微处理器芯片:设计原则、功能和特点
关键的外卖
●了解历史和演变的微处理器芯片。
●更好地理解微处理器领域的电子产品的重要性。
●了解更多关于微处理器芯片设计和功能。
综合通信处理器。
技术,喜欢大自然,不断发展。因此,只有逻辑,存在一个起点,这进化的开始。自然起源的争论一样激烈的明星时刻之前超新星——更不用提这一事实仍没有共识甚至在数百万年的存在。
的技术,我们也有我们的辩论,如微处理器的最早起源。许多领域的电子认为英特尔4比特4004芯片作为全球第一个微处理器。然而,这种说法,有竞争对手,因此,争论的本质。争论不谈,让我们深入研究的起源,特征,功能,和微处理器芯片的设计指导方针。
微处理器的起源
第一个微处理器是复杂的,因为它的起源可以追溯到1940年代。所有电子产品的中心,包括从无线电到超级计算机,存在一个共性。我说的共性晶体管,即电子放大器和开关。所有电子产品使用此功能,因此可以认为,1947年发明标志着现代电子产品开始。
不管微处理器芯片的确切起源的时间和地点,没有讨论其进化的设计、性能和功能。
微处理器芯片设计
相结合的计算机处理器的功能在多个CPU,或单一,ICs和场效应晶体管建筑被称为微处理器。微处理器是一个多才多艺的,基于寄存器,clock-driven数字集成电路,采用二进制数据作为输入。同时,每条指令处理这些数据存储在内存中,并提供二进制结果作为输出。
功能特征而言,一个微处理器包含两个连续的数字逻辑和组合逻辑。利用二进制编码系统,它是通过使用两个数字和符号。一般来说,一个微处理器是计算机系统的关键单元,执行必要的算术和逻辑操作。这些操作通常会包括减法等功能,此外,比较数字,甚至数量各领域之间的转移。
CPU是一个微处理器的功能设计的重要组成部分。我相信你知道,CPU包含一个算术和逻辑单元,控制单元,缓存(记忆)和寄存器。在功能方面,每个组件或部分的CPU都有一个特定的任务。例如,逻辑单元将处理指令,关于操作标准,将其处理订单的指令系统的需求。
微处理器芯片设计继续
如果你正在设计一个新的微处理器或微控制器单元,有一般规则或一个必须遵守的步骤。遵循这些步骤将产生声音和逻辑流程。,像大多数事情在电子产品领域,这些步骤可分为进一步确保设备的设计精度和适当的功能。这些步骤如下:
确定新处理器的能力或需要。
提供一个布局的datapath公司管理所需的功能。
描绘的机器代码指令格式或指令集架构(ISA)。
建立必要的逻辑控制datapath公司。
让我们将这些步骤分解为进一步的细节。
确定微处理器功能
设计需要设计微处理器之前必须确定。这是定义的步骤未来的设计步骤是基于。这需要准确地评估,必须首先回答下列问题:
芯片类型:通用芯片、嵌入式芯片,等等?
设计参数:预算,处理器速度、构建资源、处理器能力的要求吗?
芯片功能:浮点,定点算法,整数,或组合的三个?
操作能力:矢量和标量吗?
配置:独立,还是需要与各种外部设备吗?
中断支持:可接受的中断延迟宽容是什么?
中断响应抖动公差是多少?
芯片支持一组有限的指令或广泛的说明?
注:增加指令数量增加设计困难但它提供易用性和编程。相比之下,更少的指令产生相反的结果,通常会增加编程成本。
芯片的算术运算
乘法
除了
部门
减法
旋转和移动
它的逻辑操作,如不是,或者,也没有XOR等等。
其他基本功能,包括条件(条件)和无条件的跳跃,和堆栈操作(例如,流行,推动)
概述了芯片功能提供方便datapath公司布局和框架。
设计Datapath公司
决定哪些算术逻辑单元(ALU)架构处理器会使用,例如,
寄存器、堆栈、蓄电池或三的组合。
这里的决定将提供对最终的设计最重要的影响。只有在做出这个重要的决定。之后,您可以创建你的记忆元素和制定你的算术逻辑单元。
创建指令集架构
下面是创建指令集架构时注意事项:
处理器是一个RISC(精简指令集计算机),CISC(复杂指令集计算机),或VLIW(很长的指令字)?
定义机器字长。
你将如何解决眼下的价值观?
什么类型的指令将获得直接的价值观?
处理器兼容高级语言?
建立必要的逻辑控制Datapath公司
datapath公司和ISA完好无损,现在我们可以集中精力建设必要的逻辑主控制单元。通常,我们实现这些单位计算的数学模型和有限状态机。尝试ISA映射到它的逻辑控制单元。
设计的解决路径
一个简单的虚拟物理地址路径可能满足您的要求。大多数的微处理器有一个非常简单的地址路径地址位是从哪里来的电脑,一个寄存器(programmer-visible),或者直接从指令。然而,各种通用处理器拥有更复杂的解决路径。
验证设计
在电子产品领域,更具体地说,PCBA的面积,验证设计是项目的普遍最关键的方面。这也适用于微处理器设计。微处理器设计者通常需要更多的时间来验证他们的设计比所有其他措施的总和。
微处理器马克现代计算的开始。他们随后进化是加工要求的直接结果,计算和在几乎每个领域技术进步的需要。的需求更大的速度,更高水平的功能,和更好的性能确保微处理器芯片设计将继续发展。这主要是由于处理器的广泛使用在几乎所有电子设备。
微处理器芯片作为一个概念设计。
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