CPU設計
↑ 参: 英語版Wikipediaの対応する記事の記事名はProcessor designとなっている。
↑ http://id.nii.ac.jp/1001/00008214/
↑ http://catb.org/~esr/jargon/html/B/benchmark.html
↑ いわゆるDGEMM
設計の際に目標とするものとしては、以下のようなものがある。
単一のプログラムまたはスレッドの性能を強化する。
複数プログラム/スレッドのスループット性能を強化する。
同じ性能レベルをより低消費電力で達成する。
同じ性能レベルをより低価格で達成する。
接続性を強化し、より大規模な並列システムを構築できるようにする。
特定市場をターゲットとして、より特化したものにする。
基本的な再設計を無しとしたまま、製造プロセスの更新と単にパターンを縮小(シュリンク)するのみで、これらの目標のいくつかを達成できる場合もある。
全てを縮小すると(フォトマスクの縮小)、より小さいダイに同じ個数のトランジスタが実装されることになり、性能が向上し(トランジスタが小さいとスイッチ時間が速くなる)、電力消費が少なくなり(配線が小さくなると寄生容量が小さくなる)、コストが削減される(同じシリコンウェハで、より多くのチップを製造できる)。
同じダイサイズで、プロセッサコアを縮小すると、製造コストはほぼ同じになるが、空いた面積に様々なものを集積でき(キャッシュ追加、複数プロセッサコアなど)、性能が向上し、システム全体のコストが削減できる。
ブロセッサの制御方式には以下がある(実際には綺麗に二分できるものではない)。
マイクロプログラム方式
ワイヤードロジック方式
論理回路をハードウェアとして実装するには、以下のようなテクノロジがある。
ディスクリート、回路モジュール - 初期(1960年代前半頃迄)のコンピュータは独立した部品か、小さな基板にせいぜい数十程度の部品を集積・モジュール化したもので作られていた
汎用ロジックIC TTL ECL CMOS
LSI - 専用に設計を起こしたもの。マイクロプロセッサ以降ではこれが一般的 TTL, ECL - TTLやECLによるLSIもあった CMOS - 最近では最も一般的
ASIC - ASICという語は専用設計のLSIを指す総称であるが、マイクロプロセッサ用のチップセットとして周辺機能を集積したものなども多い。それ自身にプロセッサコアを内蔵しているASICもある(システムLSIやSoCなどと言った語もある)
プログラマブルロジックデバイス(PLD)- ASICとは対照的に、任意のロジックをユーザがプログラムできるLSI。こちらは、プロトタイピングや、ASICを設計するほどの数が出ない製品や、ソフトプロセッサの実装に使われる