|
CPU設計とは、コンピュータハードウェア部品であるCPU開発における設計であり、電気工学と計算機工学のサブフィールドである。 == 概要 == CPU設計の中心は以下のような部分である。 # データパス（演算装置とパイプラインなど。実行ユニットを、流れるデータの観点から見たものが「データパス」である） # 制御装置（データパスを制御する論理回路） # メモリ部品（レジスタファイル、キャッシュ） # クロック回路（クロックドライバ、PLL、クロック供給ネットワーク） # パッドトランシーバ回路 # 論理ゲートセルのライブラリ（論理回路の実装に使う） 高性能を求められる市場向けのCPU設計では、動作周波数、消費電力、チップ面積の目標を達成するため、これら全てを独自に設計する必要が生じる場合もある。 低消費電力を求められる市場向けのCPU設計では、以下のようにして実装負担を減らす場合がある。 * 一部を、IP（知的財産のこと）と呼ばれる既存の設計を購入する形で入手する。 * 制御用論理回路の実装技法（CADツールによる論理合成）を他の部分（データパス、レジスタファイル、クロックなど）の実装にも利用する。 CPU設計でよく使うロジックスタイルとしては、以下のものがある。 * 有限状態機械 * マイクロプログラム方式 * プログラマブルロジックアレイ ロジックの実装に使うデバイスの種類は以下の通り。 * TTL集積回路 - チップ数が多量になるため、最近では使わない。 * プログラマブルロジックデバイス - 一時期CPUにも使われた。 * ECLゲートアレイ - 今では一般的ではない。 * CMOSゲートアレイ - 一時期CPUにも使われた。 * CMOS ASIC - 最近では最も一般的。 * FPGA - ソフトプロセッサで一般的。再構成可能コンピューティングでは多かれ少なかれ必須。 CPU設計には、一般に以下のような作業がある。 * プログラマから見える命令セットアーキテクチャの設計。実装は様々なマイクロアーキテクチャで行う。 * アーキテクチャ研究と性能モデリング * RTL設計と検証 * 性能上重要な部分の回路設計（キャッシュ、レジスタ、ALU） * 論理合成または論理ゲートレベルの設計 * タイミング分析（各部分が指定した周波数で動作することの確認） * 論理ゲートの配置と配線などの物理設計 * RTL、ゲートレベル、トランジスタレベル、物理レベル、それぞれの等価性を検証 * デザインルールチェックとシグナルインテグリティのチェック 多くの複雑な電子回路設計と同様、論理の検証（設計にバグが含まれていないことの証明）がCPU開発プロジェクトのスケジュール上、重要な位置を占めている。 CPUアーキテクチャ上の重要な発明としては、キャッシュメモリ、仮想記憶、パイプライン、スーパースケーラ、CISC、RISC、仮想機械、エミュレータ、マイクロプログラム方式、スタックなどがある。 抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア（Wikipedia）』 ■ウィキペディアで「CPU設計とは、コンピュータハードウェア部品であるCPU開発における設計であり、電気工学と計算機工学のサブフィールドである。== 概要 ==CPU設計の中心は以下のような部分である。」の詳細全文を読む スポンサード リンク
|