Рубрика «проектирование процессоров»

в 13:00, , рубрики: cpu, ruvds_переводы, макетная плата, проектирование процессоров, Процессоры, самодельный процессор

Проектируем самодельный 16-битный CPU в 2023 году - 1


Для создания самодельного CPU требуется большое количество чипов логики. И в самом деле разумно, что для реализации регистров, счётчика команд, АЛУ и других компонентов CPU на логике TTL или CMOS действительно необходимо существенное число чипов. Но сколько конкретно?

Я попытался оптимизировать свой самодельный CPU, минимизировав количество чипов логики, чтобы ответить на вопрос: какое минимальное число интегральных схем требуется для полного по Тьюрингу CPU без CPU?

Мой ответ: для создания 16-битного последовательного CPU нужно всего 8 интегральных схем, включая память и тактовый генератор. Он имеет 128 КБ SRAM, 768 КБ FLASH и его можно разгонять до 10 МГц. Он содержит только 1-битное АЛУ, однако большинство из его 52 команд работает с 16-битными значениями (последовательно). На своей максимальной скорости он исполняет примерно 12 тысяч команд в секунду (0,012 MIPS) и, среди прочего, способен выполнять потоковую передачу видео на ЖК-дисплей на основе PCD8544 (Nokia 5110) с частотой примерно 10 FPS.Читать полностью »

в 7:06, , рубрики: fpga, hdl, RISC, UNIX, Компиляторы, Компьютерное железо, проектирование процессоров, Процессоры, разработка операционных систем
image

Два года назад я начал работать разработчиком ПО. Иногда я рассказывал своим коллегам о студенческом проекте, которым занимался на третьем курсе университета, и они восприняли его настолько хорошо, что я решил написать этот пост1.

Позвольте задать вам вопрос: вы когда-нибудь проектировали собственную архитектуру набора команд (ISA), создавали на FPGA процессор на основе этой ISA и собирали для него компилятор? Запускали ли вы операционную систему на этом процессоре?

А у нас это получилось.

В этом посте я расскажу о своей учёбе в 2015 году, о четырёх месяцах создания самодельного CPU на самодельной архитектуре набора команд RISC, создании самодельного тулчейна C и портировании на этот процессор Unix-подобной ОС Xv6.

Процессорный эксперимент в Токийском университете

Всё это делалось в рамках студенческого экспериментального проекта под названием CPU Experiment. Давайте начнём с того, что же такое CPU experiment.
Читать полностью »

в 4:35, , рубрики: КМОП, комбинаторная логика, Компьютерное железо, логические элементы, Научно-популярное, проектирование процессоров, Производство и разработка электроники, Процессоры, секвенциальная логика, транзисторы, Электроника для начинающих
image

Теперь, когда мы знаем, как работают процессоры на высоком уровне, настало время углубиться в разбор процесса проектирования их внутренних компонентов. Это вторая статья из серии, посвящённой разработке процессоров. Рекомендую изучить для начала первую часть, чтобы вы понимать изложенные ниже концепции.

Часть 1: Основы архитектуры компьютеров (архитектуры наборов команд, кэширование, конвейеры, hyperthreading)
Часть 2: Процесс проектирования ЦП (электрические схемы, транзисторы, логические элементы, синхронизация)
Часть 3: Компонование и физическое производство чипа (VLSI и изготовление кремния)
Часть 4: Современные тенденции и важные будущие направления в архитектуре компьютеров (море ускорителей, трёхмерное интегрирование, FPGA, Near Memory Computing)

Как вы возможно знаете, процессоры и большинство других цифровых устройств состоят из транзисторов. Проще всего воспринимать транзистор как управляемый переключатель с тремя контактами. Когда затвор включён, электрический ток может течь по транзистору. Когда затвор отключён, ток течь не может. Затвор похож на выключатель света в комнате, только он гораздо меньше, быстрее и может управляться электрически.

Существует два основных типа транзисторов, используемых в современных процессорах: pMOS (PМОП) и nMOS (NМОП). nMOS-транзистор пропускает ток, когда затвор (gate) заряжен или имеет высокое напряжение, а pMOS-транзистор пропускает ток, когда затвор разряжен или имеет низкое напряжение. Сочетая эти типы транзисторов комплементарным образом, мы можем создавать логические элементы КМОП (CMOS). В этой статье мы не будем подробно разбирать особенности работы транзисторов, но коснёмся этого в третьей части серии.
Читать полностью »

Главная   |  Архив новостей  |   Android  |   Google  |   Apple  |   Microsoft  |   Информационная безопасность  |   Веб – разработка
Публикации RSS  |  Комментарии RSS
https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js