معالج XAP

استُخدم معالج XAP1، الذي صُمم عام 1994، في عدد من مشاريع الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات اللاسلكية وأجهزة الاستشعار في شركة كامبريدج كونسلتانتس. كان معالجًا صغيرًا جدًا، يتكون من 3000 بوابة، ويعتمد على بنية هارفارد ، ويعمل بمعالج 16 بت، مزودًا بناقل بيانات 16 بت وناقل تعليمات 18 بت، وكان مُصممًا لتشغيل البرامج المخزنة في ذاكرة القراءة فقط (ROM) المدمجة. وكانت البيانات والتعليمات تُعنون كلٌ على حدة بواسطة ناقل عناوين منفصل 16 بت .

كان معالج XAP2، وهو معالج دقيق أكثر تطورًا طُوّر وأُطلق عام 1999، مُعتمدًا على بنية هارفارد، واستخدم مسارات بيانات 16 بت، ما شكّل تحسينًا ملحوظًا مقارنةً بسابقيه. كما اعتمد عرض تعليمات 16 بت، وهو عرض أكثر شيوعًا، ما عزز توافقه مع حلول تخزين البرامج مثل ذاكرة الفلاش وأنواع الذاكرة الخارجية الأخرى، وبالتالي وسّع نطاق استخدامه في مختلف الأجهزة الإلكترونية. وقد تم استيعاب البرامج الكبيرة بواسطة ناقل عناوين 24 بت للتعليمات، وناقل عناوين 16 بت للبيانات. كان XAP2 معالجًا يتكون من 12000 بوابة، ويدعم المقاطعات، ويحتوي على سلسلة أدوات برمجية تتضمن مُترجم لغة C ومُجمّع XAPASM للغة التجميع الخاصة به. كما استُخدم XAP2 في تصميمات الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات ( ASIC) لشركة Cambridge Consultants، ووُفّر أيضًا لشركات أشباه الموصلات الأخرى كنواة ملكية فكرية لأشباه الموصلات .

اعتمدت ثلاث شركات تصميم أشباه موصلات، انبثقت من شركة كامبريدج كونسلتانتس، تقنية XAP2: شركة CSR plc (كامبريدج سيليكون راديو) هي المزود الرئيسي لرقائق البلوتوث للهواتف المحمولة وسماعات الرأس؛ وشركة Ember Corporation هي مورد رائد لرقائق Zigbee؛ وشركة Cyan Technology تُورّد وحدات تحكم دقيقة تعمل بتقنية XAP2 . ونتيجةً لذلك، وبالتزامن مع تراخيص أخرى ومشاريع ASIC التابعة لشركة كامبريدج كونسلتانتس، يوجد الآن أكثر من مليار معالج XAP قيد الاستخدام في جميع أنحاء العالم.

كان XAP3 معالجًا تجريبيًا 32 بت، صُمم في شركة كامبريدج كونسلتانتس عام 2003. وقد تم تحسينه لتنفيذ دوائر متكاملة خاصة بالتطبيقات (ASIC) منخفضة التكلفة واستهلاك الطاقة، باستخدام تقنيات تصنيع أشباه الموصلات CMOS الحديثة . وتم تحسين مجموعة التعليمات لتتوافق مع مُترجم GNU GCC لتحقيق كثافة عالية للتعليمات البرمجية. كان XAP3 أول معالج من كامبريدج كونسلتانتس يستخدم بنية فون نيومان مع مساحة عناوين مشتركة منطقيًا للبرنامج والبيانات. ويمكن أن تكون ذاكرة البرنامج الفعلية من نوع فلاش أو ذاكرة EPROM قابلة للبرمجة لمرة واحدة أو ذاكرة SRAM. وقد بُسّط تصميم الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) باستخدام ذاكرة واحدة، حيث لم تكن هناك حاجة لتحديد التقسيم بين البرنامج (التعليمات) والبيانات مسبقًا أثناء التصميم. وقد أنتجت مجموعة تعليمات XAP3 مع مُترجم GCC كثافة عالية جدًا للتعليمات البرمجية. أدى ذلك إلى تقليل حجم ذاكرة البرنامج، مما قلل من تكلفة وحدة الشريحة واستهلاك الطاقة.

في عام 2005، استدعت متطلبات المشروع تطوير معالج جديد ذي 16 بت، هو XAP4، المصمم ليحل محل XAP2، آخذًا في الاعتبار الخبرة المكتسبة من XAP3 والمتطلبات المتطورة لتصميمات الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC). يتميز XAP4 بصغر حجمه، حيث يتكون من 12000 بوابة، ويعمل بناقل فون نيومان ، وهو معالج ذو 16 بت قادر على الوصول إلى 64  كيلوبايت من الذاكرة للبرامج والبيانات والأجهزة الطرفية. يوفر XAP4 كثافة عالية للتعليمات البرمجية، إلى جانب أداء جيد يصل إلى 50 مليون تعليمات في الثانية (MIPS) وفقًا لتقنية دريستون عند تشغيله بتردد 80 ميجاهرتز. صُمم XAP4 للاستخدام في تطبيقات الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) أو المتحكمات الدقيقة الحديثة القادرة على معالجة البيانات الواقعية التي يتم التقاطها بواسطة محول تناظري رقمي (ADC) أو مصادر مماثلة. يدعم المعالج دقة معظم محولات ADC دون تحمل عبء معالج ذي 32 بت. توفر XAP4 أيضًا مسارًا للترقية من معالجات 8 بت، مثل 8051 ، في التطبيقات التي تتطلب أداءً وحجم برنامج أكبر، ولكنها لا تستطيع تبرير تكلفة وعبء معالج 32 بت. سجلات XAP4 (جميعها 16 بت) هي: 8 سجلات للأغراض العامة، وعداد البرنامج، ومؤشر المتجهات، وFLAGS، وINFO، وBRKE، و2 نقطة توقف. تعليمات XAP4 هي 16 و32 بت. تعتمد سلسلة تجميع XAP4 على GNU GCC وBinutils. 

بدأ تطوير نسخة موسعة من هذه البنية في عام 2006، وأسفر عن معالج XAP5 الذي أُعلن عنه في يوليو 2008. يُعد XAP5 معالجًا 16 بت مزودًا بناقل عناوين 24 بت، مما يُمكّنه من تشغيل البرامج من ذاكرة تصل سعتها إلى 16 ميجابايت. يُنفذ كل من XAP4 وXAP5 باستخدام خط أنابيب تعليمات  ثنائي المراحل ، مما يُحسّن أداءهما إلى أقصى حد عند تشغيلهما بترددات منخفضة. يُناسب هذا التصميم متطلبات الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) الصغيرة منخفضة الطاقة، حيث يُقلل من حجم المعالج (يستخدم لب XAP5 18000 بوابة منطقية)، كما يُلائم التصاميم التي تعمل بترددات منخفضة نسبيًا لتقليل استهلاك الطاقة الديناميكي للدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيقات، وتشغيل البرامج مباشرةً من ذاكرة الفلاش أو ذاكرة OTP ذات زمن الوصول البطيء. تتراوح سرعات الساعة النموذجية لمعالج XAP5 بين 16 و100 ميجاهرتز على عملية تصنيع 0.13 . يتميز XAP5 بخصائص تصميمية فريدة تجعله مناسبًا لتنفيذ البرامج من ذاكرة الفلاش، بما في ذلك مؤشر متجه ونافذة ترجمة العناوين، مما يسمح بتنفيذ البرامج في مكانها ونقلها بغض النظر عن موقع تخزينها في الذاكرة الفعلية. سجلات XAP4 (16 و24 بت) هي: 8 سجلات للأغراض العامة، وعداد البرنامج، ومؤشر متجه، وFLAGS، وINFO، وBRKE، و4 نقاط توقف. تعليمات XAP5 هي 16 و32 و48 بت. تعتمد سلسلة تجميع XAP5 على GNU GCC وBinutils. 

XAP6 معالج 32 بت ^{[ 4 ]} ، أُطلق عام 2013. يتميز بنفس بنية التحميل والتخزين الموجودة في XAP4 وXAP5، ولكنه يستخدم سجلات 32 بت وحافلات 32 بت للبيانات والعناوين. يحتوي XAP6a على مسار تعليمات ثلاثي المراحل . وكما هو الحال مع جميع معالجات XAP، تم تحسين XAP6 ليكون منخفض التكلفة واستهلاك الطاقة وسهل التحقق. صُمم XAP6 خصيصًا لدوائر ASIC الصغيرة منخفضة الطاقة، ويُقلل من حجم المعالج (يستخدم لب XAP6 30,000 بوابة منطقية). سجلات XAP6 (جميعها 32 بت) هي: 8 سجلات للأغراض العامة، وعداد البرنامج، ومؤشر المتجهات، والمؤشر العام، وFLAGS، وINFO، وBRKE، و4 نقاط توقف. تعليمات XAP6 هي 16 و32 و48 بت. تعتمد سلسلة تجميع XAP6 على GNU GCC وBinutils.