FR-V (mikroprocesszor)
A Fujitsu FR-V (másként Fujitsu RISC-VLIW) egyike annak a kis számú processzornak, amely egyidejűleg képes feldolgozni a VLIW és a vektoros utasításokat, ezáltal a processzor párhuzamos számítási teljesítménye hatványozottan magasabb a konkurenseinél, miközben a teljesítmény egy wattra vetített értéke igen alacsony.
A családot 1999-ben mutatták be.
Kialakítására nagy hatással voltak a Fujitsu VP és a 2000 vektoros szuperszámítógép-vonalába tartozó VPP500/5000 modellek processzorai.

Legfőbb jellemzője a nagyon hosszú utasításszó – másként VLIW: az utasításszó itt 256 bit hosszig terjed. A processzor végrehajtása 8 utas – a 8 utas végrehajtás általában nem teljes kihasználtságú, a műveletektől függően 1-től 8 utasítás szimultán végrehajtásáig változhat.
Mindezen felül a processzor a Flynn-féle osztályozás szerint a MIMD osztályba tartozik, tehát egyszerre több utasítást képes végrehajtani a bemeneti adatok halmazán.
A processzor emellett egy 4 utas SIMD (single instruction, multiple data) vektoros feldolgozóegységet (magot) is használ.
Ezeket a technikákat a Fujitsu szuperszámítógépes rendszereiből vették át és ötvözték ebbe a fogyasztói elektronikai területen alkalmazott processzortípusba.
A szuperskalár processzormag alapvetően 32 bites RISC utasításkészlettel rendelkezik, amelyet a legtöbb változatában egy kettős 16 bites, szintén VLIW és vektoros architektúrájú integrált médiaprocesszor egészít ki.
A processzormagok szuperfutószalagosak, valamint 4 egységes szuperskalár felépítésűek – a szuperfutószalag-jellemző nem a futószalag hosszában jelentkezik, hanem abban, hogy a végrehajtási fázisban egyszerre 4 utasítás végrehajtását kezdheti meg a processzor.

A processzorokat tipikusan egylapkás rendszerbe integrálják, ami tovább fokozza a sebességet, mivel ekkor a processzormagok a csipen belüli gyors adatutakat használják. A nagyon alacsony energiaigény miatt ez a megoldás még az elemről működő alkalmazások számára is megfelel.

Változatok 
A család az FR-500-as típussal indult. Tartalmazza az FR-300, FR-400, FR-450, FR-550 és FR1000 architektúrájú 32 bites processzorokat. Ezek képesek a Linux, RTLinux, VxWorks, eCos (beágyazott valós idejű operációs rendszer), ITRON operációs rendszerek, valamint a cryptlib (nyílt forrású platformfüggetlen szoftveres biztonsági eszközkészlet-könyvtár) futtatására. A Softune integrált fejlesztői környezet, a nyílt forrású GNU Compiler Collection és a GNUPro fejlesztőeszközök támogatják ezeket a processzorokat. Leginkább képfeldolgozás vagy videófeldolgozás céljaira használják ezeket, és a legtöbb változat egy kettős 16 bites médiaprocesszort is tartalmaz (a médiautasítások 16 bitesek).

Technológia 
A 2005-ben bemutatott FR1000 8 utas 256 bites VLIW (MIMD) magot használ szuperfutószalagja feltöltéséhez, valamint egy 4 egységes szuperskalár architektúrát (fixpontos ALU, lebegőpontos egység és két médiaprocesszor-egység), amely nagymértékben növeli az eszköz csúcsteljesítményét minden egyes magban, amely maximálisan 28 utasítás lehet órajelciklusonként. Más VLIW-architektúrákhoz hasonlóan egy utat lefoglal a következő 256 bites utasítás betöltésének feladata, így az utasítások végrehajtására a fennmaradó 7 út használható. Az alkalmazott 4 utas SIMD vektorprocesszor mag miatt összesen 112 adatművelet adódik ciklusonként és magonként. A beépített 4 utas vektorprocesszor-egységek a 32 bites egész típusú aritmetikai-logikai egység (ALU), egy lebegőpontos egység és egy 16 bites médiaprocesszor, amely két műveletet képes feldolgozni párhuzamosan.

A beépített egész típusú és lebegőpontos egységek lehetővé teszik az FR-V számára komplex feladatok teljesen független végrehajtását, a vezérlőegység segítsége nélkül; például a Nikon EXPEED videoprocesszornak mindössze egy alacsony órajelű, elég egyszerű Fujitsu FR processzorra van szüksége a központi vezérlőegység szerepében, mivel a processzor tartalmazza az FR-V, DSP és GPU processzorokat, az adat-kommunikációs és egyéb modulokat. Néhány processzornak van integrált memóriakezelő egysége is (MMU), ami lehetővé teszi virtuális többfeladatos operációs rendszerek (úgyszintén valós idejű operációs rendszerek) futtatását, hardveres memóriavédelemmel.

Alkalmazás 
Ezeket a „videóprocesszorokat” a képfeldolgozásra specializált Milbeaut jelprocesszorok felépítésében alkalmazzák, amelyek legújabb verziói még egy kiegészítő FR-V alapú HD videó H.264 kodek-rendszert is tartalmaznak.

A Milbeaut képfeldolgozó eszközöket a Leica S2 és Leica M fényképezőgépekbe építik, valamint Nikon DSLR-ekbe (lásd Nikon EXPEED), néhány Pentax K-mount típusú kamerába, és a Sigma True-II képfeldolgozó processzorba.

Jegyzetek

Fordítás

Források

További információk 

 FR-V multi-media (gépi fordítás)
 FR-V (gépi fordítás)

Kapcsolódó szócikkek 
SIMD számítástechnika
Softune (integrált fejlesztőkörnyezet)
színeskép-feldolgozó futószalag (color image pipeline)
Képfeldolgozó processzor
ASIC
Párhuzamos számítástechnika
SPARClite
Nikon Expeed
MAJC

Párhuzamos számítástechnika

Digitális jelprocesszorok
FR-V
Szuperskalár mikroprocesszorok
A Fujitsu FR-V ( másként Fujitsu RISC-VLIW ) egyike annak a kis számú processzornak , amely egyidejűleg képes feldolgozni a VLIW és a vektoros utasításokat , ezáltal a processzor párhuzamos számítási teljesítménye hatványozottan magasabb a konkurenseinél , miközben a teljesítmény egy wattra vetített értéke igen alacsony . A családotben mutatták be . Kialakítására nagy hatással voltak a Fujitsu VP és avektoros szuperszámítógép-vonalába tartozó VPP500/5000 modellek processzorai . Legfőbb jellemzője a nagyon hosszú utasításszó – másként VLIW : az utasításszó ittbit hosszig terjed . A processzor végrehajtásautas – autas végrehajtás általában nem teljes kihasználtságú , a műveletektől függőentőlutasítás szimultán végrehajtásáig változhat . Mindezen felül a processzor a Flynn-féle osztályozás szerint a MIMD osztályba tartozik , tehát egyszerre több utasítást képes végrehajtani a bemeneti adatok halmazán . A processzor emellett egyutas SIMD ( single instruction , multiple data ) vektoros feldolgozóegységet ( magot ) is használ . Ezeket a technikákat a Fujitsu szuperszámítógépes rendszereiből vették át és ötvözték ebbe a fogyasztói elektronikai területen alkalmazott processzortípusba . A szuperskalár processzormag alapvetőenbites RISC utasításkészlettel rendelkezik , amelyet a legtöbb változatában egy kettősbites , szintén VLIW és vektoros architektúrájú integrált médiaprocesszor egészít ki . A processzormagok szuperfutószalagosak , valamintegységes szuperskalár felépítésűek – a szuperfutószalag-jellemző nem a futószalag hosszában jelentkezik , hanem abban , hogy a végrehajtási fázisban egyszerreutasítás végrehajtását kezdheti meg a processzor . A processzorokat tipikusan egylapkás rendszerbe integrálják , ami tovább fokozza a sebességet , mivel ekkor a processzormagok a csipen belüli gyors adatutakat használják . A nagyon alacsony energiaigény miatt ez a megoldás még az elemről működő alkalmazások számára is megfelel . Változatok A család az FR-500-as típussal indult . Tartalmazza az FR-300 , FR-400 , FR-450 , FR-550 és FR1000 architektúrájúbites processzorokat . Ezek képesek a Linux , RTLinux , VxWorks , eCos ( beágyazott valós idejű operációs rendszer ) , ITRON operációs rendszerek , valamint a cryptlib ( nyílt forrású platformfüggetlen szoftveres biztonsági eszközkészlet-könyvtár ) futtatására . A Softune integrált fejlesztői környezet , a nyílt forrású GNU Compiler Collection és a GNUPro fejlesztőeszközök támogatják ezeket a processzorokat . Leginkább képfeldolgozás vagy videófeldolgozás céljaira használják ezeket , és a legtöbb változat egy kettősbites médiaprocesszort is tartalmaz ( a médiautasításokbitesek ) . Technológia Aben bemutatott FR1000utasbites VLIW ( MIMD ) magot használ szuperfutószalagja feltöltéséhez , valamint egyegységes szuperskalár architektúrát ( fixpontos ALU , lebegőpontos egység és két médiaprocesszor-egység ) , amely nagymértékben növeli az eszköz csúcsteljesítményét minden egyes magban , amely maximálisanutasítás lehet órajelciklusonként . Más VLIW-architektúrákhoz hasonlóan egy utat lefoglal a következőbites utasítás betöltésének feladata , így az utasítások végrehajtására a fennmaradóút használható . Az alkalmazottutas SIMD vektorprocesszor mag miatt összesenadatművelet adódik ciklusonként és magonként . A beépítettutas vektorprocesszor-egységek abites egész típusú aritmetikai-logikai egység ( ALU ) , egy lebegőpontos egység és egybites médiaprocesszor , amely két műveletet képes feldolgozni párhuzamosan . A beépített egész típusú és lebegőpontos egységek lehetővé teszik az FR-V számára komplex feladatok teljesen független végrehajtását , a vezérlőegység segítsége nélkül ; például a Nikon EXPEED videoprocesszornak mindössze egy alacsony órajelű , elég egyszerű Fujitsu FR processzorra van szüksége a központi vezérlőegység szerepében , mivel a processzor tartalmazza az FR-V , DSP és GPU processzorokat , az adat-kommunikációs és egyéb modulokat . Néhány processzornak van integrált memóriakezelő egysége is ( MMU ) , ami lehetővé teszi virtuális többfeladatos operációs rendszerek ( úgyszintén valós idejű operációs rendszerek ) futtatását , hardveres memóriavédelemmel . Alkalmazás Ezeket a „ videóprocesszorokat” a képfeldolgozásra specializált Milbeaut jelprocesszorok felépítésében alkalmazzák , amelyek legújabb verziói még egy kiegészítő FR-V alapú HD videó H.264 kodek-rendszert is tartalmaznak . A Milbeaut képfeldolgozó eszközöket a Leica S2 és Leica M fényképezőgépekbe építik , valamint Nikon DSLR-ekbe ( lásd Nikon EXPEED ) , néhány Pentax K-mount típusú kamerába , és a Sigma True-II képfeldolgozó processzorba . Jegyzetek Fordítás Források További információk FR-V multi-media ( gépi fordítás ) FR-V ( gépi fordítás ) Kapcsolódó szócikkek SIMD számítástechnika Softune ( integrált fejlesztőkörnyezet ) színeskép-feldolgozó futószalag ( color image pipeline ) Képfeldolgozó processzor ASIC Párhuzamos számítástechnika SPARClite Nikon Expeed MAJC Párhuzamos számítástechnika Digitális jelprocesszorok FR-V Szuperskalár mikroprocesszorok