SuperH

Le SuperH est une famille de processeurs, conçus à la base par Hitachi. L'architecture des SuperH est de type RISC. Ils sont principalement utilisés dans les systèmes embarqués.

« SH-2 » redirige ici. Pour l’hélicoptère américain, voir Kaman SH-2.

SuperH (SH)
Concepteur Hitachi
Bits 32-bit
Lancement années 1990
Architecture RISC
Encodage Fixe 16 bits
Endianness Bi
Registres
Usage général 16

Les SuperH est le successeur de la famille de processeur H8.

Historique

La famille de processeurs SuperH a été développée à l'origine par Hitachi au début des années 1990. En 1993, Sega et la compagnie d'électronique japonaise Hitachi, pas forcément connue pour la fabrication de microprocesseurs mais plutôt de microcontrôleurs, forment une coentreprise pour développer un nouveau processeur pour la console de jeux Sega Saturn, et qui pourra être utilisée dans d'autres applications. Cette collaboration résulte en la création du SH-2[1]. Deux processeurs SH-2 et un processeur SH-1 sont finalement utilisés dans la console Sega Saturn, et deux processeurs SH-2 dans la console Sega Mega Drive 32X[2].

Quelques années plus tard, le SH-3 rejoint la famille. Il ajoute une unité de gestion mémoire (MMU), une gestion de mémoire cache, et une extension DSP nommée SH-3-DSP. Il fut entre autres utilisé par des périphériques tournant sous Windows CE[3],[4].

Le SH-4 est le fruit d'un développement commun entre Hitachi et STMicroelectronics, qui collaborent à partir de 1997 avant de former une coentreprise nommée SuperH en 2001[5],[6]. Il dispose d'une architecture superscalaire, d'une unité de calcul en virgule flottante vectorielle et d'un contrôleur PCI[4]. Il est choisi par Sega pour sa console Dreamcast.

Un SH-5 a été annoncé, le premier de la famille avec une architecture 64-bit, mais n'est jamais sorti.

Ces processeurs disposent d'un codage de taille fixe des instructions sur 16 bits[7], qui représentait un avantage par rapport aux autres processeurs RISC utilisant des instructions sur 32 bits. Moins de mémoire vive et moins de cache étaient nécessaires, ce qui pouvait se traduire en un coût de fabrication plus faible, ainsi qu'une dissipation thermique plus faible qui permettait de se passer de ventilateur pour le processeur[8],[4].

En 2003, Hitachi et Mitsubishi Electric forment une coentreprise nommée Renesas Technology, qui reprend la participation de STMicroelectronics dans la coentreprise SuperH à partir de 2004[9] et devient ainsi le propriétaire de la licence des processeurs SH.

Les derniers brevets liés au SH-2 sont arrivés à échéance en 2014. En 2015, à la LinuxCon Japan, la Open Processor Foundation a annoncé son implémentation ouverte d'une architecture compatible SH-2, nommé J-2. Cette fondation prévoit également d'implémenter une architecture compatible SH-4, quand les brevets correspondants arriveront à échéance en 2016[10]. Les raisons données pour l'implémentation de nouveaux processeurs sur cette architecture sont multiples :

  • Forte densité de code comparée aux autres architectures RISC 32-bit telles ARM ou MIPS
  • Support existant de compilateurs et de systèmes d'exploitation
  • Bas coût de fabrication

Les processeurs

Les processeurs appartenant à la famille SuperH sont :

SH-5

Le projet SH-5 a été développé conjointement par STMicroelectronics (nom de code ST50) et Hitachi (SH5). Le projet SH-5 n'a été réalisé que de façon confidentielle par Hitachi sous la référence SH5-101 (Hitachi Cayman Board). Le SH5 est connu des Linuxiens pour son sobriquet de SH64, étant la seule incarnation 64 bits de l'architecture SuperH.

À la suite de désaccords stratégiques et d'une perte d'intérêt de STMicroelectronics, les projets SH-6 et SH-7 sont actuellement en sommeil, sans qu'aucun fondeur de puce, ni même Hitachi, ne puisse réaliser ces processeurs pour des questions de licence, et ce malgré les annonces publiques faites en 2000.

Particularités

Les particularités de ces processeurs sont :

  • leur faible coût de fabrication ;
  • leur faible consommation d'énergie.

Du point de vue de la programmation, les processeurs SuperH sont très similaires à leurs homologues Motorola de la famille 68000 et ColdFire. Le SH-2 est plus ou moins l'équivalent d'un 68020, le SH-3 au 68030, mais le SH-4 correspond plutôt au Motorola 68060 du fait de son architecture superscalaire. La facilité de programmation est elle aussi très similaire : absence de pagination mémoire, modes d'adressages complexes, instructions logiques rapides, etc.

Références
  1. (en) « Sega Saturn », Next Generation (magazine), vol. 1, no 2,‎ , p. 36–43 :
    « Sega's knee-jerk reaction was to delay it's Saturn development program for a few months to incorporate a new video processor into the system. Not only would this boost its 2D abilities considerably (something that Sony's machine was less proficient at), but it would also provide better texture mapping for 3D graphics ... Of course, Hitachi's link with the Saturn project goes much deeper. In 1993, the Japanese electronics company set up a joint venture with Sega to develop a CPU for the Saturn based on proprietary Hitachi technology. Several Hitachi staff were seconded to Sega's Saturn division (it's now believed that the same team is now working on preliminary 64-bit technology for Sega), and the result was the SH-2 ... As with most Sega hardware, Model 1 was basically an expensive assortment of bought-in chips. Its main CPU, an NEC V60 running at just 16 MHz, was simply too slow for the Saturn. And the bulk of Virtua Racing's number crunching was handled by four serial DSPs that were way too costly to be included in any home system. Sega's consequent development of the SH-2 meant that it could also produce a Saturn-compatible arcade system. »
  2. (en) Andrew Pollack, « Sega to Use Hitachi Chip In Video Game Machine », sur nytimes.com, (consulté le )
  3. (en) « SuperH »
  4. (en) « SuperH RISC engine Family »
  5. (en) « STMicro, Hitachi plan new company to develop RISC cores »,  :
    « Hitachi created the SH family of processors and developed its first four major iterations, but has worked with ST since 1997, when the companies agreed to share a common high-end microprocessor road map. They jointly developed the 32-bit SH4 RISC processor core, and began development of the SH5 architecture, which will now be completed by SuperH. SuperH's initial product will be the SH4 core. Earlier SH versions will not be part of the spin-off agreement. »
  6. (en) « SuperH, Inc. formed by Hitachi and STMicroelectronics to Boost the Proliferation of SuperH™ Cores in Embedded Microprocessor Applications »
  7. (en) « Renesas SH Instruction Set Summary »
  8. (en) « Hitachi 200 MHz SH-4 » (consulté le )
  9. (en) « Renesas to take over SuperH core business »,
  10. (en) Nathan Willis, « Resurrecting the SuperH architecture »,

Liens externes
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