PA-RISC

PA-RISCとは

PA-RISC（Precision Architecture Reduced Instruction Set Computing）は、ヒューレット・パッカード（HP）社が開発したマイクロプロセッサのアーキテクチャです。その名の通り、RISC（Reduced Instruction Set Computing）アーキテクチャを採用し、PAは「Precision Architecture（精密なアーキテクチャ）」を意味します。HP/PAとも呼ばれることもあります。

1986年2月26日、最初の実装であるTS1を搭載したHP 3000 Series 930とHP 9000 Model 840が発表されました。しかし、HPは後にインテルと共同でItanium（IA-64 ISA）を開発し、PA-RISCはItaniumに置き換えられました。2008年末にはPA-RISCベースのHP 9000システムの販売を終了しましたが、サポートは2013年まで継続されました。

開発の背景

1980年代後半、HPは複数のコンピュータシリーズを製造していました。その中には、80286ベースのPC/AT互換機|PC_AT互換機Vectraシリーズの他に、モトローラ68000ファミリを使ったUNIXワークステーションHP Series 300、そして独自の16ビットCPUを使ったHP3000シリーズとFOCUSマイクロプロセッサを使ったHP 9000シリーズがありました。HPはこれらの非PC互換機をPA-RISCによって統合しようと試みました。

Precision Architectureは1986年に登場し、当初は32本の32ビット整数レジスタと16本の64ビット浮動小数点レジスタを搭載していました。しかし、浮動小数点レジスタの数が性能に影響を与えることが判明し、バージョン1.1で32本に倍増されました。このアーキテクチャの設計には、Allen Baum、Hans Jeans、Michael J. Mahon、Ruby Bei-Loh Lee、Russel Kao、Steve Muchnick、Terrence C. Miller、David Fotland、William S. Worleyらが携わりました。

PA-7000シリーズ

初期のPA-RISCチップは32ビットで、最初の実装であるTS1はTTLチップを組み合わせてCPUを構成していました。その後、VLSIを使ったマルチチップ方式になり、NMOSプロセスとCMOSプロセスのものが製造されました。1980年代終盤には、これらの初期PA-RISCチップがHP 3000シリーズの930と950に採用され、これらのマシンは「Spectrum」と呼ばれました。OSにはMPE/iXが搭載され、HP 9000シリーズもPA-RISCプロセッサを導入し、OSにはHP-UXが採用されました。

PA-RISCに移植された他のOSには、Mach、Linux、OpenBSD、NetBSD、NEXTSTEP、そして未リリースのWindows NTがありました。

PA-RISCの特徴として、ほとんどのシリーズがL2キャッシュを持たず、代わりに大きな一次キャッシュを使用していた点が挙げられます。ただし、PA-7100LCとPA-7300LCはL2キャッシュを搭載していました。また、PA-7100LCで初めて導入されたマルチメディア命令（SIMD）「Multimedia Acceleration eXtensions (MAX)」もPA-RISC独自の機能でした。

PA-8000シリーズ

1996年にはISAが64ビットに拡張され、「PA-RISC 2.0」と名付けられました。積和演算が追加され、浮動小数点を多用するアルゴリズムの性能向上が図られました。MAX SIMD拡張も引き続き搭載され、マルチメディアアプリケーションの性能向上に貢献しました。最初のPA-RISC 2.0の実装は、1996年1月にPA-8000としてリリースされました。

PA-8000は10個の機能ユニットを持ち、先進的なパイプラインシステムを搭載していました。命令キャッシュを長期保持用と短期保持用に分割するという特徴もありました。1997年にリリースされたPA-8200は、PA-8000とほぼ同じでしたが、分岐予測機能の改善、TLBミス率の低減、大容量高速キャッシュの搭載が行われました。

PA-8500では、1.5MBの一次キャッシュをチップ上に組み込み、大幅な性能向上を実現しました。また、DDRバスを導入し、最大2GB/sのメモリ転送速度を実現しました。分岐予測のための履歴テーブルは2048エントリに拡張され、TLBも160エントリに拡張されました。

PA-8600はPA-8500の高クロック版で、擬似LRU命令キャッシュ入れ替えポリシーを採用しています。PA-8700はさらに高クロック化され、2.25MBの一次キャッシュを搭載し、擬似LRU命令キャッシュ入れ替えポリシーとデータプリフェッチ機能を備えています。

PA-8800（コードネームMako）は、2つの独立したマクロプロセッサを1つのダイに統合し、1つのチップで2ウェイのSMPを構成しました。各プロセッサは1.5MBの一次キャッシュを持ちますが、HPは一次キャッシュのみというポリシーを撤廃し、32MBの外部L2キャッシュをサポートしました。外部バスには、6.4GB/sのItanium2のバスが採用され、PA-RISCとItaniumで共通のサーバデザインが採用されました。

PA-8900はPA-8800に類似していますが、L2キャッシュを64MBまで拡張し、キャッシュエラー検出や訂正機能も強化されました。これがPA-RISCシリーズの最後のマイクロプロセッサとなりました。

HPの方針として、PA-RISCは高性能ではあったものの、周辺システムを含めたシステムとしての販売に限定されたため、MIPSのように広く普及することはありませんでした。PA-RISCは既にその役割を終え、MIPSのように組み込みプロセッサとして残ることもありません。

モデルの変遷

（具体的なモデルの変遷表などは、この記事では省略されています。）

脚注・出典

（脚注や出典に関する情報は、この記事では省略されています。）

外部リンク

OpenPA.net：PA-RISCチップとコンパイラに関する情報
PA-RISC Linux：PA-RISC向けLinux移植に関するサイト
PA8800 Risc Processor の概要 : LostCircuits
RISC'>各種PA-RISCプロセッサの画像: chipdb.org

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