MPF: Toshiba 800-MHz-MIPS-CPU mit eDRAM

Vor allem in PDAs, Spielekonsolen, Navigationssystemen und Set-Top-Boxen sieht Toshiba Bedarf für eine schnelle Ein-Chip-Lösung. Genügend Rechenleistung soll bei Toshibas SoC der TX99-Prozessor aus eigenem Hause bereitstellen. Der 64-Bit-MIPS-Core taktet mit 800 MHz und verfügt über großzügig dimensionierte Caches: je 32 KByte L1-Cache für Daten und Befehle sowie eine 256 KByte fassende zweite Cache-Stufe. Durch den großen L2-Cache will Toshiba 30 bis 50 Prozent Performance-Gewinn gegenüber aktuellen MIPS64-Implementationen erreichen.

Der TX99-Core basiert auf einer siebenstufigen Pipeline und kann die Befehle auf zwei Integer-Ausführungseinheiten sowie eine SIMD-Unit mit dem MIPS-3D-ASE-Befehlssatz aufteilen. Die MIPS-3D-Unit berechnet 35 Millionen Polygone/s und erreicht 3,2 GFlops/s im Maximum. Der TX99-Core besitzt einen mit 400 MHz getakteten Prozessorbus. Damit soll die CPU eine Bandbreite von 6,4 GByte/s erreichen.

Der TX99-Core ist direkt mit einem schnellen Cross-Bar-Switch verbunden. An diese Schaltzentrale ist zum einen der Grafik-Controller angeschlossen, der direkt auf die 32 MByte embedded DRAM zugreifen kann. Das eDRAM ist dabei als VRAM organisiert. Durch die Integration des Grafikspeichers auf dem Chip erreicht Toshiba eine Pixel-Fillrate von 2,4 GPixel/s. Lösungen mit externem Speicher schaffen laut Toshiba nur maximal 0,9 GPixel/s. Durch die Kombination der hohen Core-Taktfrequenz und eDRAM soll Toshibas SoC-Lösung beim MPEG2-Dekodieren über zehn Mal so schnell sein wie ein 200-MHZ-MIPS64-Prozessor ohne integrierten Grafikspeicher.

An den zentralen Cross-Bar-Switch ist beim TX99-SoC ein Speicher-Controller für FC-DRAM und DDR II angeschlossen. Die Peripherie-Controller des SoC sind über den internen AHB-Bus mit dem Cross-Bar-Switch verbunden. Toshibas System-on-Chip bietet unter anderem USB- und IEEE1394-Unterstützung. Externe Peripherie steuert der SoC über einen mit 66 MHz getakteten PCI-Bus an.

Die Fertigung des TX99-basierenden SoC mit eDRAM erfolgt in Toshibas 90-nm-Prozess. Erste Samples des 800-MHz-SoC soll es im zweiten Quartal 2003 geben. Ende 2004 soll es den TX99-SoC mit 1,2 GHz Taktfrequenz geben. Bei diesem Produkt wird ein L3-Cache mit eDRAM integriert sein. Die Fertigung plant Toshiba dann in einem 65-nm-Prozess. (cvi)