El R4600 , cuyo nombre en código era "Orion", es un microprocesador desarrollado por Quantum Effect Design (QED) que implementaba la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) MIPS III . Como QED era una empresa de diseño que no fabricaba ni vendía sus diseños, el R4600 fue licenciado primero a Integrated Device Technology (IDT), y más tarde a Toshiba y luego a NKK . Estas empresas fabricaron el microprocesador y lo comercializaron. El R4600 fue diseñado como una estación de trabajo de gama baja o un microprocesador integrado de gama alta. Entre los usuarios se encontraban Silicon Graphics, Inc. (SGI) para su estación de trabajo Indy y DeskStation Technology para sus estaciones de trabajo Windows NT . El R4600 fue fundamental para que el Indy tuviera éxito al proporcionar un buen rendimiento de los números enteros a un precio competitivo. En sistemas integrados, los usuarios destacados incluyeron a Cisco Systems en sus enrutadores de red y a Canon en sus impresoras.
IDT fue la primera empresa en fabricar y enviar el R4600. IDT produjo el primer silicio en agosto de 1993. La primera pieza fue una pieza de 100 MHz anunciada en octubre de 1993. En marzo de 1994 en CeBIT , IDT anunció una pieza de 133 MHz. Ambas se fabricaron en un proceso CMOS de 0,65 μm y requerían una fuente de alimentación de 5 V. NKK anunció su versión del R4600, el NR4600, a mediados de 1994. El primer NR4600 fue una pieza de 100 MHz fabricada en un proceso de 0,5 μm que utilizaba una fuente de alimentación de 3,3 V.
El R4600 tenía un diseño simple; era un procesador escalar que emitía hasta una instrucción por ciclo a su canalización de enteros o unidad de punto flotante (FPU). La mayoría de las instrucciones de enteros tienen una latencia y un rendimiento de un solo ciclo, excepto las multiplicaciones y divisiones. Las multiplicaciones, de 32 y 64 bits, tienen una latencia de ocho ciclos y un rendimiento de seis ciclos. Las divisiones tienen una latencia y un rendimiento de 32 ciclos para enteros de 32 bits y una latencia y un rendimiento de 61 ciclos para enteros de 64 bits.
La FPU no estaba segmentada para ahorrar área de matriz y, por lo tanto, costos. Esta característica restringió severamente el rendimiento de punto flotante del R4600, pero no impidió su éxito en computadoras de gama baja o aplicaciones integradas donde el rendimiento de números enteros era más importante. Las sumas de precisión simple y doble tienen una latencia y un rendimiento de cuatro ciclos. Las multiplicaciones de precisión simple y doble están parcialmente segmentadas y tienen una latencia de ocho ciclos y un rendimiento de seis ciclos. Las divisiones de precisión simple tienen una latencia y un rendimiento de 32 ciclos, mientras que las divisiones de precisión doble tienen una latencia y un rendimiento de 61 ciclos. Las raíces cuadradas tienen una latencia y un rendimiento de un ciclo menor que las instrucciones de división comparativas.
El R4600 utiliza la unidad de punto flotante para realizar no sólo multiplicación y división de punto flotante, sino también multiplicación y división de números enteros. [1]
El R4600 tenía cachés asociativos de conjuntos bidireccionales de 16 kB para instrucciones y datos. Admitía una caché L2, pero no tenía hardware integrado para controlarla, lo que requería lógica externa, ya sea un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC) personalizado o un chipset, para la caché. La caché residía en el bus SysAD y se compartía con la interfaz externa. El bus SysAD tiene 64 bits de ancho y puede funcionar a velocidades de reloj de hasta 50 MHz para un ancho de banda máximo de 400 MB/s. La interfaz externa del R4600 no admitía multiprocesamiento . El R4600 necesita recibir tres señales de reloj para generar los distintos relojes.
SGI ofreció un diseño de referencia en forma de módulo UltraP, dirigido a fabricantes de equipos originales (OEM) , que permitía que los procesadores R4600 y R4400 funcionaran en sistemas diseñados para el procesador Pentium de Intel empleando lógica de traducción de bus. Como se anunció originalmente, el módulo incluía procesadores Pentium y R4600, y se utilizaba el Pentium para la inicialización y el arranque en DOS, y luego se seleccionaba el Pentium o el R4600 para ejecutar un sistema operativo. Las versiones posteriores ofrecían la posibilidad de cambiar entre sistemas operativos que se ejecutaban simultáneamente. [2]
El R4650 fue un derivado del R4600 anunciado el 19 de octubre de 1994. Tenía instrucciones personalizadas para mejorar el rendimiento de las aplicaciones de procesamiento de señales digitales (DSP) de punto fijo . Una versión de menor costo del R4650, el R4640, se anunció el 27 de noviembre de 1995. Tenía una interfaz externa de 32 bits, en lugar de 64 bits. El 16 de septiembre de 1997, se introdujeron las versiones de 150 y 180 MHz de ambos microprocesadores. En cantidades de 10.000, los R4640 de 150 y 180 MHz tenían un precio de 30 y 39 dólares cada uno, respectivamente. Los R4650 de 150 y 180 MHz tenían un precio de 60 y 74 dólares, respectivamente. El R4650 también estaba disponible en velocidades de 133 y 167 MHz.
Estas versiones del procesador R4600 se utilizaron en algunos juegos arcade producidos por Namco (por ejemplo, Time Crisis II que se ejecutaba en el hardware System 23 de Namco ). El R4640 fue utilizado por WebTV Networks para sus clientes ligeros de WebTV durante los primeros años de su vida. Las CPU R4640 fabricadas por IDT se utilizaron en los decodificadores WebTV Classic originales fabricados por Sony y Philips Magnavox en 1996, así como en la mayoría de los decodificadores WebTV Plus antes de que WebTV Networks cambiara a los procesadores RM5230 a fines de 1998. Casi al mismo tiempo, los decodificadores Classic también comenzaron a fabricarse con procesadores R4640 de NKK en lugar de IDT.
El R4700, también llamado "Orion", era un derivado del R4600 adaptado a un proceso CMOS de 0,5 μm. El R4700 estaba disponible en versiones de 100, 133, 150, 175 y 200 MHz. El RV4700 tiene una tensión de alimentación reducida de 3,3 V en lugar de 5,0 V.