各種アーキテクチャとCPUバスとは? わかりやすく解説

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各種アーキテクチャとCPUバス

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/05/17 06:50 UTC 版)

CPUバス」の記事における「各種アーキテクチャとCPUバス」の解説

MITS Altair 8800 後に業界標準となるS-100バス呼ばれる拡張バス備えた8080CPUバス直接拡張スロット延長された形となっている。 ザイログ Z80 8ビットマイクロプロセッサ代表するCPUで、同CPUバスバッファIC経てそのまま拡張スロット使われた。標準化されインタフェースとしてMSX拡張スロットが有名である(主にゲームソフトウエアを格納したROMボード入ったカートリッジ差し込む拡張RAMLANアダプタ、プリンタインターフェースなども作られた)。後年1チップMSXでは拡張スロットインターフェースも再現された。 モトローラ 680x0 外部バス16ビットである68000/68010を除く、68000シリーズ採用されCPUバス一部ピン非互換であったが、簡単な修正によって古いMPUをよりグレードの高いMPU置き換える事が出来た68000標準化されバスVMEバス輩出し後継MPUは同バス拡張したインテル 8088 PC/XT知られるXTバス基本となったインテル 8086 日本国内において日本電気 (NEC) がピン配列互換高速CPU V30を発売する等、セカンドソース契約範囲超えた付加価値持ったピン配列互換CPU市場形成され始める。NEC PC-9800シリーズ搭載されCバスは、8086CPUバス8ビットパソコンと同じ手法バッファIC単純に延長した物である。 インテル 80286 IBM PC/AT知られるISAバス基本となったISAPCIバスによって取って代わられるまでPC/AT互換機基本的なバスとなったPC-9800シリーズでは80286アドレスバス拡張に伴いアドレス線が追加された。 PC/AT回路図など基本的な情報公開された。ただ、タイミングチャートなどいくつかの重要な情報公開されていなかったため(これは悪意ではなく公開するにあたり定義した測定するコスト惜しんだのだろうと思われる)、相性呼ばれる互換性問題後の世残した。たとえば割り込み信号発生した際、ある互換機バス順番サンプリングし、ある互換機一斉にサンプリングする。こういった違いボードCPU、あるいはボード間で干渉起こす事で動作不具合起きた。後にIBMはこの問題を真剣に検討し互換機作られる事を前提とした新しアーキテクチャ明確な仕様策定し、それらがPC/AT互換機にもフィードバックされた事で相性問題解消されていったインテル 80386 互換CPUメーカー各社採用しピン配列互換CPU多く輩出した互換性のあるCPUバス」として一時代築いたサイリックスのCx486DLC,Cx486SLCはベストセラーになったバス幅32ビットに伴いMCAバスや、EISAバス登場した。しかし、かつてのPC/AT互換機においてCPUCPUバス直接拡張バスとする事は、将来禍根を残すという反省から、バス幅以外は同CPU特性とはなんら関係を持っていない。依然として当時ISAバス主流であり、新参バス規格乱立するバス規格新たなバス追加するという形で終わり標準化され安定した接続性PCIバス登場まで待つ事となる。 インテル i486DX ISAバスに同CPUバスそのまま追加したVESA ローカルバス」が提唱され普及した数多くピン配列互換CPU登場した電源電圧違いから「ゲタ」と呼ばれる電圧変換ピン配列調整アダプタ登場したインテル自身ピン配列互換上位CPU供給したオーバードライブプロセッサインテル Pentium ピン配列互換CPU登場したインテルがそれを嫌い、AMD訴訟起こした。これにより互換CPUメーカーSocket 7最後にピン配列互換CPU市場から撤退したP54C Pentiumとi430FX "Triton"チップセットにより、拡張バス大きな転換期迎えたCPUバスノースブリッジ経て標準化されPCIバス接続するという設計スタイル確立し拡張バスCPUCPUバスと完全に決別した(ただしエンディアン問題解決されなかった)。 インテル Pentium Pro バスドライブ方式GTL方式採用しP6アーキテクチャとして以後インテル発売したCPUが持つCPUバス基本となった。バスドライブ方式低電圧化に伴い改良されプロトコル追加改良されていく。CPU内部CPUバス上に複数コア結合したデュアルコアCPU登場したDEC Alpha EVシリーズ毎に特徴のあるバス方式採用していた。そのうちEV6バスAMDライセンスされAthlon採用され、後に改良されLSI接続バスHyperTransportになったAMD K8アーキテクチャ (Opteron/Athlon 64) ノースブリッジ一部機能CPU上に集積し、メモリアクセスバスと拡張バス分離した拡張バスにはHyperTransport備える。この方式によりメモリアクセスのレイテンシ少なくする事ができ、また高速かつ標準化されているHyperTransportによって周辺デバイス拡張スロット充実する事ができる。 Opteronシリーズには、特別なハードウエア用いなくてもNUMA構成できるプロセッサがある。PC/AT互換機プラットフォーム崩さず特別なチップ介さずともNUMA実現できたのはOpetronプロセッサ最初である(x86ベースNUMAアーキテクチャマシンはPentium Pro時代から存在していたが、特別なチップセットを必要としていた)。 ミップス・テクノロジーズ MIPSアーキテクチャ MIPSシリーズIPコアとしてよく使われるARM IPコア携帯電話における標準となるまでは、世界で最も多く使われCPUIPコアである)。IPコア上のバスとしてOCPバス策定した。このバスコア複数接続し、処理能力倍増する事ができる。 東芝Tiger呼ばれるi486DXピン互換MIPSプロセッサ開発したPC/AT互換機豊富なハードウエア資源市場を、MIPSプロセッサと同プロセッサ上で動作するオペレーティングシステムへ導く橋渡し役として期待されたが、商業的に成功しなかった。以後同社ピン互換CPU市場からヘテロジニアスマルチコア開発方針転換し、ソニー・コンピュータエンタテインメントPlayStationプラットフォーム結実し、特にEmotion Engine高い評価得たトランスメタ Crusoe CPUバスCPU内部終端している。メモリバスPCIバスそれぞれ用意されている。AMDK8アーキテクチャ似ている設計意図異なる。CPUバス高電圧高周波数の信号やりとりする多大な電力輻射として損失になるが、チップ内に収容し低い電圧最短距離でノースブリッジ接続することで損失抑えている。これにより極めて低い消費電力動作したIBM Cell CellアーキテクチャCPUバス相当するバスチップ上に持つ。さらにチップ上でメモリアクセスへのパスPPEコアSPEコア間を結ぶバス分離している。 NEC SXシリーズ CPUバスCPUチップからMCM上で各種コントローラ接続されCPUユニット上で完結している。メモリバスメモリコントローラ経てCPUユニットバスと共にリード線一次記憶ユニット郡と結ばれている。信号の同期を図るためにリード線長さ全て等長にされており、配線格納しているエンクロージャーリード線の束が何重にもなって格納されている。地球シミュレータではクラスタ構成要素の距離が不均等になる事から、それを吸収するための特別なユニット設けられている。

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