NEC V20 CPU: XTに少し活力を
NEC V20 CPU: A bit of pep for an XT (dfarq.homeip.net)
要約
NEC V20は、Intel 8088互換で若干高速なCPUでした。1980年代から1990年代にかけてニッチな存在でしたが、特にマザーボード交換が非現実的な場合に、パワーユーザー向けの安価なアップグレードとして人気がありました。今日では、レトロコンピューティング愛好家にとって、当時の正しい（period-correct）アップグレードとして人気があります。NECは1986年9月22日に裁判でIntelに勝訴し、販売への道が開かれました。
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NEC V20 CPU: XTにちょっとした活気を
NEC V20は、Intel 8088互換で若干高速なCPUでした。1980年代から1990年代にかけてニッチなCPUでしたが、特にマザーボードの交換が非現実的な場合に、パワーユーザー向けの安価なアップグレードとして支持されていました。今日では、当時の雰囲気に合ったアップグレードとして、レトロコンピューティング愛好家の間で人気があります。1986年9月22日、NECは裁判でIntelに勝訴し、販売への道が開かれました。
NEC V20はIntel 8088とピン互換でしたが、いくつかのユニークな前方および後方互換性機能を備えていました。80186命令セットを含み、Intel 8080のエミュレーションも可能で、8088よりも高速でした。
NEC V20のやや波乱に満ちた過去
1982年、NECはIntel 8088の製造ライセンスをセカンドソースとして取得しました。しかし、1984年3月、NECはパフォーマンスを向上させた8088クローンであるV20をリリースしました。8088の2倍以上のトランジスタ数を持ち、2つのデータ転送を同時に実行できたため、実際の8088よりも短時間でより多くの命令を完了できました。
Intelは1984年末に訴訟を起こしました。NECはV20がクリーンルーム設計であると主張しました。最終的にNECは1986年9月22日に勝訴しました。V20を巡る法的な問題は、おそらく大手PCメーカーが手を引く原因となりました。判決が下された頃には、XTクラスのマシンの市場はまだ健全でしたが、XTは低価格マシンであり、8088のトランジスタ数の少なさは、OEM数量では実際の8088の方が安価になることを意味しました。
安価なアップグレードとしてのNEC V20
NEC V20は、マザーボードを交換したくない、またはできない場合に、8088システムにとって安価で簡単なアップグレードです。
NEC V20は、改造なしでIntel 8088ソケットに直接差し込めます。同じクロック速度で動作するIntel 8088よりもわずかに効率的です。これは、NEC V20にアップグレードされたマシンが、アプリケーションに応じて、8088搭載機よりも8%から30%高速に動作することを意味します。ほとんどのアプリケーションでは、改善は約20%です。これは控えめですが、体感できるほどの差かもしれません。V20が8088を改善した点の一つは、乗算と除算をマイクロコードではなくハードウェアで実行できることです。そのため、8088よりも3倍高速に実行できます。
より技術的な詳細については、MartyPCのV20に関する解説をご覧ください。
Checkit 3.0を使用すると、NEC V20にアップグレードされた私のTandy 1000EXは、オリジナルのPC/XTよりも1.53倍高速にベンチマークされました。オリジナルのPC/XTは、7.16 MHzの8088を搭載した標準構成で1.31倍高速に動作します。
NEC V20は、Tandy 1000やIBM PCjrのような非標準マザーボードを使用したマシンや、Leading Edge Model Dのような安価なPC/XTクローンで、優れたプロセッサアップグレードオプションでした。オリジナルのIBM PC/XTやそれに準拠したクローンでは、小型フォームファクタのベビーATマザーボードに交換する方がより高いパフォーマンスが得られましたが、マザーボードの交換にはより多くの費用がかかりました。
今日でも、IBM PCやXT、または互換機で8088をNEC V20に交換することは、人気のアップグレードオプションです。オリジナルのマザーボードを使い続けながらパフォーマンスを向上させることができます。さらに、1984年のヴィンテージパーツを使用した、当時の雰囲気に合ったアップグレードでもあります。そして、当時この交換を行った人もかなりの数いました。これらはeBayで簡単に見つけることができ、価格はチップの年代や地域によって約10～25米ドルです。価格が低いほど、リマークされたチップの危険性が高まります。
NEC V20のバリアント
NEC V20は、5 MHz、8 MHz、16 MHzの速度で利用可能でした。8 MHzバージョンは、4.77 MHzまたは7.16 MHzで動作するPCおよびXTマシンをアップグレードするのに適しています。16 MHzバージョンは、9.54 MHzターボXTクローンに適しています。
V20の部品番号はD70108Cだったため、この名前で呼ばれることもあります。NECには1980年代にこのチップを製造した3つのライセンシーがいました。そのため、Sharp LH70108、Sony CXQ70108、またはZilog Z70108を見つけた場合、それらはすべて機能的に同じチップです。
V20HLは、オリジナルのよりも低発熱の、やや新しいリビジョンです。
YouTubeでレトロコンピューター愛好家がV20にヒートシンクを取り付けているのをよく見かけますが、実際にはそれほど必要ありません。特に後期のV20HLバリアントではそうです。チップはそもそも低発熱で、PCアプリケーションでは常に定格速度よりも低い速度で動作しています。ヒートシンクは何も害はありませんが、やりすぎです。
何がポイントか？
IBM PC 5150やXT 5160にNEC V20をインストールしても、それは依然としてIBMです。より高速なマザーボードがXTに適合するとしても、そうするとそれはもはやIBMではありません。V20を使用すると、CPU以外のすべて、つまりオリジナルのマザーボードとオリジナルのBIOSを維持したまま、わずかに高速に動作させることができます。そして、モッドを元に戻す必要がある場合も簡単です。数分で8088をCPUソケットに戻すことができます。
PCjrやTandy 1000では、NEC V20は、マシンの強化されたグラフィックスとサウンドを補完する、わずかに高速なCPUを提供します。Sierraの一部の後期タイトルは、標準の8088ではパフォーマンスが悪く、このブーストの恩恵を受けます。Tandy 1000 TXやTLを286搭載で使えば、より良いパフォーマンスが得られます。しかし、それを見つける必要があります。8088ベースのTandy 1000の方がより多く出回っていました。
NEC V20のもう一つの利点は、286を要求すると言われているネットワークドライバーのいくつかが、V20でも動作することです。XTクラスのマシンをネットワーク化してソフトウェアのロードを容易にしたい場合、これは役立ちます。
そして、XTマザーボードがGLaBIOSのようなサードパーティ製BIOSを使用できる場合、V20用に最適化されたビルドを入手して、その追加命令を使用してシステム全体のパフォーマンスを向上させることができます。
XT IDEインターフェースの高速化
XT IDEインターフェースを持っていて、それにコンパクトフラッシュカードを使用している場合、V20 CPUをインストールし、XT IDE BIOSをV20/80186命令で再コンパイルすると、IDEアクセスが約90%高速化されます。Tandy 3 in 1カードを使用している場合、Rob Krenickiはすでに適切なV20最適化BIOSを構築して提供しています。私のTandyでは、ディスクスループットが毎秒約250Kから約500Kに向上しました。
したがって、ソフトウェア実行時のメリットは一貫しないかもしれませんが、NEC V20は、少なくともXT IDEを使用している場合、ロード時間の短縮に非常に顕著な影響を与えます。そして、誰もがロード時間の短縮を好みます。
Intel 286の代替としてのNEC V20
NEC V20はIntel 80186命令セットを実装しています。186はPC互換機でのCPUとしての使用は限定的でした（Intel 80186 CPU: なぜ誤解されているのか）、そのため今日のレトロPC界ではマイナーなチップです。後続の286や386プロセッサははるかに人気があり、長持ちしました。しかし、286プロセッサを要求すると主張するソフトウェアの多くは、実際には8086と186の命令しか使用しないため、V20は286との互換性が reasonably にあります。
V20は286ほど高速ではありません。これは、8088の8ビットデータバスに制限されているためでもあります。7.16 MHzで動作するV20のベンチマークは、6 MHzの286を搭載したオリジナルのIBM PC/ATの約半分です。しかし、少なくとも以前は動作しなかった一部のソフトウェアを実行できるようになります。
そのソフトウェアの1つが、Windows 95に同梱されていたMS-DOSエディターです。Windows 95版のDOSエディターは、QBASIC実行ファイルに依存しないため、DOS 6.22版よりも小さく高速です。また、DOS 5およびDOS 6で出荷されたバージョンが使用した8086命令ではなく、80186命令でコンパイルされています。そのため、8088では動作しませんが、NEC V20では問題なく動作します。そして、DOS 6.22版よりも明らかに高速です。したがって、Windows 95 PCからedit.exeをDOSディレクトリにコピーすることで、V20ベースのDOS PCを少し使いやすくすることができます。
1980年代および1990年代のNEC V20
IBMやTandyのような大手PCベンダーは、Intel 8088やAMDやSiemensのような正規のセカンドソースプロバイダーに固執しました。しかし、1980年代後半には、工場出荷時にV20プロセッサが搭載されたXTクローンボードを見つけることは難しくありませんでした。これらは、多くのホワイトボックスPCおよびXTクローンに採用されました。これらは、8088よりも高速なものが必要だが286を購入する余裕がなく、良好な後方互換性を求めていた人々にとっての選択肢を提供しました。また、HPはHP 95LXパームトップにV20を使用しました。
パワーユーザーはV20を認識しており、セントルイス地域の数人がV20のIntel 8080互換モードを利用して、PCおよびXTクローンでCP/Mソフトウェアを実行していたことを知っています。
必ずしもどのコンピューターショップでも見つかるものではありませんでした。Computer Shopperの裏表紙のようなものでした。
NEC V20 vs Intel 8088
NEC V20とIntel 8088を比較すると、両チップには明らかな類似点があります。しかし、Intelの承認を得て製造された8088のセカンドソースは多数ありましたが、V20はそのようなものではありませんでした。V20は、Cyrix 6x86プロセッサの精神的な祖先のようなものです。独立してリバースエンジニアリングされ、当時の主要なIntelプロセッサとピン互換性を持ち、より高度な技術が追加されています。UMCもNECのアプローチを試みた企業でしたが、UMCの486はIntelの訴訟で生き残れませんでした。
8088はその時代の最も効率的なCPUではなく、NECはその点を改善しようとしたため、同じクロック速度で動作させた場合にV20は8088よりもわずかに高速です。V20は、競合する有名なチップよりもクロックサイクルあたり約20%多くの作業をこなします。
V20は8088よりも高いクロックレートで動作し、一般的には8、10、16 MHzでしたが、PCアプリケーションでは通常7.16または9.54 MHzでクロックされていました。8088と交換して取り付けると、交換した8088と同じクロック速度で動作し、パフォーマンスの向上は主に効率の改善によるものです。
V20は8088と同様にXTクラスのCPUですが、8088ベースのシステムを持っていて、そのステップに少し弾みをつけたい場合、V20は手頃な価格のアップグレードです。1980年代には手頃な価格でした。そして今日でも容易に入手でき、手頃な価格です。
PC-SprintとNEC V20
1980年代半ば、PC-Sprintと呼ばれるハックが出回っていました。これは、IBM PCまたはXT向けの安価なアクセラレータを作成する無料プロジェクトでした（そして今でもそうです）。オリジナルのCompaq Portableや初期のTandy 1000/1000Aのような、より人気のある互換機でも動作します。理論的には、他のXTクローンマザーボードでも動作する可能性があります。PCまたはXTにPC-Sprintドーターボードを追加し、CPUを交換することで、4.77 MHzではなく7.16 MHzでPCまたはXTを実行できます。これを最初のオーバークロックプロジェクトと呼ぶ人もいますが、実際にはオーバークロックではありません。定格速度で動作するCPUに交換しており、モッドの目的はマザーボード全体を4.77 MHzで動作させることです。
理論的には、標準の8088を7.16 MHzで動作させることも可能でしょう。それはオーバークロックになります。しかし、信頼性は低くなります。
PC-SprintはもちろんV20でも問題なく動作します。V20は8または16 MHzで動作するように設計されているため、7.16 MHzでも全く問題ありません。7.16 MHzでV20を動作させるPCまたはXTは、オリジナルよりも明らかに高速に動作します。50～75%の改善が見られるはずです。6 MHzの286ほど高速ではありませんが、古いマシンの魂を維持しながら、PCまたはXTの使用をより楽しくします。そして、V20と同様に、PC-Sprintモッドは数分で元に戻すことができます。
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David Farquharは、コンピューターセキュリティの専門家、起業家、作家です。1991年からコンピューターについて専門的に執筆しており、レトロコンピューターがまだ新しかった頃から執筆していました。1994年からIT業界で専門的に働き、2013年からは脆弱性管理を専門としています。Security+およびCISSPの認定資格を持っています。現在、週5回ブログを執筆しており、主に1975年から2000年までの期間をカバーするレトロコンピューターとレトロゲームについて書いています。