CPU設計とは何ですか？

中央処理装置（CPU）の設計は、コンピューターの重要な側面の設計です。 この設計は通常、CPUに特化したコンピューター設計エンジニアによって実行されます。 一般に、CPU設計の最初のステップは、設計の優先順位とCPUで達成すべき目標を決定することです。 新しいCPUの設計には最大5年、場合によってはそれ以上かかることがあり、設計期間の総コストは数千万米ドル（USD）に及ぶ可能性があります。 これらのコストはCPUの種類によって異なります。CPUの種類は、組み込みデバイスや汎用モデル向けの高性能CPUからローエンドCPUまでさまざまです。

プログラマが使用できる命令セットの統合など、CPU設計のいくつかの領域に常に対処する必要があります。 命令セットがないと、プログラマーは特定のCPUを使用してコンピューターで実行するプログラムを開発できません。 命令セットは、データの読み書き方法やメモリなどの特定のものの場所など、多くの基本情報を指定します。

CPU設計のもう1つの不可欠な部分は、ハードウェアの物理的表現の設計です。 CPUの設計は複雑で時間のかかるプロセスであるため、通常、コンピューターシミュレーターを使用してプロトタイプのハードウェアをすべて視覚化する必要があります。 ほとんどの場合、多くのCPU設計者は、CPU設計のこの側面で協力します。

CPU設計の最終ステップの1つは、設計ルールチェックと呼ばれます。 このプロセスの目的は、CPU設計が、チップが効果的に製造されていることを確認するために使用される技術的なルールを満たしていることを確認することです。 製造は完全なプロセスではないため、通常、変数と不正確なアクションがあります。 チップの設計は、製造中のいくつかのエラーに耐えることができる必要がありますが、それでも適切に動作します。

新しいCPUを設計する場合、いくつかの一般的な設計目標が存在し、多くの場合、特定のCPUには複数の目標があります。 設計者は、より少ないリソースでより多くのことを実行できるCPUを作りたいことがあります。 目標は、既存の設計よりもはるかに高速なCPUを作成することではなく、安価またはエネルギー効率の高い特定の標準を作成することです。 他の場合では、実際の目的は、コストや電力の使用に関係なく、より高速なCPUを構築することです。 別のタイプの設計目標は、並列コンピューティングで使用する場合、または特定のタイプのプロセスでより効率的に使用する場合により適切に動作するCPUを構築することです。