處理器設計

CPU設計流程

處理器設計是指設計計算機處理器(如中央處理器(CPU))的工程學,是計算機硬件(設計)[註 1]的一部分,它是計算機工程電子工程中的一個分支。

處理器設計示例

細節

處理器設計關注:

  1. 數據路徑 (如ALU計算管道)
  2. 控制單元:邏輯控制的數據路徑
  3. 記憶體元件,如寄存器文件緩存
  4. 時脈電路,如時脈驅動器,PLL,時鐘分配網絡
  5. 墊收發器電路
  6. 邏輯門電路的實現[註 2]

處理器為高性能需求設計。可能需要為每個項目的定製設計以實現變頻

為性能較低的需求設計的處理器可能實施:

  • 購買一些知識產權
  • 使用控制邏輯的實現技術(使用CAD工具等)來實現其他組成部分.

在處理器設計中包括的一般邏輯為:

用來實現邏輯設備類型包括:

處理器設計計劃大致上有這些主要工作:

通過重新設計處理器核心,來獲得更小的裸片面積,有助於實現以上目標中的幾個。

微架構的概念

研究課題

性能分析和基準測試

因為現在針對各種CPU的基準測試有太多,並在迅猛發展。

最著名的基準是SPECint和SPECfp的基準測試標準性能評估組織ConsumerMark benchmark developed by the Embedded Microprocessor Benchmark Consortium EEMBC

需測量的地方包括:

Some of these measures conflict. In particular, many design techniques that make a CPU run faster make the "performance per watt", "performance per dollar", and "deterministic response" much worse, and vice versa.

市場情況

研發新的,高端的處理器是一個代價沉重的命題,例如,一般的電腦工程師年薪在每年25萬美元左右。這包括工資、福利、CAD工具、電腦、辦公場地租金等。假設設計CPU需要100名工程師,那麼該項目需要4年。

總支出 = $250,000 / 工程師數/年 x 100 工程師數 x 4 年 = $100,000,000美元。

上述金額只是一個例子.現代通用處理器的設計團隊有幾百個團隊成員.

通用計算

高端經濟型處理器

在1984年, 大多數高性能的處理器需要四到五年的發展

科學計算

嵌入式設計

經濟型嵌入式處理器

處理器設計的研究與教育

微處理器內核

對於嵌入式系統,高性能往往並不考慮功耗的問題。這一點,使用處理器時,它可以完全實現邏輯合成技術。 這些合成的處理器,可以實現更快的處理速度。

註釋

  1. ^ 此處英文原文為 a component of computer hardware
  2. ^ 原文為:Library (electronics) which is used to implement the logic

參考文獻

出處

書籍

外部連結

參見