Введение
Fujitsu FR V (Fujitsu RISC VLIW) – один из немногих процессоров, способных одновременно обрабатывать как очень длинное командное слово (VLIW), так и векторные инструкции, повышая пропускную способность за счет высокопараллельных вычислений, а также увеличивая производительность на ватт и эффективность аппаратного обеспечения. Семейство было представлено в 1999 году. Его дизайн был вдохновлен моделями VPP500/5000 из линейки векторных суперкомпьютеров Fujitsu VP/2000. Используя набор инструкций очень длинного командного слова (VLIW, Multiple Instruction Multiple Data (MIMD), до 256 бит) с возможностью одновременного выполнения 1–8 инструкций, он дополнительно включает в себя 4-канальное векторное ядро, работающее по принципу SIMD (Single Instruction, Multiple Data). 32-битный RISC-набор инструкций в суперскалярном ядре сочетается с большинством вариантов, которые также интегрируют двойной 16-битный медиапроцессор, использующий VLIW и векторную архитектуру. Каждое ядро процессора имеет супертрубопроводную архитектуру и является 4-вычислительным суперскаляром. Типичная интегральная схема объединяет систему на кристалле и дополнительно увеличивает скорость за счет интеграции нескольких ядер. Благодаря очень низкому энергопотреблению, он подходит даже для устройств, работающих от батарей.
Варианты
Семейство процессоров началось с FR 500 и включает архитектуры FR 300, FR 400, FR 450, FR 550 и FR1000 – 32-битные процессоры, способные работать под управлением Linux, RTLinux, VxWorks, eCos или ITRON. Поддерживаются интегрированная среда разработки Softune, а также GNU Compiler Collection или GNUPro. Они часто используются для обработки изображений или видео, при этом большинство вариантов оснащены двойным 16-битным медиапроцессором.
Технология
Представленный в 2005 году FR1000 использует ядро с 8-путевой 256-битной архитектурой VLIW (MIMD), заполняющей его супертрубопровод, а также 4-х элементную сверхскалярную архитектуру (целочисленное (ALU), с плавающей точкой и два блока медиа-процессора), что дополнительно повышает пиковую производительность каждого ядра до 28 инструкций в такт. Как и в других архитектурах VLIW, для загрузки следующей 256-битной инструкции требуется один путь, доступно семь путей. Благодаря используемому 4-путевому векторному процессору с однократной инструкцией, множественными данными (SIMD), он способен выполнять до 112 операций с данными за цикл на каждое ядро. Встроенные 4-путевые векторные процессорные блоки включают 32-битный целочисленный арифметико-логический блок и блок операций с плавающей точкой, а также 16-битный медиапроцессор, способный обрабатывать до двух операций параллельно. Встроенный целочисленный и блок операций с плавающей точкой позволяет FR V выполнять сложные задачи полностью автономно, без необходимости помощи от блока управления; например, Nikon Expeed требует лишь медленно тактируемый, относительно простой контроллер Fujitsu FR в качестве основного блока управления для всех встроенных процессоров FR V, DSP и GPU, а также для связи данных и других модулей. Некоторые процессоры оснащены интегрированным блоком управления памятью (MMU), позволяющим запускать виртуальные многозадачные операционные системы (включая операционные системы реального времени) с аппаратной защитой памяти.
Приложения
Они используются для создания специализированных на обработке изображений сигнальных процессоров Milbeaut, а новейшая версия дополнительно включает в себя аппаратный кодек H.264 для HD-видео на базе FR V. Обрабатывающие блоки Milbeaut используются в камерах Leica S2 и Leica M (Typ 240), цифровых зеркальных фотоаппаратах Nikon (см. Nikon Expeed), некоторых камерах с байонетом Pentax K и в процессоре Sigma True II.