Come si progetta una CPU?

Just curious...

Non riesco nemmeno a immaginare la complessit=E0 di un progetto di una CPU e la quantit=E0 di livelli e sottosistemi coinvolti. La Intel fornisce dei filmatini divulgativi, in rete esistono dei software educational per la simulazione ma un oggetto con decine di milioni di transistor =E8 del tutto fuori dalla mia immaginazione, sia per il software necessario alla progettazione che quello per tirar fuori il layout.

Suppongo che Intel e AMD abbiano i loro software proprietari di cui almeno io non so niente. Ma esiste qualcosa che ci si avvicina, che sia stato usato o sia usato a livello commerciale? O altrimenti l'ultimo software "noto" e disponibile prima che venisse acquisito e continuato a sviluppare?

Tra parentesi, ho appena appreso che ci sono quasi trenta strati di piste sulla superficie. Una complessit=E0 simile mi lascia senza parole.

Mi rendo conto che non =E8 una domanda circostanziata anche perch=E9 non ho idea del processo produttivo in dettaglio, quindi non so cosa si usa, per=F2 in rete non c'=E8 quasi niente e magari qualcuno di voi "sa".

grassie di ogni spigolatura, su qualsiasi aspetto della questione.

Apx.

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Archaeopteryx
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"Archaeopteryx" ha scritto nel messaggio news:4fa294ba$0$1392$ snipped-for-privacy@reader1.news.tin.it...

se si pensa alle "piste" come a quelle di una motherboard allora si è fuoristrada. Le "piste" sono ottenute con irraggiamento, deposizioni chimiche, corrosioni, e fanno anche da componente elettronico, quindi credo non ci sia nulla, anche commerciale, paragonabile ai soliti CAD per elettronica che si usano in giro. Poi qui c'è qualcuno che potrebbe dirti qualcosa di più preciso Queste pagine sono abbastanza esplicative:

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ciao!

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togli la ".SERRATURA." per scrivermi
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L'uomo non smette di giocare perché invecchia,
ma invecchia perché smette di giocare.
(George Bernard Shaw)
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nixs

Il 03/05/12 18.00, nixs ha scritto:

Forse pero' lui intendeva come si progetta non a livello geometrico ma a livello elettronico. Cioè un oggetto con milioni di transistor quale mente puo' immaginarselo o progettarlo?

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Unilì

Archaeopteryx ha scritto:

Non credo si mettano a progettare il circuito transistor dopo transistor :)

Inoltre in una CPU ci sono molti blocchi elementari uguali, quindi basta copiarli e si risparmia tempo.

La Cadence fornisce un software per progettare IC custom dall'inizio alla fine:

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oltre alla famosa suite Orcad per progettare i PCB.

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A.S

Il 03/05/2012 19.34, Unilì ha scritto:

Non credo che serva una "mente". Prima di tutto una CPU non è fatta di transistor ( si il mattoncino base è quello ma non lo si usa ) ma di porte logiche e solo questo fa diminuire, se così si puo' dire, la complessità. Se poi pensiamo che le moderne CPU sono multi core e multi tread troviamo che molto della CPU è frutto di copia e incolla. Idem la Cache. Sensa contare che le moderne CPU non vengono create da una persona come è stato per lo Z80 ma da un team. Magari una persona progetta, e solo su carta, la pipeline e il suo funzionamento. Ul altro magari la implementa ma solo quella.

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Il Razziatore

Invece c'è ;-)

Iniziamo dall'inizio e lasciamo perdere Intel i7 et similia. Consideriamo un semplice processore.

Il datapath è essenzialmente qualcosa del genere:

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Anche se non fosse pipelined, i passaggi rimangono questi.

A controllare il tutto ci sta il cosiddetto control path. Per approfondire:

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Questa la teoria, una volta che abbiamo il modello della CPU, lo si decrive con un linguaggio di "programmazione". Le virgolette sono necessarie: non è programmazione, ma HDL (hardware description language). Per esempio

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Questo si fa con un editore di testo, decisamente poco spettacolare ;-)

Una volta che abbiamo il tutto descritto in VHDL (o Verilog, che è un'alternativa) lo si compila e simula. Un esempio di software commerciale per questo passaggio è

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La simulazione è importante. Nella produzione di un IC i costi per un errore scoperto dopo la produzione sono semplicemente catastrofici.

Quando si ha il codice funzionante, lo si sintetizza. Vuol dire che si converte il codice in una serie di porte logiche collegate tra loro che svolgono la stessa funzione. Un fornitore di software per la sintesi è

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in particolare i pacchetti Synopsys DC.

È la sintesi che genera di tranistor. Tu descrivi in VHDL un registro, la sintesi lo genera partendo da porte logiche, che a loro volta sono costituite da transistor. Se la pensi così, le decine di milioni di transistor perdono un po' del loro glamour. Il mio primo chip, fatto come lavoro di semestre al politecnico, aveva già 168343 transistor.

Ora entra in gioco il suddetto CAD: le porte logiche vanno posizionate sul silicio e collegate tra loro. Uno dei software che svolgono questa funzione è

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Tanto per parlare di numeri... una licenza di SoC Encounter per un'unica workstation costa circa 1'000'000 USD all'anno.

Per essere sicuri che tutto funzioni, prima di mandare l'output di SoC Encounter in produzione si fa un LVS (layout versus schematic verification): si estrae dal VHDL la netlist e la si confronta con quella generata a ritroso dal layout. Noi si usa Calibre:

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Benvenuti nell'estremamente affascinante mondo della microtecnica ;-) Benché ci abbia a che fare da diversi anni, non finisce mai di stupirmi.

Boiler

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Boiler

Archaeopteryx ha scritto:

Ho lavorato per 8 anni in una nota azienda che progetta e realizza logiche complesse, il lavoro è in team ed è molto piu' semplice di molti altri, non fosse altro che per la parte digitale fanno tutto dei software, il lavoro si limita nel limitare al massimo gli accoppiamenti capacitivi parassiti, lo sviluppo di una cpupoi non è altro che il seguito di una evoluzione, sia di architettura che di tecnologia.

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El_Ciula

"Boiler" ha scritto nel messaggio news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Ammazza!!!

porc@#!...

e ci credo! :-))

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ciao!

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nixs.lucchetto.@lagirandola.it
togli la ".SERRATURA." per scrivermi
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L'uomo non smette di giocare perché invecchia,
ma invecchia perché smette di giocare.
(George Bernard Shaw)
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nixs

Il 03/05/2012 20.13, Boiler ha scritto:

[...]

l'LVS la faccio pure io...in un ambiente più macro...tra schema e master ;-) pure le simulazioni...sempre per minimizzare rischi su schede già montate...

bella spiegazione la tua...precisione Svizzera, oserei ;-)

Ste

--
Ogni problema complicato ha una soluzione semplice...per lo piu` sbagliata
[cit. Franco, i.h.e. 20.01.2007]
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PeSte

Il 03/05/2012 16.22, Archaeopteryx ha scritto: [MEGACUT] Tempo fa l'intel ha festeggiato l'anniversario del loro primo chip rendendo pubbliche i schemi transistro dopo transitor sul loro sito.

Interessante quanto incompresnibile per me :-)

Non trovo più il link sul sito della intel ma sembra che hanno creato un sito dedicato ( dove ci sono anche gli schemi):

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)

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Il Razziatore

Il 03/05/2012 16.22, Archaeopteryx ha scritto: [MEGACUT] Tempo fa l'intel ha festeggiato l'anniversario del loro primo chip rendendo pubbliche i schemi transistro dopo transitor sul loro sito.

Interessante quanto incompresnibile per me :-)

Non trovo più il link sul sito della intel ma sembra che hanno creato un sito dedicato ( dove ci sono anche gli schemi):

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)

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Il Razziatore

Il 04/05/2012 1.30, Il Razziatore ha scritto:

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Chi cerca trova ^__^

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Il Razziatore

Il 03/05/2012 16:22, Archaeopteryx ha scritto:

Grazie a tutti, =E8 stato un thread fantastico. Solo l'elenco dei software della Cadenza =E8 illuminante per il processo progettuale-realizzativo, per non parlare di tutte le altre risposte.

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Archaeopteryx

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