处理器设计

处理器设计关注：

数据路径 (如ALU 和 计算管道)

控制单元：逻辑控制的数据路径

记忆体元件，如寄存器文件缓存

时脉电路，如时脉驱动器，PLL，时钟分配网络

垫收发器电路

逻辑门电路的实现[註 2]

处理器为高性能需求设计。可能需要为每个项目的定制设计以实现变频

为性能较低的需求设计的处理器可能实施：

购买一些知识产权

使用控制逻辑的实现技术（使用CAD工具等）来实现其他组成部分.

在处理器设计中包括的一般逻辑为：

非结构化的随机逻辑

有限状态机

微程序设计 (常见于1965年到1985年)

可编程逻辑阵列 (常见于80年代，现在比较罕见)

用来实现逻辑设备类型包括:

TTL 小规模集成 逻辑芯片 - 已不被使用

可编程阵列逻辑 和 可编程逻辑器件 - 已不被使用

射极耦合逻辑 (ECL) 门阵列 - 已不普遍

CMOS 门阵列 - 已不被使用

CMOS ASICs - 今天常用，它们非常常用以致单词ASIC并不用于CPU

现场可编程逻辑门阵列 (FPGA) - 常见于软微处理器，多少需要可重构计算

处理器设计计划大致上有这些主要工作:

程序员可见指令集, 各种微架构的实现

在ANSI C/C++或者SystemC的体系研究和性能建模

高级综合 (HLS) 或 RTL (例如逻辑) 执行

RTL 验证

关键速度相关部件（缓存、寄存器、算数逻辑单元）电路设计

逻辑综合 或逻辑门层设计

进行时序分析 以确认所有逻辑和电路将以特定频率运行

物理设计，包括布局、布线、版图设计

检查 RTL，逻辑门层，晶体管层及物理层表示相符

检查 信号完整性，芯片可制造性

通过重新设计处理器核心，来获得更小的裸片面积，有助于实现以上目标中的几个。

微架构的概念

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主条目：微架构

研究课题

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主条目：en:History of general purpose CPUs § 1990 to today: looking forward

性能分析和基准测试

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主条目：電腦性能

因为现在针对各种CPU的基准测试有太多，并在迅猛发展。

最著名的基准是SPECint和SPECfp的基准测试标准性能评估组织和ConsumerMark benchmark developed by the Embedded Microprocessor Benchmark Consortium EEMBC。

需测量的地方包括:

IPS

浮点

效能功耗比

低功耗

小尺寸、轻重量

环境影响

Some of these measures conflict. In particular, many design techniques that make a CPU run faster make the "performance per watt", "performance per dollar", and "deterministic response" much worse, and vice versa.