CPU設計
以下のような要素(一例)がある。
命令セットアーキテクチャ(ISA)の策定
データパス設計(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)
制御装置の設計(データパスを制御する論理回路)
レジスタの構成や命令との関係の設計
メモリの構成(キャッシュ)やメモリインタフェース
クロック周辺(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)
高性能だが高価格でよいプロセッサでは、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。
低価格を求められるプロセッサでは、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。
いずれにせよ、適切な取捨選択を行い、必要な性能や仕様(「仕様」には性能外の要素も含まれる)、高い性能対価格比、等を達成した設計を、期日までに完了して製造・生産に向け送り出し、最終製品をそれが必要なタイミングでリリースさせること、が最終目標である。
金額的にも出荷台数的にも小さい科学技術計算市場は、研究機関や大学が顧客である。かつてはこの市場向けにCPU設計が盛んに行われていたが、より大きな市場向けに設計したCPUを流用した方が効率的であることから、専用CPUの設計はほとんどなされなくなった。ハードウェア設計や研究が続いている分野としては、高速なシステム間接続に関する分野がある。