微處理器設(shè)計(jì)

前言

閱讀本書微處理器設(shè)計(jì)雖然并不難，但是有時(shí)它也很難。隨著處理器復(fù)雜度的提高以及處理器設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)規(guī)模的擴(kuò)大，設(shè)計(jì)工程師的工作已經(jīng)變得更加專業(yè)化，只專注于設(shè)計(jì)流程中的一部分。設(shè)計(jì)流程中的每一步驟都有各自的專業(yè)知識(shí)?，F(xiàn)在，在處理器設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中工作一點(diǎn)也不難，并且也不需要對(duì)設(shè)計(jì)中和自己無(wú)關(guān)的各個(gè)方面都有清晰的了解。同樣，大部分書籍只關(guān)注于處理器設(shè)計(jì)中的一個(gè)特定方面，通常不考慮前面和后面的步驟。本書的目的就是給出一個(gè)微處理器設(shè)計(jì)流程的整體描述，從處理器的原始規(guī)劃開始，涵蓋所有必需的步驟，一直到向客戶發(fā)貨。在單單一本書里涵蓋完整的設(shè)計(jì)流程，意味著只能涉及每個(gè)步驟中最重要的方面。書末給出處理設(shè)計(jì)的關(guān)鍵概念和術(shù)語(yǔ)，使讀者能對(duì)每個(gè)步驟都有更多的了解。學(xué)生可以通過(guò)本書對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)廣泛的認(rèn)識(shí)，然后決定哪方面是他們最感興趣的、想要進(jìn)一步探索的領(lǐng)域。已經(jīng)從事設(shè)計(jì)工作的工程師可以認(rèn)識(shí)到他們的專業(yè)是如何嵌在整體流程中的。非技術(shù)人員，如經(jīng)理、商家或客戶，可以了解到與他們共事的工程師用到的術(shù)語(yǔ)和概念。本書按照微處理器設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行編寫。前兩章涵蓋了設(shè)計(jì)真正開始之前所必需的概念。第1章講述了晶體管及其發(fā)展是如何驅(qū)動(dòng)微處理器設(shè)計(jì)的。第2章描述了一些其他的與處理器進(jìn)行通信的部件。第3章從設(shè)計(jì)規(guī)劃開始講述處理器設(shè)計(jì)流程，后面的章節(jié)對(duì)每個(gè)所需的步驟進(jìn)行一一介紹，一直到最終產(chǎn)品的發(fā)貨。處理器設(shè)計(jì)中的很多專業(yè)術(shù)語(yǔ)和縮寫詞在正文中進(jìn)行了解釋，但是在本書最后依然給出了術(shù)語(yǔ)表，以供參考。在閱讀本書之后，微處理器設(shè)計(jì)就不會(huì)顯得很難了。處理器設(shè)計(jì)的未來(lái)半導(dǎo)體工業(yè)的飛速發(fā)展使得對(duì)處理器設(shè)計(jì)未來(lái)的預(yù)測(cè)非常困難，但是有兩個(gè)在未來(lái)幾年里設(shè)計(jì)者必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。①如何能充分利用不斷增加的晶體管數(shù)量？②如何能將處理器設(shè)計(jì)得更加節(jié)能？本行業(yè)有史以來(lái)，第一個(gè)問(wèn)題一直是處理器設(shè)計(jì)者面對(duì)的最大的問(wèn)題。截至2006年年底，市場(chǎng)上擁有最高晶體管數(shù)量的處理器包含的器件數(shù)超過(guò)了lO億。如果以現(xiàn)在的增長(zhǎng)率繼續(xù)增長(zhǎng)，2015年之前會(huì)出現(xiàn)100億器件的處理器，1000億器件的處理器會(huì)于2025年之前出現(xiàn)。這些處理器會(huì)是什么樣呢？對(duì)于如何使用更多的晶體管這一問(wèn)題，最近有一種回答，就是將多個(gè)處理器核放在一個(gè)芯片上。這是否意味著，一個(gè)100億晶體管的處理器僅僅是10個(gè)10億晶體管處理器的組合？這的確是有可能的，但是，一個(gè)1000億晶體管的處理器幾乎不可能是一個(gè)有100個(gè)核的處理器。至少現(xiàn)在，大多數(shù)軟件問(wèn)題還不能分割成這么多獨(dú)立的片段。

內(nèi)容概要

本書以微處理器設(shè)計(jì)為中心，內(nèi)容涵蓋了從設(shè)計(jì)規(guī)劃到工藝制造的全部設(shè)計(jì)流程。全書共11章，對(duì)設(shè)計(jì)中需要的所有步驟進(jìn)行了一一介紹，重點(diǎn)講述了微處理器的發(fā)展歷程、計(jì)算機(jī)部件、設(shè)計(jì)規(guī)劃、計(jì)算機(jī)架構(gòu)、微處理器架構(gòu)、邏輯設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、版圖、半導(dǎo)體制造、微處理器封裝以及硅片的調(diào)試和測(cè)試。書末給出了有關(guān)處理器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵概念和術(shù)語(yǔ)，便于讀者理解和掌握。    本書的讀者對(duì)象為高等院校微電子專業(yè)的廣大師生及工程技術(shù)人員、研發(fā)人員。

作者簡(jiǎn)介

Grant McFarland擁有Stanford大學(xué)的電子工程博士學(xué)位。他的博士論文CMOS Technology Scaling and Its Impact on Cache Delay預(yù)言了制造技術(shù)的尺寸縮小對(duì)處理緩存的影響Grant McFarland博士現(xiàn)在是IntelR公司高級(jí)設(shè)計(jì)工程師，他在公司里創(chuàng)立了全體培訓(xùn)課程，并教授微處理器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。他參與了180nm.90nm和65nm工藝下PentiumR4微處理器的設(shè)計(jì)。
　　作者聯(lián)系方式：grant. mcfarland@comcast.net

書籍目錄

第1章　微處理器的發(fā)展歷程  1．1　引言  1．2  晶體管  1．3  集成電路  1．4  微處理器  1．5  摩爾定律  1．6  晶體管尺寸縮小  1．7  互連尺寸縮小  1．8  微處理器尺寸縮小  1．9  摩爾定律的未來(lái)    1．9．1  多閥值電壓    1．9．2  絕緣體上硅    1．9．3  力硅    1．9．4  高K值柵極電介質(zhì)    1．9．5  改善的互連線    1．9．6  雙柵極／三柵極  1．10  總結(jié)  復(fù)習(xí)題  參考文獻(xiàn)第2章  計(jì)算機(jī)部件  2．1  引言  2．2  總線標(biāo)準(zhǔn)  2．3  芯片組  2．4  處理器總線  2．5  主存儲(chǔ)器  2．6  視頻適配器(圖形卡)  2．7  存儲(chǔ)設(shè)備  2．8  擴(kuò)展卡  2．9  外設(shè)總線  2．10  主板  2．11  基本輸入輸出系統(tǒng)  2．12  存儲(chǔ)器分層結(jié)構(gòu)  2．13  總結(jié)  復(fù)習(xí)題  參考文獻(xiàn)第3章  設(shè)計(jì)規(guī)劃  3．1  引言  3．2  處理器路標(biāo)  3．3  設(shè)計(jì)類型和設(shè)計(jì)時(shí)間  3．4  產(chǎn)品成本  3．5  總結(jié)  復(fù)習(xí)題  參考文獻(xiàn)第4章  計(jì)算機(jī)架構(gòu)  4．1  引言  4．2  指令  4．3  計(jì)算指令  4．4  數(shù)據(jù)傳輸指令  4．5  流程控制指令  4．6  指令編碼  4．7  CISC與RISC  4．8  RISC與EPIC  4．9  近期x86擴(kuò)展  4．10  總結(jié)  復(fù)習(xí)題  參考文獻(xiàn)第5章  微處理器架構(gòu)  5．1  引言  5．2  流水線  5．3  高性能設(shè)計(jì)  5．4  性能評(píng)估  5．5  微處理器架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)    5．5．1  緩存存儲(chǔ)器    5．5．2  緩存一致性    5．5．3  分支預(yù)測(cè)    5．5．4  寄存器重命名    5．5．5  微指令和微碼    5．5．6  重新排序、隱退以及重演    5．5．7  指令壽命  5．6  總結(jié)  復(fù)習(xí)題  參考文獻(xiàn)第6章  邏輯設(shè)計(jì)第7章  電路設(shè)計(jì)第8章  版圖第9章  半導(dǎo)體制造第10章  微處理器封裝第11章  硅片的調(diào)試和測(cè)試術(shù)語(yǔ)表

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《微處理器設(shè)計(jì):從設(shè)計(jì)規(guī)劃到工藝制造》的讀者對(duì)象為高等院校微電子專業(yè)的廣大師生及工程技術(shù)人員、研發(fā)人員。

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