O que é design de CPU?

O design da unidade de processamento central (CPU) é o design de um aspecto importante de um computador. O design é geralmente realizado por um engenheiro de design de computadores especializado em CPUs. Em geral, a primeira etapa do design da CPU é decidir quais são as prioridades do design e quais objetivos devem ser alcançados com a CPU. O design de uma nova CPU pode levar até cinco anos, às vezes mais, e o custo total do período de design pode variar entre dezenas de milhões de dólares dos Estados Unidos (USD). Esses custos variam de acordo com o tipo de CPU, que pode variar de alto desempenho a CPUs de baixo desempenho para dispositivos incorporados e modelos de uso geral.

Algumas áreas do design da CPU sempre devem ser abordadas, incluindo a integração de um conjunto de instruções que os programadores podem usar. Sem um conjunto de instruções, os programadores não conseguem desenvolver programas executados em um computador usando uma determinada CPU. O conjunto de instruções especifica muitas informações básicas, como ler e gravar dados e onde estão localizadas coisas específicas, como memória.

Outra parte integrante do design da CPU é projetar a representação física do hardware. Como projetar uma CPU é um processo complicado e demorado, normalmente é necessário usar um simulador de computador para visualizar todo o hardware prototipado. Na maioria dos casos, muitos designers de CPU trabalham juntos nesse aspecto do design da CPU.

Uma das etapas finais do design da CPU é chamada verificação de regras de design. O objetivo deste processo é garantir que o design da CPU atenda às regras técnicas usadas para garantir que o chip seja fabricado de forma eficaz. A fabricação não é um processo perfeito; portanto, normalmente existem variáveis ​​e ações imprecisas. O design de um chip deve ser capaz de suportar alguns erros durante a fabricação, mas ainda funcionar corretamente.

Existem alguns objetivos comuns de design ao projetar uma nova CPU, e geralmente há mais de um objetivo para uma determinada CPU. Às vezes, um designer quer criar uma CPU que possa fazer mais com menos. O objetivo pode não ser fabricar uma CPU muito mais rápida que os projetos existentes, mas produzir um determinado padrão que seja mais barato ou com maior eficiência energética. Em outros casos, o objetivo pode realmente ser construir uma CPU mais rápida, sem levar em consideração o custo ou o uso de energia. Outro tipo de objetivo de design pode ser construir uma CPU que funcione melhor quando usada em computação paralela ou de forma mais eficiente com certos tipos de processos.