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

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.

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,可以实现更快的处理速度。

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]