CPU设计

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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,它是计算机工程电子工程中的一个分支.

细节[编辑]

CPU设计关注:

  1. 数据路径 (如ALU计算管道)
  2. 控制单元:逻辑控制的数据路径
  3. 记忆体元件,如寄存器文件缓存
  4. 时脉电路,如时脉驱动器, PLL, 时钟分配网络
  5. 垫收发器电路
  6. 逻辑门电路的实现[註 2]

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:

  • 购买一些知识产权
  • 使用控制逻辑的实现技术(使用CAD工具等)来实现其他组成部分.

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:

CPU设计计划大致上有这些主要工作:

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]

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

参考文献[编辑]

出处[编辑]

书籍[编辑]

外部链接[编辑]

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参见[编辑]