O benchmark utilizado para este estudo foi oDrystone:

[pic]

Figura 1 – Desempenho da CPU considerando o benchmark Drystone
O desempenho medido refere-se a cálculos inteiros. Ele é mostrado em
MIPS (Millions os Intructions Per Second), e é relativo à performance de 1
MIPS do VAX-11/780. A linguagem fonte é C.
Abordaremos mais profundamente a família de processadores SH-4.
Esta classe de microprocessadores é...
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