(2)NEC による日本初のマイクロプロセッサ NEC 2002 NEC µcom µcom8 8 µcom16 16 NEC 製マイクロプロセッサ / マイクロコンピュータの系譜 (1973 年 ~84 年 ) 1973 年 ~ µcom-4 µcom-41 CD P (

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1 DIP パッケージマイコン 78K0S/KA1P CX 参考資料 NEC エレクトロニクス 8 ビットマイコンのあゆみ 1.70 ~ 80 年代マイクロプロセッサの黎明期 ALU MPU Micro Processing Unit MC6800 MPU MPU MC Z Z8000 Z 年 1969 年 1971 年 1972 年 1974 年 1976 年 1978 年 1979 年 世界の動向 インテル社設立 ( 元フェアチャイルドセミコンダクター社員が設立した ) AMD 社 (Advanced Micro Devices) 設立 ( 元フェアチャイルドセミコンダクター社員が設立した ) インテル社が世界初の 4 ビットマイクロプロセッサ 4004 を発表インテル社が世界初の 8 ビットマイクロプロセッサ 8008 を発表ザイログ社設立 ( 元インテル社社員が設立した ) モトローラ社初の MPU MC6800 を発表 ザイログ社初の 8 ビットマイクロプロセッサ Z80 を発表インテル社が 16 ビットマイクロプロセッサ 8086 を発表モトローラ社 16 ビット MPU MC68000 を発表ザイログ社が 16 ビットマイクロプロセッサ Z8000 シリーズを発表 (1) 日本国内メーカーの動向 NEC2002 NEC 80

2 (2)NEC による日本初のマイクロプロセッサ NEC 2002 NEC µcom µcom8 8 µcom16 16 NEC 製マイクロプロセッサ / マイクロコンピュータの系譜 (1973 年 ~84 年 ) 1973 年 ~ µcom-4 µcom-41 CD P ( 表 ) の ( C-MO ) オリジナル µcom-42 µcom-47 µcom-43 ~ 46 µcom-43n (N-c MO ) µcom-43c (CMO ) µpd75 シリーズ 75 シリーズ 75 シリーズ 80 年 まで レジスタ PO システ ザイログ社のセカンドソース 1978 年 µcom-82(µpd780) 80 年 µpd70008 PC インテル社のセカンドソース 1974 年 µcom-8(µpd753) 75 年 µcom-80(µpd8080a) µcom-80 (µpd8080a ) 78 年 µcom-85(µpd8085) 79 年 µcom-84(µpd8048) µcom-84c(µpd80c48 ) オリジナル 1978 年 ~ µcom-87 シリーズ µcom-87 C シリーズ µcom-87ad µpd78c11 プリンタ 1974 年 µcom-16(µpd755 6) た し 1 チップで µpd755(a U レジスタ ) µpd756( コントローラ ) の 2 チップで た 78 年 µcom-1600(µpd768) インテル社のセカンドソース 1980 年 µcom-86(µpd8086) 1984 年 ~ オリジナル オリジナル 16 ビット シリーズ A 55 µupd780c-1 Zilog 社 Z80 の互換品 µpd780d Zilog 社 Z80 の互換品

3 参考資料 NEC エレクトロニクス 8 ビットマイコンのあゆみ µpd8085a Intel 社 8085A の互換品 PickUp マイクロプロセッサ CPU マイコン マイクロプロセッサ : 集積回路 (LSI) 技術を用いて実現したプロセッサ ( 演算処理装置 ) をさします 同様の表現がモトローラのMPU( マイクロプロセッシングユニット ) です CPU( 中央処理装置 ): コンピュータの中心になる演算処理装置ということで 機能からの呼 び名といえます これらはコンピュータのキーになる部品ではありますが これだけではコンピュータにはなりません コンピュータにするためにはプログラムやデータを格納するためのメモリや 外部とデータをやり取りするためのI/Oポートと組み合わせる必要があります これらがそろって初めてコンピュータといえますが 特にCPUやMPUを中心にして構成されたものをマイクロコンピュータと呼びます これらが1 個のチップに集積されたものをシングルチップ マイコン ワンチップ マイコンと呼びます これは日本独自の呼び方です 日本では TK-80( 先日情報処理学会で情報処理技術遺産に認定 ) に始まるホビー分野では 自分の の意味もかけてマイコン ( マイ コンピュータ ) と呼んでいました 世界的にみるとMCU( マイクロ コントロール ユニット ) が一般的です

4 2.80 年代以降の NEC 8 ビットオリジナルマイコンの歩み (1) 初のオリジナル 8 ビットマイコンシリーズ µcom-87 ファミリ 1978 NEC 8 µcom µcom-87 µcom-87 C-MOS µcom-87lc A/D µcom-87ad A/D A/D C-MOS UPD78C11 µcom-78k ROM ROM 1 PROM UV-EPROM セカンドソースからオリジナルマイコン µcom-87 ファミリまで インテル社のセカンドソース 1974 年 µcom-8(µpd753) インテル 8080 とソフト ェア ( ) ザイログ社のセカンドソース ザイログ Z80 Z80A のコン チブル 1978 年 µcom-82(µpd780) 1975 年 µcom-80(µpd8080a) µcom-80 (µpd8080a ) 1978 年 µcom-85(µpd8085) インテル 8080 とピンコン チブル 80 で た インテル 8085 のコン チブル OM AM O 1979 年 µcom-84(µpd8048) インテル 8048 のコン チブル OM AM O を した ンチップ µcom-84c(µpd80c48 ) C-MO ( ) 1980 年 µpd70008 オリジナルマイコンシリーズ 1978 年 µcom-83(µpd767)か た 1980 年 µcom-87 シリーズオリジナル C-MO ( ) µcom-87 C シリーズ µcom-87 の C-MO µcom-87ad µpd78c11 µcom-87 の AD µcom-87ad の C-MO PickUp C-MOS 化 C-MOSとは Complementary Metal Oxide Semiconductor の略で P 型 (Positive) とN 型 (Negative) のMOS-FET( 電解効果トランジスタ ) を使うことからComplementary( 組み合わせることで補完する ) が付けられています 技術の変革としては P 型 MOS N 型 MOS C-MOSと より高速に より低消費電力にという要求に応えるべく移行していきました C-MOS ICはP 型 MOS N 型 MOSのICと比べると製造が複雑でコストがかかるため 移行期は初めにN 型 MOS 版のICをリリースして 需要の多い品種をC-MOS 化していました

5 参考資料 NEC エレクトロニクス 8 ビットマイコンのあゆみ UPD78C11 ブロック図 ( データシート抜粋 ) PickUp 特殊機能レジスタのマッピング 1 このシリーズでは I/Oポートなどの周辺機能のレジスタ (SFR: 特殊機能レジスタ ) がメモリ空間 ( あるいはI/O 空間 ) にマッピングされておらず アドレスを持っていません CPU 内部の汎用レジスタと同じように 固有のアドレス線が命令を実行する制御回路から配線されていることが考えられます µpd78c11 のレジスタ説明図の一例 ( データシート抜粋 )

6 PickUp 特殊機能レジスタのマッピング 2 データを転送する MOV 命令の機械語をみると SFRにアクセスする場合はアドレスではなく 個々に割り当てられたコードで指定していることがわかります メモリ ( あるいはI/O) 空間にマッピングしない方式は アドレッシングという意味では CPU 内部の汎用レジスタとほぼ同格になりますので 一部の命令の実行速度が速くなりますが マッピングされている場合に比べてCPU 内部の配線が多く回路が大きくなると予想されます 次の µcom-78kファミリでは SFRはメモリ空間上にマッピングされる方式となりました µpd78c11のニーモニック命令表の一例 ( データシート抜粋 )

7 参考資料 NEC エレクトロニクス 8 ビットマイコンのあゆみ (2) マイクロプログラム方式の高機能 C-MOS マイコンシリーズ 78K ファミリ K 78K 78K/1 78K/ K/3 78K/6 78K/4 C-MOS IC PickUp マイクロプログラム方式 機械語命令をCPU 内部のマイクロプログラムで解釈し実行する方法を マイクロプログラム方式といいます 機械語命令をデコードして制御回路から各レジスタやALUに制御信号を発生する代わりに 制御信号を表すコード ( マイクロプログラムのコード ) を専用の ROMに保存しておき 制御信号を発生させます このころは ひとつの命令でさまざまな処理を実行できるようにしたり 複雑なアドレッシングモードに対応したりすることが競われていました マイクロプログラム方式は 限られたチップサイズの中でこれらの要求に応えるべく考えられた方式です その後 RISC(Reduced Instruction Set Computer: 命令を簡略化することでパイプライン処理の効率を高める方法 ) などメモリアクセスを含めた命令実行の高速化が考え出されたり メモリの性能が向上したりして この方法はあまり使われなくなりました 命令セットの仕様変更やバグの修正 異なる命令セットを持つCPUのプログラムのエミュレーションなどを ハードウェア ( ワイヤードロジック ) で実現した場合より容易であることも特長です

8 PickUp 複雑な動作をする命令 ビット操作命令は1つの命令で指定したレジスタのビット操作をする命令です ストリング命令は1つの命令でブロック転送を行います このように少ないバイト数の命令で複雑な動作を行うのがマイクロプログラム方式の特長です 次の78K0 78K0SマイコンではCPUがマイクロプログラム方式ではなくなったため ビット操作命令は違う方式で実装され ストリング命令などはなくなりました µpd78112 (8 ビットマイコン ) のビット操作命令 ( データシート抜粋 ) µpd78312 (16 ビットマイコン ) のストリング命令 ( データシート抜粋 )

9 参考資料 NEC エレクトロニクス 8 ビットマイコンのあゆみ PickUp マクロサービス マクロサービスとは 自動的にメモリ転送をCPUに行わせる機能です この機能も次の 78K/0シリーズへは継承されませんでした µpd のマクロ サービス ( データシート抜粋 )

10 (3) マイコン市場の拡張に伴い シンプルで低価格な 78K/0 シリーズをリリース 1990 FAX K 78K/1 78K/3 78K/0/78K0 78K µpd7800xx ROM FIP LCD ASSP 10

11 参考資料 NEC エレクトロニクス 8 ビットマイコンのあゆみ (4) フラッシュマイコンの幕開け 78K0/Kx1+ 78K0/Kx2 シリーズをリリース K0/Kx1 ROM 2004 / 78K0/Kx1+ Silicon Strage Technology SuperFlash 78K0/Kx278K0S/Kx NEC ALL Flash ROM 1 78K0/Kx2 78K0S 11

12 PickUp メモリの種類 マスク ROM マスクROMとは 半導体製造工場でシリコンウエハに回路パターンを焼き付ける段階で メモリの内容も焼き付けられるROMのことをいいます メモリの内容 ( プログラム データ ) ごとにフォトマスクを用意するので初期費用がかかりますが 量産効果が期待できる方法で 大量生産向けです 後からの書き換えはできません UV-EPROM UV-EPROM(UV Erasable Programmable ROM) は 複数回 ( 数十回ほど ) の書き換えが可能なメモリです 製造時にはメモリに内容が書き込まれず 書き込みは通常 ROMライタでおこない 消去はパッケージ上の窓に紫外線を当てます パッケージ上に窓が必要なのでワンタイムPROM( 下記参照 ) に比べるとコストがかかりますが 繰り返し書き換えられるので評価に向いています ワンタイム PROM ワンタイムPROM(Onetime Programmable ROM) は UV-EPROMのパッケージの窓をなくしたROMです 製造時にはメモリに内容が書き込まれず ユーザーがROMライタを使って内容を書き込みます 1 度書き込むと後からの書き換えはできません 多品種少量生産向けです フラッシュメモリフラッシュメモリは 電気的に書き換えができるメモリで 基板に実装した状態での書き換えが可能です 書き換え回数は数百回 ~ 数千回 ( 内容保証年数によって異なります ) です 初期のフラッシュメモリは大変高価なものでしたが 各メーカーの回路 プロセス技術の向上によりマスクROMとも遜色のない位の価格となりました また 書き換えに動作電源とは別の高電圧の電源が必要になるなど 使いにくい面がありましたが 半導体技術の向上により単一電源での書き換えが可能になり 書き換え回数も増加していきました 半導体工場で回路パターンと にメモリの内容も焼き付ける ROM ライタで基板実装 に書き込む UV-EPROM の場合はイレーサで消去できる 基板に実装した状態で PC と通信して書き代える 12

13 参考資料 NEC エレクトロニクス 8 ビットマイコンのあゆみ (5)16 ビットマイコン 78K0R シリーズが登場 K K0R NEC ALL Flash8 78K 32 V K0R (6) 合併により ルネサスエレクトロニクス社 として 新マイコンファミリもスタート 2010 NEC K 78K0R 16 R8C RL78 13

14 おわりに 変わるものと変わらないもの CPU 64 CPU 1 1 CPU 1 IC IC CPU K CPU 70 CPU の特長を表す ~ 系 ( インテル社とモトローラ社 ) ビット幅 インテル社 モトローラ社 8 ビット 80 系 (8085 ザイログ社 Z80 も含む ) 68 系 16 ビット 86 系 68K 系 8 78K Z80 78K 1 CPU 78K 参考文献 Microsoft Windows Microsoft Copyright 2012 Sunhayato Corp 年 10 月 20 日発行 REV.1.00 SG12024 ホームページ :