NEC_Vシリーズ
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この項目では、マイクロプロセッサについて説明しています。Windows PCについては「VALUESTAR」をご覧ください。

NEC Vシリーズは、日本電気(NEC、現在はルネサス エレクトロニクスに分離)が製造したマイクロプロセッサーマイクロコントローラのシリーズである。

V30・V40・V50は16ビット8086互換のシリーズである。V60以上は、独自仕様の32ビットプロセッサのシリーズである。なお、VR3000などのMIPSプロセッサやV850などのV810系列のプロセッサの名称もVから始まるが直接のつながりは無い。名称のVはVLSIの頭文字を取ったもので、Victoryの意味も込められている[1]
総論

日本電気(NEC)は、NEAC、続いてACOSと、大型コンピュータを開発してきたメーカであり、またトランジスタ、続いて集積回路を開発・製造してきた半導体メーカでもあった。NECのマイクロプロセッサは半導体部門から始まっているが、NECは世界で最初期にマイクロプロセッサを開発した企業のひとつである。世界最初のマイクロプロセッサのひとつであるμPD707・708に続き、NECは1970年代にはμCOMシリーズを開発・展開した。μCOMシリーズには、オリジナル仕様のもの、インテル系を主とした(ザイログZ80も含む)互換製品や類似仕様のもの、などがあった。

1980年代に入ると、NECはVシリーズを開発・展開した。まず、1980年代前半より開発・販売していた80888086互換モデルをCMOS化するとともに、内部バスの本数を増やして能力を向上させたV20・V30を開発した[2]。また、これらのCPUをコアとして周辺回路を集積したV40・V50や、より高性能化を図ったV33等へと展開した。しかし、V30は提訴により、充分な商機を得ることができなかった。海外では、8088コンパチでIBM PC互換機・PC/XT互換機に採用されたV20の方が、V30よりもメジャーである。

一方で、より高性能を目指した、独自仕様の32ビットCPU、V60・V70・V80を開発した。また、Vシリーズ以外にマイクロコントローラの78Kシリーズを展開している。

V10は欠番となっている。これは当初CMOS版Z80コード互換CPUであるμPD70008にV10の呼称を与えて販売を計画したものの、訴訟問題への影響を考えて、Vシリーズから除外する方針としたため、結局用いられなかったためである[1]。μPD70008の元となったμPD780にはμCOM-82と命名して販売したが、ザイログとセカンドソース契約をしていなかったため訴えられている(後に和解)。

1990年代にNECが開発した独自仕様のRISCがV810である。V805、V820、V821、V830、V850ファミリと展開した。
8ビットμPD70008A V10の表記はない

V10 (μPD70008) ※実際にはその名称で正式に発売されていないためVシリーズではない。Z80コード互換NMOS-CPUであるμPD780(μCOM-82)のCMOS版。Aも-数字もつかないもの(D70008C)は4MHz版。

V30系V20(μPD70108)V25(μPD70320)V35(μPD70335)V53A(μPD70236A)V35+(μPD70335)

V20 (μPD70108) - データバス8bit版、8088ピン互換。

V25 (μPD70320,μPD70322) - V20をコアに、周辺I/Fを追加した組み込み用途向けプロセッサ。また、レジスタセットが複数バンクあり、コンテキストスイッチを高速に行うことができる。組み込み機器向けを意図して設計されている。μPD70320はμPD70322からROMを取り除いたもの。

V25+ (μPD70325) - V25のDMA転送速度を改善し、高速化したもの。

V30V30(μPD70116)

V30 (μPD70116) は、NECが製造した、インテル8086の(正確にはNECのμPD8086(μCOM-86)の)上位互換マイクロプロセッサである。外部バス8ビットのV20 (μPD70108) がある。V30はPC-9800シリーズの他、同社の輸出向けノートPCのw:NEC UltraLiteにも(V20ではなくV30が)採用された。V20はワープロ専用機文豪ミニ5の一部機種や、一部のPC/XT互換機などに採用された。またV30・V20のセカンドソース製品には、ソニーCXQ70116・CXQ70108、シャープLH70116・LH70108、ザイログZ70116・Z70108 がある。

ハードウェア面では、オリジナルの8086に対してピン配置が互換である。信号のタイミングは、8086のクロックのデューティ比が1:2なのに対し、V30は1:1と多少異なっており、これに付随して他のタイミングの定義も異なる。ただし、実際にはそのまま差し替えても問題なく動くことが多かった。

8MHzまでは、原発振を2分周するクロックジェネレータμPD71011のほかに、3分周のμPD71084も使用できる[3]事から、1:2も許容されている模様。10MHz以上(8MHz超)はμPD71011指定で、1:1のみ。最低クロック周波数は2MHzで、停止することはできない。

8086の中には沖電気(現 ラピスセミコンダクタ)のMSM80C86A-10(10MHzバージョン)のように、メーカやクロック周波数によってはデューティ比が1:1のもの(MSM80C86A-10データシート J2O0010-27-X3。これはクロックの停止も可能)もあり、これらからの交換の場合はさらに有利だった。実際にJ-3100SS(元祖DynaBook)のCPUをMSM80C86A-10からV30に載せ替えた例もある。ただし、フラットパッケージ同士でパッケージ形状およびピン配置(MSM80C86A-10は56ピン、V30は52ピン)が異なるため、簡単ではない。

ソフトウェア面では、バイナリコードレベルで80186上位互換であり、オリジナルの8086に対しても上位互換である。

また、8086・80186に無いいくつかの命令が追加されていた。V30専用のアセンブリニーモニックは、8080からの流れを汲んだ8086のニーモニックとは異なっており、V30のニーモニックに対応したアセンブラはほとんど存在しなかった[4]。また、80286とは異なる拡張をした命令群は80286以後のインテル系CPUではサポートされないため積極的に用いられず、市場では主に「高速な8086」と見なされて利用されていた。一方で、一部のソフトウェアはV30固有の拡張命令を使用していたため、PC-9801シリーズではソフトウェア資産継承の視点から、しばらくの間はV30とインテル系CPUを両方実装し、切り替えて使用する方式をとった。EPSON PCシリーズでは、V30を搭載したのはPC-286Uや初期のPC-286NOTEなどPC-286シリーズのごく一部の機種のみで、それ以外の機種では、このようなソフトウェアの中には正常に動作しないものもあった。1990年のPC-9801DA/DS/DX以降の機種ではPC-98GSなど一部を除きPC-9800シリーズでもV30を省略したため同様の問題を抱えることになったが、そのころにはそのようなソフトが少なくなっていたため、あまり表面化しなかった。なお、NEC自身はV30固有命令の使用を推奨しない旨を案内していた[5]

CPU内部のバスを増強してデータ転送効率を上げるとともに、所要クロック数の多い乗算・除算命令をハードワイヤード化し、命令実行に要するクロック数を削減したため、多くの命令を8086の約2/3のクロック数で実行可能となり、単純にCPUを差し替えただけで、同一の動作クロックで数%から数10%高速で演算処理を行うことができた。

マイクロコードの著作権がセカンドソース契約で問題となり、NECは先手を打って1984年、Vシリーズがインテルの著作権を侵害していないことを確認する訴訟(債務不存在確認訴訟)を起こした。これに対してインテルが反訴したため裁判は長引いたが、5年後の1989年にV30はi8086の著作権を侵害していないとの判決を得た。ただし、その直接の理由は、8086に著作権表示がなく、当該製品に対して著作権が認められないからである。一方で、マイクロコードにも著作権があることが判示され、互換プロセッサの製造が困難となった。86系のマイクロコードの著作権への抵触を回避するために、完全にハードワイヤード化されたV33系へ移行した。

V30はμPD8080AF(μCOM-80F)を元にした、8080エミュレーション機能を実装していたのも特徴の一つである。
V30独自命令

V30は、80186とはバイナリ上位互換が保たれていたが、V30独自命令[6]80286で実行すると無効オペコード例外が発生し、80386以降ではインテルが別の命令を割り当てているため誤動作する。

オペコードV30命令インテル命令
64REPNCFS:
65REPCGS:
66FPO2オペランドサイズプリフィクス
67FPO2アドレスサイズプリフィクス
0F 10, 11, 18, 19TEST1SSE命令
0F 12, 13, 1A, 1BCLR1SSE命令
0F 14, 15, 1C, 1DSET1SSE命令
0F 16, 17, 1E, 1FNOT1SSE命令
0F 20ADD4SMOV dest, CRn
0F 22SUB4SMOV CRn, src
0F 26CMP4SMOV TRn, src
0F 28ROL4SSE命令
0F 2AROR4SSE命令
0F 31INSRDTSC
0F 39INS無し
0F 33EXTRDPMC
0F 3BEXT無し
0F FFBRKEMUD0

V33・V33A

V30がマイクロコード著作権で訴えられたことを受けて、内部論理のハードワイヤー化を行い、マイクロコードの違法使用をしていないことを明確にするとともに、マイクロコード実行にかかるオーバーヘッドを削減して、実行処理速度の向上・アドレス空間の拡張を図ったものである。68pin-PLCCおよびPGA・74pin-QFPによる製品が提供され、40pin-DIPパッケージの8086と直接差し替えて高速化を図ることはできなかった[7]。後に、V50のCPUコアをこのコアに置き換えたV53も開発されている。

8080エミュレーションが省かれている[8]

V33 (μPD70136) - V30に最大16MBまでのメモリ空間を扱えるようアドレッシング機能を拡張し、さらにオールワイヤード化したプロセッサ。プログラマブルなI/Oウェイト追加機能等、8086用ソフトウェアをそのまま動作させるための機能が豊富に実装されているが、アドレス信号線を20ビットから24ビットへ拡張した関係もあり、V30とはピン互換では無い。8086互換プロセッサとしては、当時の80286とほぼ同等の処理速度を持つ。


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