CPU设计
CPU 设计是指设计中央处理器(CPU)的工程学，是计算机硬件(设计)[註 1]的一部分,它是计算机工程和电子工程中的一个分支.
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细节 [编辑]
CPU设计关注：
CPU为高性能需求设计.可能需要为每个项目的定制设计，以实现变频而设计, 耗电量, 和芯片面积.
为性能较低的需求设计的CPU可能实施:
在CPU设计中包括的一般逻辑为：
用来实现逻辑设备类型包括:
- TTL 小规模集成 逻辑芯片 - 已不被使用
- 可编程阵列逻辑 和 可编程逻辑器件 - 已不被使用
- 射极耦合逻辑 (ECL) 门阵列 - 已不普遍
- CMOS 门阵列 - 已不被使用
- CMOS ASICs - 今天常用，它们非常常用以致单词 ASIC 并不用于CPU
- 现场可编程逻辑门阵列 (FPGA) - 常见于软微处理器，多少需要 可重配置计算
CPU设计计划大致上有这些主要工作:
- 程序员可见指令集, 各种微架构的实现
- 在ANSI C/C++或者SystemC的体系研究和性能建模
- 高层综合 (HLS) 或 RTL (例如逻辑) 执行
- RTL 验证
- 关键速度相关部件（缓存、寄存器、算数逻辑单元）电路设计
- 逻辑综合 或逻辑门层设计
- 进行时序分析 以确认所有逻辑和电路将以特定频率运行
- 物理设计，包括 平面规划, 逻辑门 布局与布线
- 检查 RTL，逻辑门层，晶体管层及物理层表示相符
- 检查 信号完整性，芯片可制造性
通过重新设计CPU核心，来获得更小的裸片面积，有助于实现以上目标中的几个。
微架构的概念 [编辑]
研究课题 [编辑]
性能分析和基准测试 [编辑]
因为现在针对各种CPU的基准测试有太多,并在迅猛发展. 最著名的基准是SPECint和SPECfp的基准测试标准性能评估组织和ConsumerMark benchmark developed by the Embedded Microprocessor Benchmark Consortium EEMBC.
需测量的地方包括:
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.
市场情况 [编辑]
研发新的,高端的CPU是一个代价沉重的命题.
例如,一般地电脑工程师年薪在每年25万美元左右. 这包括工资，福利，CAD工具，电脑，办公场地租金等. 假设设计CPU需要100名工程师，那么该项目需要4年.
总支出 = $250,000 / 工程师数/年 x 100 工程师数 x 4 年 = $100,000,000 美元.
上述金额只是一个例子.现代通用CPU的设计团队有几百个团队成员.
There are several different markets in which CPUs are used. Since each of these markets differ in their requirements for CPUs, the devices designed for one market are in most cases inappropriate for the other markets.
通用计算 [编辑]
高端经济型处理器 [编辑]
在1984年, 大多数高性能的CPU需要四到五年的发展
科学计算 [编辑]
嵌入式设计 [编辑]
经济型嵌入式处理器 [编辑]
CPU设计的研究与教育 [编辑]
微处理器内核 [编辑]
对于嵌入式系统，高性能往往并不考虑功耗的问题。这一点，使用处理器时，它可以完全实现逻辑合成技术。 这些合成的处理器，可以实现在一个很短的时间量内，处理速度更快.
注释 [编辑]
参考文献 [编辑]
出处 [编辑]
书籍 [编辑]
- Hwang, Enoch. Digital Logic and Microprocessor Design with VHDL. Thomson. 2006. ISBN 0-534-46593-5.
- Processor Design: An Introduction
外部链接 [编辑]
