Hva er CPU-design?

Sentral prosesseringsenhet (CPU) er utformingen av et viktig aspekt av en datamaskin. Designet utføres vanligvis av en datamaskindesigningeniør som spesialiserer seg på CPUer. Generelt er det første trinnet i CPU-design å bestemme hva designprioriteringene er og hvilke mål som skal oppnås med CPU. Å designe en ny CPU kan ta opptil fem år, noen ganger lenger, og de totale kostnadene for designperioden kan variere i titalls millioner amerikanske dollar (USD). Disse kostnadene varierer avhengig av CPU-type, som kan variere fra høy ytelse til lite slutt-CPUer for innebygde enheter og generelle modeller.

Noen få prosjekter innen CPU-design må alltid tas opp, inkludert integrering av et instruksjonssett som programmerere kan bruke. Uten et instruksjonssett er ikke programmerere ikke i stand til å utvikle programmer som kjører på en datamaskin ved hjelp av en gitt CPU. Instruksjonssettet spesifiserer mye grunnleggende informasjon, for eksempel hvordan du skal lese og skrive data og hvor spesifikke ting som minne er plassert.

En annen integrert del av CPU-design er å designe den fysiske representasjonen av maskinvaren. Siden design av en CPU er en komplisert, tidkrevende prosess, er det vanligvis nødvendig å bruke en datasimulator for å visualisere all den prototype maskinvaren. I de fleste tilfeller jobber mange CPU-designere sammen om dette aspektet av CPU-design.

Et av de siste trinnene i CPU-design kalles designregelkontroll. Hensikten med denne prosessen er å sikre at CPU-designet tilfredsstiller tekniske regler som brukes for å sikre at brikken er produsert effektivt. Produksjon er ikke en perfekt prosess, så det er vanligvis variabler og upresise handlinger. Utformingen av en brikke må tåle noen feil under produksjonen, men fortsatt fungere som den skal.

Noen vanlige designmål eksisterer når du designer en ny CPU, og det er ofte mer enn ett mål for en gitt CPU. Noen ganger ønsker en designer å lage en CPU som kan gjøre mer med mindre. Målet er kanskje ikke å lage en CPU som er mye raskere enn eksisterende design, men å produsere en viss standard som er billigere eller mer energieffektiv. I andre tilfeller kan målet faktisk være å bygge en raskere CPU uten hensyn til kostnader eller strømbruk. En annen type designmål kan være å bygge en CPU som fungerer bedre når den brukes i parallell databehandling eller mer effektivt med visse typer prosesser.