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SuperH(スーパーエイチ)は、日立製作所(現在はルネサス テクノロジに分離、移管)が開発した組み込み機器用32ビットRISCマイクロコンピュータである。

◆ 概要

主にコントローラタイプのSH-1/SH-2、プロセッサタイプのSH-3/SH-4の4シリーズが製品化されている。現在はそれぞれ上位シリーズであるSH-2A, SH-4Aが追加されている。また派生シリーズとして携帯電話のアプリケーションプロセッサ向けSH-Mobile、64ビットCPUコアであるSH-5がラインナップされている。

立ち上げ当初から消費電力あたりの性能 (MIPS/W)の向上を標榜していたことが特徴の一つである(現在で言うユビキタスコンピューティング社会における普及を目指した)。

1992年に最初の製品であるSH-1 (SH-7034:HD6417034)が発表され、組み込み用途の32ビットRISCマイコンとして先鞭を付けた。その後SH-2が家庭用ゲーム機のセガサターンなどに、SH-3がクラリオンのカーナビゲーション、などに、SH-4がドリームキャストに採用されたこともあり、メジャープロセッサとして認知された。また、DSPを含む製品を発表した。

STマイクロエレクトロニクスと共同開発したSH-5をIPコアで発表した後、性能を向上させる方向から一転(Windows CEベースのPDAがPocket PC 2002からARMアーキテクチャに一本化されたことと、セガが家庭用ゲーム機のハードの開発から撤退したこと、RISCプロセッサのブームが一段落したこと、等も挙げられる)、携帯電話を中心にターゲットを絞ったSH-Mobileシリーズを展開し、日本の携帯電話各キャリアやウィルコムの機器に採用されている。

◆特徴

CPUコアはアドレス長、データ長はともに32ビットだが、インストラクションセットは16ビット固定長命令であり、32ビットCPUでありながらコード効率を向上、組み込み用32ビットマイコンとして成功させた(その後ARMやMIPSなどもこれに習い、Thumb命令などの16ビット命令体系を取り込んだ)。ビットフィールドを削減し16ビット語長に抑えるため、汎用レジスタは16本、2オペランド命令が基調となる。またインデックス修飾のオフセットはバイト単位ではなく命令で指定するデータ長でスケーリングされ、さらに32ビット絶対アドレスや16 / 32ビット相対アドレスの指定は4bit / 8bitのディスプレースメント相対によるロード命令によって値を取得する必要がある。

CPUコアには汎用レジスタ16本のほかにグローバルベースレジスタ、ベクタベースレジスタ、サブルーチン呼び出し用のプロシジャレジスタなどを持つ。

周辺ユニットとして、タイマや割り込みコントローラ、シリアルインタフェース、ROM / RAM、DMAコントローラ、I/Oポートなどが内蔵されている。

各SHシリーズは基本的に数字の若いシリーズとオブジェクトレベルで互換性がある。ただし、

・ハードウェアレベルではSH-1 / SH-2とSH-3以上ではMMU等の関係で例外処理(割り込み)などの実装が異なっている。

・SH-3(SH-4以外)とSH-4間のオブジェクトには完全な上位互換性はなく、コードを共有するにはSH-3のオブジェクトのリンク時にアラインメントを4KBに指定する必要がある(WindowsCEの場合)。ただしSH-3ベースでコンパイルしたオブジェクトコードは、SH-4の浮動小数点レジスタを使用しない。

条件分岐は1bitのT(真 / 偽)フラグを比較命令でセットし、条件分岐命令で分岐する。

これは演算毎に自動でキャリーやゼロなどの複数のフラグがセットされ、条件分岐命令ではそのフラグを参照するアーキテクチャと、条件分岐命令で指定したレジスタのゼロ / 非ゼロや偶数・奇数によって直接分岐するアーキテクチャの折衷案といえる。また、分岐命令は多くが遅延スロットをもつ遅延分岐命令となっている。

◆シリーズ展開

シリーズ番号は初期の番号を記す。

◇コントローラタイプ

;SH-1 (SH7032/7034 - 動作周波数20MHz)

:1992年に最初に出たSHシリーズで、他社の組み込み系マイコンチップが16ビットCISCに留まる中、いち早く32ビットRISCマイコンとして製品化された。

;SH-2 (SH7604 - 動作周波数28.7MHz)

:1994年にSH-1の後継品種として、当初から家庭用ゲーム機のメガドライブの拡張機器であるスーパー32Xやセガサターンに搭載することを想定して製品化された(セガサターン搭載品番はHD6417095)。そのため32ビット乗算回路の搭載や当時出たばかりのシンクロナスDRAMインタフェースなどを新規搭載した。セガサターン用ではない一般用の型番は,HD6417604。

;SH-DSP (SH7410 - 動作周波数60MHz)

:SH-2をベースに独立したDSPデータパスを追加し、乗算命令など信号処理性能を強化したシリーズ。1996年開発、翌年6月出荷。

;SH2-DSP

;SH-2A (SH7206 - 動作周波数200MHz)

:SH-2をベースにスーパースカラ方式を導入して高速化。命令長が32bitのものが追加されている。

◇プロセッサタイプ

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