H8

いわゆるCISCアーキテクチャで、R0～R7の16ビット汎用レジスタが8本あり、これらはR0H、R0Lなど8ビットレジスタ16本としても使用できる。なお、R7はスタックレジスタである。上位のシリーズではさらに各レジスタを32ビット幅に拡張してER0～ER7としている。

アドレッシングモードが豊富で直交性の高い命令体系を持つ。MC68000にも似ていて、同様に奇数アドレスをワードアクセスすることはできないが、エラーは発生しない。I/O空間はメモリマップドI/O。ロード命令ではソースを先にデスティネーションを後に書き、ビッグエンディアンである。

製品としてはCPUコアにROM、RAM、割り込みコントローラ、タイマ、入出力ポート、シリアルコントローラ(SCI)、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、DMAなどが統合されたパッケージで販売される。I2Cバス、スマートカードインターフェースや液晶コントローラなどを持つシリーズもある。また、ピン配置に互換性のない複数のシリーズに細かく分けられている。パッケージはQFPやPLCCなどの表面実装型が多く、シュリンクDIPなどの挿入型の品種も存在する。

開発環境としては純正のC/C++/アセンブラパッケージおよび統合開発環境HEW（High-performance Embedded Workshop/「Hitachi～」から改称）があるほか、各社からCコンパイラなどが発売されている。GCCでも対応している。

H8は、もともとは1980年代後半に日立が「Hシリーズマイクロコンピュータファミリー」構想のもとに開発したものであり、そのファミリーを8ビットのH8、16ビットのH16、32ビットのH32で構成し、8ビットのH8は制御用途だが、当初はその中でも主にプリンタやコピー機や自動車エンジン制御向けという位置づけであった^[6]。H16もやはり制御用途だが、より大規模な応用製品、主にワードプロセッサやファクシミリや端末用途を、H32はTRONアーキテクチャを採用しワークステーションやミニコン用途を想定していた。^[6]

日立はそれまでモトローラの、MC6800のセカンドソースHD6300シリーズ（HD6301・HD6303等）（及びMC6809を拡張したHD6309（en:Hitachi 6309））、MC68000のセカンドソースHD68000、ザイログのZ80上位互換のHD64180を製造・販売しており、その経験からか、H8はこれらの長所を取り入れた、独自命令セットアーキテクチャとなっている。尚、H16（HD641016）も、68000に強く影響されているがやはり独自のプロセッサであり、MC68000のセカンドソースであるHD68000とは別物である。

「日立対モトローラ事件」では、モトローラがH8とH16について自社特許を侵害しているとして提訴し、一方の日立は68000が日立の特許を侵害しているとして対抗した。最終的にクロスライセンスで決着（事実上の日立勝利）^[7]した。訴訟の対象になった製品はH8とMC68030であるという説明もある^[8]。このの影響もありH16は消滅し、H32はスーパー301条適用がほのめかされた圧力によるTRONプロジェクトの失速の影響で少数の生産に止まった結果、「Hシリーズマイクロコンピュータファミリー」構想の中ではH8のみが残った。

なお、後に同社が開発したSuperHシリーズ（特にSH1とSH2）は、H8とは別の用途、視点から開発され、当初はよりCISC的な仕様を取り入れることも検討されたが、動作クロックやパフォーマンスを考慮しRISC的なマイクロコントローラとしてデザインしたものである。このためHD64180やSuperHシリーズなどとのバイナリの互換性はない^[9]。またルネサス移行後に発売されたR8C/Tinyシリーズは元三菱電機のM16C系統のCPUであり、やはり互換性はない。

H8は組み込み向けのマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ（マイコン）としては世界的に大きなシェアを有する。電子工作用や教材用としてもそれまでのZ80などに代わって、中規模のマイコンとして広く使われていて、秋葉原などでもチップや搭載マイコンボードなどが容易に入手できる。また日立が支援していた「マイコンカーラリー」には古くから使われているほか、レゴのMINDSTORMSにも使われている。

近年はTinyシリーズのようにオンチップ・デバッキングインターフェースを内蔵して、廉価なオンチップ・エミュレータを使用できるシリーズに移行しつつある。また純正開発環境の無償評価版（一定期間経過後、64KBの限定版となる）の配布もWebや雑誌などで積極的に行われている。

プログラミングマニュアルまたはソフトウェアマニュアルとして、以下が発行（いずれも第1版発行時の名称で記載）されており、命令セットアーキテクチャとしては7種類がある。

• H8/500（株式会社日立製作所「H8/500シリーズプログラミングマニュアル」第1版1988年10月）
• H8/300（株式会社日立製作所「H8/300シリーズプログラミングマニュアル」第1版1989年7月）
• H8/300L（株式会社日立製作所「H8/300Lシリーズプログラミングマニュアル」第1版1991年8月）
• H8/300H（株式会社日立製作所「H8/300Hシリーズプログラミングマニュアル」第1版1993年6月）
• H8S/2600、H8S/2000（株式会社日立製作所「H8S/2600シリーズ、H8S/2000シリーズプログラミングマニュアル」第1版1995年3月）
• H8SX（株式会社日立製作所「H8SXプログラミングマニュアル」第1版2003年2月）

H8/500を除き、H8/300L、H8/300、H8/300H、H8S/2000、H8S/2600、H8SXの命令セットはオブジェクトレベルで互換性があり、アセンブラおよびコンパイラは共通である^[10]。H8/500とH8/300は、それぞれ固有の命令を持つものの、基本的にアセンブラソースレベルでコンパチブルとされている（株式会社日立製作所半導体事業部「HITACHI SEMICONDUCTOR NEWS Gain」No.73、1989年3月、p14）。

H8の初期には「RISC指向」といった説明がされていた（株式会社日立製作所半導体事業部「HITACHI SEMICONDUCTOR NEWS Gain」No.73、1989年3月、p13）。当時におけるRISC的な特徴として、H8/300では、2バイト単位可変長命令、汎用レジスタ、レジスタ‐レジスタ間演算、ワードデータ境界などがある。

最後の命令セットアーキテクチャであるH8SXは「ルネサス32ビットCISCマイクロコンピュータ」とされ、命令、データサイズ、アドレッシングモードの直交性が高く、メモリ‐メモリ間の演算も可能であり、ワード（16ビット）、ロングワード（32ビット）データを奇数アドレスから配置可能である^[11]。

シリーズ名は、命令セットアーキテクチャあるいはCPUと対応しており、これに、TinyやSLP（Super Low Power）を組み合わせたシリーズもある。

Tinyシリーズには、H8/300H Tiny、H8S/Tinyが含まれている。SLPシリーズには、H8/300L SLP、H8/300H SLP、H8S SLPがある。

シリーズの上位としてファミリの名称が設けられ、H8ファミリ、H8SファミリおよびH8SXファミリが存在する。これらのファミリは、CPUと内蔵メモリ（ROM、RAM）のアクセス仕様が相違しており、H8ファミリは16ビットデータバス・2ステートアクセス、H8Sファミリは16ビットデータバス・1ステートアクセス、H8SXファミリは32ビットデータバス・1ステートアクセスである。

H8Sファミリは、プログラミングマニュアルでは、H8S/2600とH8S/2000の2つのシリーズとなっているが、製品としては「H8Sファミリ／H8S/2x00シリーズ」（x=1,2,3,4,5,6）と、細かくシリーズを分けている。H8S/2600とH8S/2400シリーズは、H8S/2600CPUを内蔵している。H8S/2200、H8S/2300とH8S/2500シリーズは、H8S/2000CPUを内蔵している。H8S/2100シリーズには、H8S/2000CPUを内蔵した製品とH8S/2600CPUを内蔵した製品がある^[12]。

H8SXファミリには、H8SX/1700、H8SX/1600、H8SX/1500シリーズがある^[13]。

• 8ビット版
  • H8/300 : メモリ空間最大64KB。ページ切り替えはない。H8/500下位互換。
  • H8/300L : H8/300の低電力版。
• 16ビット版
  • H8/500 : メモリ空間最大16MB（マキシマムモード）、レジスタは16ビット幅（R0～R7）。64KB以上のアドレス空間をページレジスタでページ切り替えする。（いわゆるセグメント）
  • H8/300H : メモリ空間を最大16MB（アドバンストモード）に、レジスタを32ビット幅に拡張（ER0～ER7/16・8ビット幅としても使用可）。命令を高速化。外部データバスは8/16ビット切り替え可能。F-ZTAT版もある。H8/300上位互換。
  • H8S/2000 : 基本命令を1クロックに高速化。H8/300H上位互換。
  • H8/300H Tiny : H8/300Hを16ビットコアのままで小ピン化。ノーマルモード（メモリ空間64Kバイト）で動作するシリーズとアドバンストモード（メモリ空間16Mバイト）で動作するシリーズがあり、動作モードは固定。外部バスはない。基本的にF-ZTAT対応。
• 32ビット版
  • H8SX : H8S上位互換。最初の製品はH8SX/1650（動作周波数50MHz（ニュースリリース時には35MHz））である^[14]。H8SX/1720SはH8SX V2 CPU内蔵で、動作周波数は80MHzである。

1996年に、日立製作所が米国アナログ・デバイセズ社に対し、H8/300HのCPUコアをライセンス供与することで合意したとの発表があった^[15]。

2023年現在、ルネサスエレクトロニクス株式会社から、H8/300、H8S、H8SXが、IP製品として提供されている。CPUと周辺機能を組み合わせて、既存のマイコン製品と同等の機能仕様を実現したパッケージとして、H8S/2655、H8/3048、H8/327対応パッケージがある。H8S/2355やH8/338の機能の実現も可能である。ハードウェアとソフトウェアの設計財産を組み合わせた形で保持し、長期にわたる継続的な使用が可能になるとされている^[16]。このIP製品の1つである、H8S C200コア^[17]は、マイコン製品とは別に、2000年代から、FPGA実装可能なソフトマクロとして紹介されている（株式会社ルネサスソリューションズ「RSO技報」No.5、2007年12月、p52「H8S C200コアFPGA評価ボードとPC開発環境の整備」、CQ出版社「デザインウェーブマガジン」No.134、2009年1月号、p129「標準マイコン互換コアをFPGAで使ってみた」）。

また、2023年現在、株式会社マクニカから、H8S C200 IPが提供されている^[18]。これは2014年に株式会社アルティマ（現株式会社マクニカ アルティマカンパニー）から発表されている^[19]。

1. ^ H8はどうなるの ルネサスユーザコミュニティ「かふぇルネ」におけるメーカー担当者の回答より
2. ^ “H8/H8S/H8SX IPセレクションガイド”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年1月12日閲覧。
3. ^ “FPGAマイコンご紹介 ～FPGAにH8Sを組み込もう～”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年2月16日閲覧。
4. ^ “FPGAマイコンの実現”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年1月12日閲覧。
5. ^ “H8/3048のIPをさがしているお客様には、H8S IPをおすすめします”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年2月16日閲覧。
6. ^ ^{a b} “Hシリーズマイクロコンピュータファミリー”. 株式会社日立製作所. 2023年3月24日閲覧。
7. ^ “特許の戦略的活用”. RYUKA国際特許事務所. 2023年3月24日閲覧。
8. ^ “マイコン独立戦争”. 一般社団法人半導体産業人協会歴史館委員会. 2023年3月24日閲覧。
9. ^ SuperH 開発ストーリ
10. ^ “H8SX,H8S,H8ファミリ用C/C++コンパイラパッケージ”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年3月30日閲覧。
11. ^ “H8SXファミリソフトウェアマニュアル”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年3月30日閲覧。
12. ^ “H8Sファミリセレクションガイド”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年2月9日閲覧。
13. ^ “H8SXファミリセレクションガイド”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年2月9日閲覧。
14. ^ “ニュースリリース”. 株式会社日立製作所. 2023年3月30日閲覧。
15. ^ “ニュースリリース”. 株式会社日立製作所. 2023年2月2日閲覧。
16. ^ “H8/H8S/H8SXオリジナルマイコンの実現”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年2月2日閲覧。
17. ^ “H8S CPU サブシステム (H8S C200) IP”. ルネサスエレクトロニクス株式会社. 2023年3月9日閲覧。
18. ^ “H8S C200 IP”. 株式会社マクニカ. 2023年2月2日閲覧。
19. ^ “「H8S C200」互換IPコアをアルティマが開発、アルテラ製FPGA向け”. EE Times Japan. 2023年3月16日閲覧。

• 組み込みシステム
• シーケンス制御

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