HP Saturn

HP Saturnとは、1980年代にヒューレット・パッカード社によって開発された、関数電卓あるいは小型コンピューター向けの、4bitマイクロプロセッサのシリーズである。

Saturnは旧機種の電卓に使われたNutファミリープロセッサの後継品として開発された。
最初のSaturn CPUは、1984年に発売されたHP-71Bハンドヘルドコンピューター（日本のポケットコンピュータに類似）に搭載された。
その後、新規バージョンのCPUがHP 48 シリーズ関数電卓に特に多く搭載されるようになった。
HP 49/50 シリーズでも、最初期のモデルには同様にSaturn CPUが搭載された。しかし2003年に、NECの工場が技術的理由でSaturnプロセッサの製造をすることができなくなっため、同年発売されたHP 49g+からは、ARM920T（ARMv4Tアーキテクチャ）をコアとした Samsung S3C2410 プロセッサを使うように設計が変更され、Saturn CPU（Apple series ）をソフトウェアでエミュレーションするようになった。

2000年に発売されたHP 39GとHP 40Gは、Saturn CPUを搭載した最後の電卓になった。
Saturnエミュレータを搭載した最後の電卓は、2006年に発売されたHP 39gs、HP 40gs、HP 50gの3機種、ならびにhp 48gIIの2007年版であった。
特にHP 50gは、Saturnエミュレータを搭載した電卓の中で最も遅くまで製造されていた。サムスン電子がHP 50g用のARMプロセッサの製造を中止したため、2015年にHP 50gも製造中止になった。

アーキテクチャ 
Saturnアーキテクチャはデータの基本単位がニブル(4bit)単位である。1ニブルで1桁のBCD(二進化十進数)を保持できる。

Saturnマイクロプロセッサは64bitと20bitのハイブリッドCPUのように見えるが、4bit CPUのような動作をする。プログラム上でニブル(4bit)単位のデータを扱い、ニブル(4bit)単位のアドレスシステムを使うからである。

メインレジスタのA,B,C,Dとスクラッチレジスタ（一時記憶用）のR0,R1,R2,R3,R4は64bit幅であるが、データレジスタのD0とD1は20bitである。

外部アクセス時の論理的な4bitデータフェッチは8bitの物理フェッチに自動的に変換される。つまりプログラム上はニブル(4bit)単位アクセスをしても実際には8bitでアクセスし、そのうちの4bitだけを使う。

物理的に説明すると、最下位のアドレスビットが1byte(8bit)中の上位ニブル(4bit)なのか下位ニブル(4bit)なのかを示しているので、実際には19bitのバイト単位アドレス空間しかないことになる。

Saturnの64bitレジスタフォーマット：

s:正負符号、m:仮数、x:指数、w:ワード、b:バイト

Satrunは4つの汎用レジスタ(A,B,C,D)と5つのスクラッチレジスタ(R0-R4)を持っており、それらは64bit幅である。汎用レジスタのデータはニブル単位でアクセスすることができる。一方、スクラッチレジスタはロードとストアしかできない。

その64bitレジスタ(つまり16ニブル)は、1ニブルの正負符号、12桁（12ニブル）の仮数部、そして3桁（3ニブル）の指数部（範囲は±499）で構成されたBCD浮動小数点数を格納することができる。直接的な2進数表現の代わりにBCD（二進化十進数）を使うと、2進数/10進数変換時の丸め誤差を回避できるという利点がある。

メモリ使用効率を最適化するためにSaturnのアドレスはニブル単位である。3つのポインタレジスタ（プログラムカウンタ含む）とアドレスデータパスは20bit幅である。このため、Saturnアーキテクチャは1Mニブル = 512 KBをアドレスできる。

HP 48GXのように512 KBを越えるアドレスが必要な場合はバンク切替が使われる。

HP 48S/SX と HP 48G/GX シリーズにおいて、Saturn CPUコアはより複雑なチップセットの一部として組込まれている。

Saturn搭載チップセットと利用製品 
最初のSaturn CPUという名前はチップ全体を指していた。後にチップはSaturn CPUとメモリだけでなく周辺回路も搭載するようになったので、チップセットになった。各チップセット毎に搭載している周辺回路なども異なるので、各チップセットはコード名で区別されるようになった。

チップセットのコード名はルイス・クラーク探検隊の隊員にちなんだコード名を付けられている。HP 48S/SXの場合、ウィリアム・クラークにちなんでコード名はClarkeである。HP 48G/GXの場合、クラークの従僕にちなんでコード名はYorkeである。旧機種のHP-28Sの場合は、ルイス・クラーク探検隊のメリウェザー・ルイスにちなんでLewisというコード名であった。

出典

参考文献 
 
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外部リンク 
 Summary information in the Museum of HP Calculators

CPU
マイクロプロセッサ
Saturn
ヒューレット・パッカードの製品