Co to jest konstrukcja procesora? (Ze zdjęciami)

Konstrukcja jednostki centralnej (CPU) to projekt ważnego aspektu komputera. Projekt jest zwykle przeprowadzany przez inżyniera komputerowego specjalizującego się w procesorach. Ogólnie rzecz biorąc, pierwszym krokiem w projektowaniu procesora jest określenie priorytetów projektowych i celów, które należy osiągnąć za pomocą procesora. Projektowanie nowego procesora może potrwać do pięciu lat, czasem dłużej, a całkowity koszt okresu projektowania może wynosić dziesiątki milionów dolarów amerykańskich (USD). Koszty te różnią się w zależności od rodzaju procesora, który może wahać się od wysokiej wydajności do niskiej klasy procesorów dla urządzeń wbudowanych i modeli ogólnego przeznaczenia.

Należy zawsze zająć się kilkoma obszarami projektowania procesora, w tym integracją zestawu instrukcji, z którego mogą korzystać programiści. Bez zestawu instrukcji programiści nie są w stanie tworzyć programów, które działają na komputerze przy użyciu danego procesora. Zestaw instrukcji określa wiele podstawowych informacji, takich jak sposób odczytu i zapisu danych oraz gdzie znajdują się określone rzeczy, takie jak pamięć.

Kolejną integralną częścią projektowania procesorów jest projektowanie fizycznej reprezentacji sprzętu. Ponieważ projektowanie procesora jest skomplikowanym i czasochłonnym procesem, zazwyczaj konieczne jest użycie symulatora komputerowego do wizualizacji całego prototypowanego sprzętu. W większości przypadków wielu projektantów procesorów współpracuje nad tym aspektem projektowania procesorów.

Jednym z ostatnich etapów projektowania procesora jest sprawdzanie reguł projektowych. Celem tego procesu jest zapewnienie, że konstrukcja procesora spełnia zasady techniczne zastosowane w celu zapewnienia efektywnej produkcji układu. Produkcja nie jest procesem idealnym, więc zazwyczaj występują zmienne i nieprecyzyjne działania. Konstrukcja układu musi być w stanie wytrzymać niektóre błędy podczas produkcji, ale nadal działać poprawnie.

Podczas projektowania nowego procesora istnieją pewne wspólne cele projektowe, a dla danego procesora często występuje więcej niż jeden cel. Czasami projektant chce stworzyć procesor, który może zrobić więcej za mniej. Celem może nie być wykonanie procesora znacznie szybszego niż istniejące konstrukcje, ale stworzenie określonego standardu, który będzie tańszy lub bardziej energooszczędny. W innych przypadkach celem może być rzeczywiście zbudowanie szybszego procesora bez względu na koszty i zużycie energii. Innym rodzajem projektu może być zbudowanie procesora, który będzie działał lepiej, gdy będzie używany w obliczeniach równoległych lub bardziej wydajnie w przypadku niektórych rodzajów procesów.