テンシリカのプロセッサ・テクノロジ

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モダンで効率の良いアーキテクチャ

テンシリカのプロセッサは全て、実証済みのXtensaアーキテクチャに基づいており、低コストなポータブル・コンシューマ・アプリケーションから、通信事業者向けネットワークルータまで、幅広いエレクトロニクス機器で使用されています。効率的なプログラマブル・コントローラや、オーディオ・プロセッサ、高性能DSP、高速なプロセッサのどれで使用されたとしても、Xtensa命令セット・アーキテクチャ(ISA)は、あらゆる市場のほぼ全てのアプリケーションに対して理想的なアーキテクチャです。

どうすれば１つのアーキテクチャが、非常に多くの異なる市場で「最良」となりうるのでしょうか？それはテンシリカが本質的に提供するのが、プロセッサの変更が可能となる1,500万ドルのアーキテクチャ・ライセンスと等価なものを提供するためです。加えて、そのプロセッサへの変更が適切に行われることを保証する、特許取得済みの自動かツールも提供されます。

さらにその上にテンシリカのツールは、あらゆるコンフィギュレーションや拡張セットに対応して、完全にマッチするツール・チェーン、モデルおよびRTLを自動生成します。 このように、ユーザー固有のプロセッサに完全にマッチする全てが提供されます。

ユーザー固有の差別化部分を組み込み

このようにして、製品にユーザ固有の差別化部分を組み込みます。誰でも購入可能な業界標準コアの代わりに、ユーザー独自のプロセッサを用いることにより、その製品を競合相手がコピーすることは困難になります。

もちろん、シンプルなコントローラやDSPが必要であれば、同一の基盤技術上で構築され、テンシリカが最適化したコアとして、Diamond製品ラインを提供します。これは本質的には、テンシリカがコンフィギュレーション・オプションを選択し、かつ/またはプロセッサを拡張したもののため、ユーザーによる選択と拡張は必要ありません。

優れた命令セット・アーキテクチャ

Xtensa命令セット・アーキテクチャ(ISA)は、組み込み設計向けに最適化されたコンパクトな命令セットを特徴とする32ビットRISCアーキテクチャです。このアーキテクチャは、32ビットALU、16/32/64エントリの汎用物理レジスタ、6つのスペシャル・レジスタ、80個の基本命令から構成されます。Xtensa ISAは24ビット長命令を採用し、最も一般的な命令向けには16ビット命令エンコーディング(16ビット長命令)も用意されています。これら16ビット/24ビット命令は制限なく混在可能であるため、アプリケーションの性能に妥協せずに高いコード密度を達成しています。一部のXtensaプロセッサでは、64ビットVLIWエンコーディングも利用されており、これによる2または3命令同時実行もモードレスで16ビットおよび24ビット命令と混在可能です。このようにしてXtensa ISAは、命令(アプリケーション・プログラムを構成する命令)の静的な個数と、命令の平均ビット数を最小化することで、プログラムの命令サイズを最適化します。

24ビットおよび16ビット命令ワードの使用や複合命令の仕様、豊富な比較およびビットテスト命令、ゼロ・オーバヘッド・ループ命令、レジスタ・ウィンドウ、即値エンコードの使用は、プロセッサのコードサイズ削減に貢献します。 したがって、設計者は24ビット/16ビットXtensa ISAにより、従来の32ビット/16ビットISAベースのRISCコアに比べ、25%から50%小さいコードサイズとなります。コードサイズの削減は、メモリサイズ削減と低消費電力をもたらします。これは、コスト要求が厳しく、高度に集積化されたSoC設計においてキーとなるパラメータです。

最適化されたプロセッサを短時間で生成

アーキテクチャで予め定義されたオプションを選択し、完全に新しい命令とハードウェア実行ユニットを作り出すことによって、Xtensaプロセッサは標準の32ビットのプロセッサコアより何桁も速い性能レベルを提供できます。設計者はTensilica Instruction Extension(TIE)メソドロジを利用して、新たな命令を定義します。TIEはデータパスや実行ユニット、レジスタファイルのVerilogライクな記述であり、カスタムロジック設計と等しい性能、面積、消費電力特性を発揮できます。

Automated design flow

テンシリカの自動化されたデザイン・フロー

 

アプリケーション・ソフトウェアをプロファイルし、Xtensaコアをコンフィギュレーション・オプションを選択し、新たな命令を追加してパフォーマンスを最適化する。これら全てが、テンシリカのXtensa Xplorer統合開発環境では短時間で行うことができます。シリコンにする前にシステム設計者は、Xtensa Xplorer環境からリアルタイムなフィードバックに基づき、面積、速度、消費電力、コード密度の設計上のトレードオフを見いだし、複数のアーキテクチャを探索することができます。そして、Xtensa Processor Generatorは、ユーザーの仕様に一致した、オーダーメイドかつアプリケーションに特化した組み込みプロセッサを、素早く確かに自動生成します。検証済みで、正確に構築されたRTL生成は、検証の手間を削減します。

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