Com estan dissenyades CPU?

Uneix-te a la Comunitat

Unitat de processament central ( CPU Disseny ) és el disseny d' un aspecte important d' un ordinador. El disseny normalment es fa servir per un ordinador dissenyador especialitzar-se a les CPU. En general, el primer pas del disseny de la CPU és decidir quines són les prioritats del disseny i quins objectius s'han d'aconseguir amb la CPU. Dissenyar una nova CPU pot tardar fins a cinc anys, de vegades més, i el total del període de disseny pot abastar-se en les desenes de milions de dòlars dels Estats Units (USD). Aquests costos van variar depenent del tipus de CPU, que pot abastar des d'alt rendiment a CPU baixa per als dispositius encastats i models de propòsit generals.

Algunes àrees de disseny de la CPU sempre s'han d'adreçar, incloent la integració d'un conjunt d' instruccions que els programadors poden usar. Sense un conjunt d' instruccions, els programadors no poden desenvolupar programes que s' executin a un ordinador usant una CPU indicada. El conjunt d' instruccions especifica una gran quantitat d' informació bàsica, com ara com com llegir i escriure dades i on es troben les coses específiques com la memòria.

Una altra part integral del disseny de la CPU està dissenyant la representació física del maquinari. Des de dissenyar una CPU és un procés complicat, de pèrdua de temps, normalment és necessari usar un simulador d'ordinador per visualitzar tot el maquinari prototipat. En la majoria de casos, molts dissenyadors de CPU treballen junts en aquest aspecte del disseny de la CPU.

Una de les passes finals del disseny de la CPU s'anomena control de disseny. L'objectiu d' aquest procés és assegurar que el disseny de la CPU satisfà les regles tècniques que s' usen per assegurar- se que el xip es crea efectivament. No és un procés perfecte, així que normalment hi ha variables i accions imprecisives. El disseny d'un xip ha de ser capaç de suportar alguns errors durant la fabricació, però continua operant correctament.

Alguns objectius de disseny comuns existeixen quan es dissenyen una nova CPU, i sovint hi ha més d'un objectiu per a una CPU indicada. A vegades un dissenyador vol fer una CPU que pugui fer més amb menys. L'objectiu no pot ser que una CPU sigui molt més ràpida que els dissenys existents, sinó que per produir un cert estàndard que sigui més barat o més eficient d'energia. En altres ocasions, l'objectiu podria ser crear una CPU més ràpida sense cap mena de cost o ús de poder. Un altre tipus d'objectiu de disseny podria ser construir una CPU millor quan s' usa en informàtica paral· lel o més eficientment amb certs tipus de processos.

Comentaris de discussió

@SrMody: Sobre la segona part del seu article. Això no és necessàriament cert. Fa un temps (jo crec que era Intel·ligència) tenia això que els va passar, on van enviar un xip defectuosos. No obstant això, el que van fer va ser treure les cartes de "rebat" per a noves fitxes lliures als clients. Els van fer fer fer la feina per aconseguir el nou xip. Al cap i a la fi, només havien de substituir el 1 per cent de totes les fitxes de mala fe que venien, que no és una pèrdua de diners.

@Azzza, compartiré la teva sorpresa. Segur que deus haver de passar per una bona quantitat d'escola per dissenyar CPU.

Però, després de tot aquells dissenyadors de CPU escolars són ben recompensats per les seves habilitats. Vaig buscar una mica per Internet i sembla que el salari mitjà per a un enginyer de disseny de la CPU als Estats Units és 79K per any.

Crec que té un sentit perfecte que els diferents de la CPU estan dissenyats per a diferents propòsits. Per exemple, un llibre de xarxes no necessita tanta potència de processament com un ordinador de torre d'alta punta que significa disseny gràfic!

Però estic molt sorprès de la gent que dissenya aquestes coses. Deuen ser capaços de pensar fora de la caixa, per dir-ho així.

@David09 - Sí, hi ha molts viatges en el disseny del processador. Tots aquests recursos són portats a tenir un petit xip.

I per això realment causa una sacsejada a la indústria quan el fabricant de xips descobreix un defecte en el seu xip. Això no passa sovint, però passa, i quan es manté a prop d'un bilió de dòlars en vendes.

@SkyWhisperer - Si alguna vegada heu vist un vídeo de com l'arquitectura del processador està construïda, sabeu que hi ha alguna cosa més que la tecnologia que hi ha implicada allà; xmlvys és un entorn de fabricació completament perfecte.

Una sola partícula de pols pot destruir tot el xip. Així que aquests treballadors han de fer màscares i guants, gairebé com si treballaven en un hospital, i introduiren una habitació neta hèmeticament on treballen amb el xip. És realment sorprenent.

En la meva opinió, no hi ha tal cosa com un simple disseny de CPU. L'arquitectura de la CPU es construeix en un nivell microscòpic; encara m'aixa com es poden embarcar tant circuits i tecnologia a un petit wfer.

Me n'adono que han d'estar utilitzant làsers avançats d'electrons o coses així per fer tot allò tan sofisticat.