Arquitectura de la computadora: ¿Es necesario tener experiencia en ingeniería eléctrica para convertirse en diseñador de CPU?

Answer 1

No creo que sea un requisito absoluto. Ayuda a tener conocimiento periférico ya que hay varios aspectos en el diseño del procesador. En términos muy generales, hay un aspecto de arquitectura, un aspecto de circuito y un aspecto de proceso para diseñar una CPU. Si optamos por lo intrínseco, incluso se requiere experiencia en ingeniería mecánica para diseñar el disipador térmico de la CPU. Los ingenieros de proceso en los centros de fabricación para fabricar la CPU en silicio real necesitan conocimientos en física de semiconductores, tecnología de fabricación y posiblemente ciencia de materiales. Todo depende de qué tan profundo quieras ir por la madriguera del conejo.

La arquitectura de computadora o microprocesador es donde un graduado en informática debe sentirse como en casa. Debido a que esto implica una gran cantidad de simulación de puntos de referencia, codificando cualquier innovación y probándola contra puntos de referencia para ver cómo su idea genial impactó el rendimiento, el consumo de energía y muchas otras métricas. Aquí se pueden aplicar muchas ideas de SO, redes, diseño de compiladores y sistemas distribuidos, con el único propósito de ofrecer el máximo rendimiento al menor costo.

Sin embargo, si eres del tipo curioso, querrás saber todo sobre cómo funciona una CPU. Y esa es una buena dirección, ya que tener conocimiento de la tecnología de soporte también lo ayudará a ser un mejor arquitecto de computadoras.

Answer 2

Como opinión, no diría que es necesario, pero podría ser útil.

Cuando se trata de la física newtoniana básica, tenemos un conjunto estándar de ecuaciones. A medida que sube la escala a Velocidad de la luz, estas ecuaciones se extienden fuera de toda proporción, y a medida que avanza hacia el nivel Cuántico nuevamente se enfrenta a distorsiones en la dirección opuesta, o en algunos casos conjuntos de ecuaciones completamente nuevos.

Si se coloca “Ingeniería eléctrica” ​​en un entorno doméstico doméstico (en oposición a “Ingeniería eléctrica industrial” para grandes equipos pesados), los detalles a los que se presta más atención cambiarán.

En el entorno industrial, donde las cargas eléctricas serán pesadas y duraderas, se prestará más atención al tamaño del conductor eléctrico.

En el entorno del hogar, muchos fabricantes engañarán. Aquí en Australia, el hervidor eléctrico estándar tiene una capacidad de 240 VCA 10 A (2400 vatios), sin embargo, muchos de estos electrodomésticos logran escapar con un cable de 7.5 A en lugar de 10 A. El incentivo es ahorrar dinero. Se salen con la suya porque un hervidor de agua es un aparato de uso breve y el cable puede soportar 10 A durante unos minutos. Por otro lado, si ese cable se daña, haré un exceso de ingeniería y gastaré el extra para reemplazarlo con un cable de 15 A porque no me gusta la idea de que los cables de alimentación se calienten.

Este tipo de pensamiento no va a funcionar dentro del entorno de construcción de una CPU donde se desea una conductividad máxima a través de un material mínimo y espacios de aislamiento cada vez menores. Cuando mira un temporizador NE555 en su paquete DIL de 8 pines, contiene aproximadamente 25 transistores y no es raro, en estos días de superminiaturización, que las personas usen componentes discretos para reproducir el NE555 para educación y experimentación.

Cuando se compara eso con una CPU con más de 500 pines y varios miles de transistores en menos espacio, no es algo que se va a reproducir en una placa de prueba más pequeña que una manzana. Recuerde que el chip “expuesto” moderno tiene aproximadamente el tamaño de una uña y debe estar en contacto directo con un disipador térmico o todo el humo mágico escapará en menos de un segundo.

Esto requiere pensar en el extremo opuesto del espectro, por lo que sugiero que sería útil pero no del todo necesario.

Answer 3

Supongo que depende, ya que realmente no verás a los graduados de Ciencias de la Computación haciendo investigación de semiconductores, pero supongo que te refieres al diseño más “de nivel superior”, como en la forma en que el flujo de información va de una unidad de CPU a otra, por lo que sigue siendo bastante nivel bajo.
En ese caso, lo más probable es que tenga que aprender algo de Verilog o VHDL o algún otro lenguaje de descripción de hardware, ya que si bien se ve similar en C u otros lenguajes, los conceptos detrás son bastante diferentes, y no he visto cursos de informática centrados en hardware lenguajes de descripción tanto. La depuración de dicho lenguaje es diferente ya que se realiza mirando formas de onda que representan las señales en el procesador a lo largo del tiempo (por ejemplo, Modelsim es un software que simula Verilog y VHDL y se ve así: ModelSim – Simulación avanzada y depuración – podría considerarlo el equivalente de un compilador)
Lo más probable es que necesite familiarizarse con los FPGA (arreglos de compuerta programables en campo), ya que eso es lo que se utiliza para simular procesadores en desarrollo a una velocidad más razonable y al mismo tiempo tener una sólida comprensión de la lógica digital, como las puertas y los tiempos involucrados.
He visto a graduados en informática aprender estos conceptos y comenzar su carrera como diseñadores de CPU, por lo que definitivamente es posible seguir ese camino.

Sin embargo, otra área para la que los graduados en informática estarían bien ubicados en el área de diseño de CPU es el nivel del compilador, ya que cada vez que se realiza un cambio importante en la arquitectura del procesador, el compilador tendrá que cambiarse y optimizarse para que su La experiencia en software está muy bien valorada.

Answer 4

Ya no. Los cursos introductorios de ingeniería informática generalmente se centrarán en la arquitectura de la CPU y probablemente asignarán a los estudiantes a crear los suyos en un lenguaje de descripción de hardware como VHDL. Una comprensión sólida de la lógica digital es muy importante.

Dicho esto, es práctico aprender los conceptos básicos de la ingeniería eléctrica si alguna vez desea trabajar en sistemas integrados u otras aplicaciones que no están relacionadas con la arquitectura de la CPU.

Answer 5

No solo la ingeniería eléctrica, también debe tener un profundo conocimiento de la física cuántica y la ciencia de los materiales para diseñar una CPU por su cuenta. No todos los ingenieros eléctricos obtendrán el conocimiento y la oportunidad de diseñar una CPU, ya que la tecnología es muy avanzada y requiere grandes inversiones y equipos de científicos de muchos campos para trabajar en paralelo. Y, por supuesto, la informática es imprescindible pero no suficiente para superar todos los desafíos de diseño.