Thiết kế CPU là gì?

Thiết kế đơn vị xử lý trung tâm (CPU) là thiết kế của một khía cạnh quan trọng của máy tính.Thiết kế thường được thực hiện bởi một kỹ sư thiết kế máy tính chuyên về CPU.Nhìn chung, bước đầu tiên của thiết kế CPU là quyết định các ưu tiên thiết kế là gì và mục tiêu nào sẽ đạt được với CPU.Thiết kế CPU mới có thể mất tới năm năm, đôi khi dài hơn và tổng chi phí của thời gian thiết kế có thể dao động trong hàng chục triệu đô la Hoa Kỳ (USD).Các chi phí này khác nhau tùy thuộc vào loại CPU, có thể từ CPU hiệu suất cao đến cấp thấp cho các thiết bị nhúng và các mô hình mục đích chung. Một vài lĩnh vực thiết kế CPU phải luôn được giải quyếtLập trình viên có thể sử dụng.Nếu không có bộ hướng dẫn, các lập trình viên không thể phát triển các chương trình chạy trên máy tính bằng CPU nhất định.Bộ hướng dẫn chỉ định rất nhiều thông tin cơ bản, chẳng hạn như cách đọc và ghi dữ liệu và nơi đặt những thứ cụ thể như bộ nhớ. Một phần không thể thiếu của thiết kế CPU đang thiết kế biểu diễn vật lý của phần cứng.Vì việc thiết kế CPU là một quá trình phức tạp, tốn thời gian, thường cần sử dụng trình mô phỏng máy tính để trực quan hóa tất cả các phần cứng được tạo mẫu.Trong hầu hết các trường hợp, nhiều nhà thiết kế CPU làm việc cùng nhau về khía cạnh này của thiết kế CPU. Một trong những bước cuối cùng của thiết kế CPU được gọi là kiểm tra quy tắc thiết kế.Mục đích của quá trình này là để đảm bảo rằng thiết kế CPU thỏa mãn các quy tắc kỹ thuật được sử dụng để đảm bảo chip được sản xuất hiệu quả.Sản xuất không phải là một quá trình hoàn hảo, vì vậy thường có các biến số và hành động không chính xác.Thiết kế của chip phải có khả năng chịu được một số lỗi trong quá trình sản xuất nhưng vẫn hoạt động đúng. Một số mục tiêu thiết kế phổ biến tồn tại khi thiết kế CPU mới và thường có nhiều hơn một mục tiêu cho CPU nhất định.Đôi khi một nhà thiết kế muốn tạo ra một CPU có thể làm nhiều hơn với ít hơn.Mục tiêu có thể không phải là tạo ra một CPU nhanh hơn nhiều so với các thiết kế hiện tại, nhưng để tạo ra một tiêu chuẩn nhất định rẻ hơn hoặc tiết kiệm năng lượng hơn.Trong các trường hợp khác, mục tiêu thực sự có thể là xây dựng CPU nhanh hơn mà không liên quan đến chi phí hoặc sử dụng điện.Một loại mục tiêu thiết kế khác có thể là xây dựng CPU hoạt động tốt hơn khi được sử dụng trong tính toán song song hoặc hiệu quả hơn với các loại quy trình nhất định.