處理器設計
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，它是計算機工程和電子工程中的一個分支。
細節[編輯]
處理器設計關注：
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：
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:
- TTL 小規模集成 邏輯芯片 - 已不被使用
- 可編程陣列邏輯 和 可編程邏輯器件 - 已不被使用
- 射極耦合邏輯 (ECL) 門陣列 - 已不普遍
- CMOS 門陣列 - 已不被使用
- CMOS ASICs - 今天常用，它們非常常用以致單詞ASIC並不用於CPU
- 現場可編程邏輯門陣列 (FPGA) - 常見於軟微處理器，多少需要可重構計算
處理器設計計劃大致上有這些主要工作:
- 程序員可見指令集, 各種微架構的實現
- 在ANSI C/C++或者SystemC的體系研究和性能建模
- 高級綜合 (HLS) 或 RTL (例如邏輯) 執行
- RTL 驗證
- 關鍵速度相關部件（緩存、寄存器、算數邏輯單元）電路設計
- 邏輯綜合 或邏輯門層設計
- 進行時序分析 以確認所有邏輯和電路將以特定頻率運行
- 物理設計，包括布局、布線、版圖設計
- 檢查 RTL，邏輯門層，晶體管層及物理層表示相符
- 檢查 信號完整性，芯片可製造性
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[編輯]
研究課題[編輯]
性能分析和基準測試[編輯]
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和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[編輯]
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[編輯]
高端經濟型處理器[編輯]
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[編輯]
嵌入式設計[編輯]
經濟型嵌入式處理器[編輯]
處理器設計的研究與教育[編輯]
微處理器內核[編輯]
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。
注釋[編輯]
參考文獻[編輯]
出處[編輯]
書籍[編輯]
- Hwang, Enoch. Digital Logic and Microprocessor Design with VHDL. Thomson. 2006 [2012-04-07]. ISBN 0-534-46593-5. （原始內容存檔於2008-10-12）.
- Processor Design: An Introduction
外部連結[編輯]
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維基教科書中的相關電子教學：Microprocessor Design |
