中央处理单元(CPU)设计是计算机设计的一个重要方面。设计通常由专门从事CPU的计算机设计工程师进行。一般来说,CPU 设计的第一步是确定设计优先级以及 CPU 要实现的目标。设计新的 CPU 可能需要长达五年,有时甚至更长的时间,并且设计期间的总成本可能高达数千万美元 (USD)。这些成本取决于 CPU 的类型,范围从高性能到低端 CPU,适用于嵌入式设备和通用模型。
必须始终解决 CPU 设计的一些领域,包括指令集的集成程序员可以使用。如果没有指令集,程序员就无法开发在使用给定 CPU 的计算机上运行的程序。指令集规定了很多基本信息,比如如何读写数据以及具体的东西在哪里等内存位置。
CPU 设计的另一个组成部分是设计硬件的物理表示。由于设计 CPU 是一个复杂且耗时的过程,因此通常需要使用计算机模拟器来可视化所有原型硬件。在大多数情况下,许多 CPU 设计人员在 CPU 设计的这一方面一起工作。
CPU 设计的最后步骤之一称为设计规则检查。此过程的目的是确保 CPU 设计满足用于确保芯片有效制造的技术规则。制造并不是一个完美的过程,因此通常存在变量和不精确的操作。芯片的设计必须能够承受制造过程中的一些错误,但仍无法正常运行。<图>A中央处理单元 (CPU)。
设计新 CPU 时存在一些常见的设计目标,并且对于给定的 CPU 通常有多个目标。有时,设计人员希望制造出一款事半功倍的 CPU。我们的目标可能不是制造比现有设计更快的 CPU,而是制定更便宜或更节能的特定标准。在其他情况下,目标可能确实是构建更快的 CPU,而不考虑成本或功耗。另一种类型的设计目标可能是构建一种在并行计算中使用时效果更好或在某些类型的进程中更有效地运行的 CPU。
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