¿Puede explicar en detalle cómo están diseñados los microprocesadores modernos?

Answer 1

Arjit tiene información correcta sobre el flujo de trabajo del diseño de microprocesadores. Solo quiero agregar que esta pipleline no es necesariamente serial.
Los microprocesadores se basan en tres cosas importantes:
1. Tecnología de fabricación
2. Microprocesador y componentes
3. Abstracción de software

Si la tecnología de fabricación está cambiando, como si estuvieran usando transistores 3D o cambiando el área del chip de 18nm a 14nm, entonces todo el equipo de VLSI tiene que hacer muchas simulaciones, análisis de tiempo y verificación, para que funcione de la manera, se suponía a, cuando la tecnología era de 18 nm o los transistores eran planos.

Los componentes agregan características a un procesador, como el reciente cambio de inteligencia del uso de fpga en su arquitectura, y antes de que quieran agregar más unidades vectoriales para hacer paralelismo de datos, por lo que esta parte del equipo trabaja con microarquitecturas ya existentes y experimenta con buses y ubicación de componentes.

Si considera el primer paso como intradiseño, el segundo paso es interdiseño. Cualquier característica que se agregue a estas dos fases se integrará con las instrucciones de ensamblaje. Entonces el tercer equipo, se integra con los dos primeros equipos.

Sin embargo, al final, hay muchos equipos intra, y muchos equipos inter, y qué combinar es otro problema. Es un problema de optimización, cuya función objetivo puede depender de métricas como potencia, frecuencia, área, etc. o
demandas actuales del mercado.

Answer 2

Cuando se diseña un nuevo microprocesador o unidad de microcontrolador, hay algunos pasos generales que se pueden seguir para hacer que el proceso fluya de manera más lógica.

Los pasos generales para diseñar un nuevo microprocesador son:

1. Determinar las capacidades que debe tener el nuevo procesador.

2. Diseñe la ruta de datos para manejar las capacidades necesarias.

3. Definición del formato de instrucción del código de máquina (ISA).

4. Construya la lógica necesaria para controlar la ruta de datos.

Capacidades de la máquina:

Antes de comenzar a diseñar … debe preguntar por qué está diseñando. ¿Qué hay de nuevo en eso, que otros procesadores no tienen … etc.

Qué tipo de chip está incrustado, un propósito general o cualquier otro …

¿Cuáles son sus limitaciones de recursos, suministro de energía … etc.?

Cuántos conjuntos de instrucciones incluirá …

¿Necesita una interfaz periférica externa?

Qué tipo de operadores utilizas … aritmética, relacional, lógica …

Cuál debería ser su servicio de interrupción …

Debe asegurarse de que sea rentable.

Una vez que sepa que son requisitos … puede continuar.

Diseño de ruta de datos:

Determinamos la arquitectura de ALU, en nuestro procesador como:

• Acumulador
• Apilar
• Registrarse o los tres

Una vez hecho esto, determinaremos el elemento de memoria.

Creando ISA:

En esto debemos considerar,

¿Cuál es la longitud de la palabra máquina …

¿Es el procesador RISC o CISC o …..

Dependiendo de la longitud de las instrucciones, usted elige el tipo de procesador.

Unidad lógica de control de construcción:

Estas unidades se implementan típicamente como una máquina de estados finitos, y podemos intentar mapear el ISA a la unidad de control de una manera lógica.

Finalmente, verificamos nuestro diseño.

Gracias 4 A2A … !!

Answer 3

No puedo decir exactamente la cantidad de personas involucradas en el equipo de diseño, pero el equipo de diseño requiere muchos ingenieros altamente calificados.
Básicamente, el diseño comienza con VLSI donde diseñan los circuitos y los otros bloques de hardware del procesador, después de que se completa la fabricación. El siguiente paso es verificar la conectividad de hardware entre los diversos bloques donde verifican si hay algún cortocircuito. circuito o conexiones incorrectas, si pasa, se pasa a los ingenieros integrados donde trabajan en el nivel del núcleo del software, básicamente significa la primera pieza de software sin la cual la capa de aplicación no puede funcionar.

En estos días, el procesador de teléfono móvil que encontramos en un teléfono inteligente es de arquitectura ARM en general.
En las computadoras usan procesadores de escritorio, que tienen muchas variantes como Haswell, Ironlake, Ivy-Bridge, etc. Los procesadores de escritorio tienen mucha más capacidad de caché y multitarea que el procesador de teléfono móvil.