私はRP1のドキュメントを読んだ。

新しいRaspberry Pi 5の最も注目すべき特徴の1つは、Raspberry Piのフラッグシップ製品に初めて自社設計のシリコンチップであるRP1が搭載されたことです。この記事では、RP1の要点を説明し、何が革命的なのかをお伝えしたい。

残念ながら、この記事は "RP1のすべて "に相当するものではない。

その代わりに、彼らは 90ページのドラフト・データシート RP1の基本的な部分を説明する。

では、RP1の歴史から始めよう。

歴史

つまりRP1は、ラズベリーパイで最も長く続いている社内シリコンプロジェクトなのだ。だから「RP」と呼ばれている。1“.

Raspberry Pi 5の発表の中で、Eben Uptonはこう書いている。"2016年から開発が進められているRP1は、Raspberry Piでこれまで取り組んできたプログラムの中で、最も長く、最も複雑で、（$1500万という）最も高価なプログラムです。"

それは ロングラン, 最も複雑としています。 最も高い プログラムだ。

しかし、ラズベリーパイがリリースした最初の自社開発シリコンではない。RP2040はPicoとPico Wに搭載されているマイクロコントローラーだ。

ラズベリー・パイ社内では、誰もがRP1のことを「プロジェクトY」と呼んでいた。

では、RP1がどのようなものなのかを見ていこう。

特徴

以前のモデルでは、基本的にすべてのI/Oはメインプロセッサーに統合されていた。

RP1の主なアイデアは、I/Oをメインプロセッサー（この場合はBroadcom BCM2712）から分離することだ。つまり、Raspberry Pi 5のI/O機能の大部分を担うサウスブリッジなのだ。

これにはさまざまな効果があり、そのひとつがメイン・プロセッサーの微細化である。すでに取り上げたように、BCM2712は16nmプロセス・ノードである。

一方、RP1自体は40nmプロセス・ノードである。

これにより、メインプロセッサーはより複雑なタスクに集中できる。

そのため、BCM2712は最も速いインターフェイスを引き継ぎ、遅いインターフェイスはRP1に残す。次のセクションで詳しく説明する。

しかし、RP1とBCM2712の2つのチップは連携し、4レーンのPCIe 2.0バスで接続される。これは高速な接続だが、両者の間に多少のレイテンシが発生するのは避けられない。

RP1の内部スペックに目を向けてみよう。

参考のためにRP1のダイアグラムの写真を下に載せておく。

つまり、RP1には、Arm Cortex-M3アーキテクチャに基づく2つのプロセッサ・コア（図左上の赤いボックス内のCortex M3 0とCortex M3 1）が搭載されている。

また、8チャンネルのDMAコントローラーを搭載しており、チップは最大8つの異なる周辺機器のデータ転送を同時に管理できる。

このチップには3つのPLLが内蔵されています：独立したビデオ・クロックとオーディオ・クロックを生成する2つのフラクショナルN PLLと、システム・クロックを生成する1つの整数PLLです。

RP1はまた、500kSPSで動作する12ビット分解能、5入力の逐次近似アナログ・デジタル（ADC）コンバータを備えており、4つの外部入力と1つの内部温度センサを備えています。

下図を見ると、左下に「Shared SRAM 128bit 64kB) 4x 4kx32」と書かれた黄色いボックスがあることに気づくだろう。これは、BCM2712とRP1の両方のバス・マスターからアクセス可能な64kBのメモリ部分があることを意味している。

このメモリーには4つのブロックがあり、各ブロックは4キロバイトで構成され、一度に32ビットのデータ転送ができる。

最後に、RP1 には DMA ペース用に設定できるタイムベース・ジェネレーターがある。タイムベース・ジェネレーターは、主にDMAのペーシングとGPIO入力イベントの安定化のために使用されます。

これがデータシートに掲載されているRP1の内部構造図である：

この写真では、RP1がどのように動作するのかが大体わかりますが、どの周辺機能を制御しているのかもわかります。

ペリフェラル・コントロール

右側には、下から順に以下のものが見える：GPIO、USB 3 PHY、USB 2 PHY、USB 3 PHY、USB 2 PHY、MIPI DPHY、MIPI DPHY、VDAC、RGMII。

そのため、RP1はGPIOピンと関連するペリフェラル・インターフェースを制御する：SPI、UART、i2C、PWM、i2S。デルタ・シグマPWMオーディオ出力も制御するが、ラズベリーパイ5にはオーディオジャックがないため、典型的なアナログ・オーディオは得られない。

また、USB 2.0およびUSB 3.0ポートも制御し、各ホスト・コントローラがダウンストリームのUSB 2.0およびUSB 3.0ポートを管理します。データシートによると、これは「すべてのダウンストリームポートが独立した無制限の帯域幅を持つ」ことを意味します。

リアム・フレイザーによれば、「PCIeリンクの帯域幅のおかげで、USB 3ポートを両方ともフル帯域幅で動作させることができるはずです」。これはRaspberry Pi 4からの大きなアップグレードだ！

RP1は、DSIとCSI-2をサポートする4レーンのMIPIトランシーバーを担当する。

PAL/NTSCとVGAをサポートする3チャンネルのビデオ・デジタル・アナログ・コンバーターを搭載している。

そして最後に、ギガビット・イーサネットMACを制御するのもRP1の責任だ。

この時点で、PIOについて気になっているかもしれない。残念なことに、RP1のすべてのドキュメントが公開されていないため、現時点ではわからない情報がたくさんある。

分かっているのは、RP1のPIOブロックはRP2040とは少し動作が異なるということだ。つまり、（RP2040のように）4つのステートマシンを持つ1つのPIOブロックがある一方で、FIFOの深さは2倍になっている。ルーク・レンのコメントをご覧ください：

つまり、現時点で分かっているのは周辺機器のコントロールだ。

時間が経てば、RP1に関するかなりの情報が発表されるに違いないからだ。

デメリット

RP1のクールな点についていくつか話してきたが、まったくバラ色のベッドというわけではない。

まず第一に、RP1のPIOはRP2040とは動作が異なります。フィルからのコメントをご覧ください：

I/OコントローラーをメインSoCから分離することのもう一つの欠点は、ある程度のレイテンシーが発生することだ。

データシートによれば、このレイテンシは「設計上のリンク幅と速度で通常1μs」であり、「ビットバッシュ・プロトコルなど、高速だがタイムリーな書き込みシーケンスに依存するアプリケーションや、ピンの状態変化に素早く反応する必要があるアプリケーション」にとっては問題となりうる。

未来はどうなるのか？

大きな疑問のひとつは、ラズベリーパイがRP1を単体で販売するかどうかだ。結局のところ、 RP2040は別売り.数日前のコメントで、Raspberry PiのAlasdair Allanは次のように答えていた：

もちろん、それは偏向である可能性もあるし、RP1を別に期待すべきではないという純粋な答えである可能性もある。この質問に関しては、時間が経ってみなければわからない。

RP1を別売りにしてくれたら最高だと思う。

ジェフ・ギアリングが提案した最も興味深い選択肢のひとつだ：

もしかしたらラズベリーパイは、RP1チップとPCIeボードの両方を提供してくれるかもしれない！

様子を見るしかない。

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結論

RP1の要点は以上だ。

冒頭で強調したように、この情報の一部は変更される可能性があります。Raspberry Piがより永続的なドキュメントをリリースしたら、必ず新しい記事を掲載します。

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