प्रोसेसर डिजाइन: Difference between revisions
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{{short description|Task of creating a processor}} | {{short description|Task of creating a processor}} | ||
प्रोसेसर डिजाइन [[ कंप्यूटर इंजीनियरिंग ]]और[[ इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग | इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग]] (फैब्रिकेशन) का एक उपक्षेत्र है जो [[ संगणक धातु सामग्री | संगणक]] का एक प्रमुख घटक [[ प्रोसेसर (कंप्यूटिंग) |प्रोसेसर]] बनाने से संबंधित है। | प्रोसेसर डिजाइन [[ कंप्यूटर इंजीनियरिंग |कंप्यूटर इंजीनियरिंग]] और[[ इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग | इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग]](फैब्रिकेशन) का एक उपक्षेत्र है जो [[ संगणक धातु सामग्री |संगणक]] का एक प्रमुख घटक [[ प्रोसेसर (कंप्यूटिंग) |प्रोसेसर]] बनाने से संबंधित है। | ||
डिजाइन प्रक्रिया में निर्देश सेट और निश्चित निष्पादन प्रतिमान (जैसे वीएलआईडब्ल्यू या आरआईएससी) का चयन करना | डिजाइन प्रक्रिया में निर्देश सेट और निश्चित निष्पादन प्रतिमान(जैसे वीएलआईडब्ल्यू या आरआईएससी) का चयन करना सम्मिलित है और इसके परिणामस्वरूप एक [[ माइक्रोआर्किटेक्चर |माइक्रोआर्किटेक्चर प्राप्त]] होता है, जिसे उदाहरण के लिए वीएचडीएल या वेरिलॉग में वर्णित किया जा सकता है।[[ माइक्रोप्रोसेसर | माइक्रोप्रोसेसर]] डिज़ाइन के लिए, यह विवरण तब विभिन्न अर्धचालक उपकरण निर्माण प्रक्रियाओं में से कुछ को नियोजित करके निर्मित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक डाई(एकीकृत सर्किट) प्राप्त होता है जो[[ चिप वाहक | चिप वाहक]] पर स्थापित होता है। इस चिप वाहक को फिर एक [[ मुद्रित सर्किट बोर्ड |मुद्रित सर्किट बोर्ड]](पीसीबी) पर [[ सीपीयू सॉकेट |सीपीयू सॉकेट]] में मिलाया या डाला जाता है। | ||
किसी भी प्रोसेसर के संचालन का तरीका निर्देशों की सूची का निष्पादन है। निर्देशों में आमतौर पर[[ प्रोसेसर रजिस्टर ]]का उपयोग करके डेटा मानों की गणना या हेरफेर करने, पढ़ने/लिखने की मेमोरी में मानों को बदलने या पुनर्प्राप्त करने, डेटा मानों के बीच संबंधपरक परीक्षण करने और प्रोग्राम प्रवाह को नियंत्रित करना | किसी भी प्रोसेसर के संचालन का तरीका निर्देशों की सूची का निष्पादन है। निर्देशों में आमतौर पर[[ प्रोसेसर रजिस्टर ]]का उपयोग करके डेटा मानों की गणना या हेरफेर करने, पढ़ने/लिखने की मेमोरी में मानों को बदलने या पुनर्प्राप्त करने, डेटा मानों के बीच संबंधपरक परीक्षण करने और प्रोग्राम प्रवाह को नियंत्रित करना सम्मिलित हैं। | ||
प्रोसेसर के डिजाइन को सेमीकंडक्टर फैब्रिकेशन के लिए फाउंड्री में भेजने से पहले एक या कई एफपीजीए पर | प्रोसेसर के डिजाइन को सेमीकंडक्टर फैब्रिकेशन के लिए फाउंड्री में भेजने से पहले एक या कई एफपीजीए पर प्रायः प्रोसेसर डिजाइनों का परीक्षण और सत्यापन किया जाता है।<ref>{{cite web|url=https://www.anandtech.com/show/14798/xilinx-announces-world-largest-fpga-virtex-ultrascale-vu19p-with-9m-cells|title=Xilinx Announces World Largest FPGA: Virtex Ultrascale+ VU19P with 9m Cells|first=Ian|last=Cutress|date=August 27, 2019|website=[[AnandTech]]}}</ref> | ||
== विवरण == | == विवरण == | ||
{{Prose|section|date=May 2011}} | {{Prose|section|date=May 2011}} | ||
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[[ सीपीयू सॉकेट |सीपीयू]] डिज़ाइन को निम्नलिखित घटकों के डिज़ाइन में विभाजित किया गया है: | [[ सीपीयू सॉकेट |सीपीयू]] डिज़ाइन को निम्नलिखित घटकों के डिज़ाइन में विभाजित किया गया है: | ||
# डेटापथ (जैसे एएलयू और पाइपलाइन) | # डेटापथ(जैसे एएलयू और पाइपलाइन) | ||
# नियंत्रण इकाई: तर्क जो डेटापथ को नियंत्रित करता है | # नियंत्रण इकाई: तर्क जो डेटापथ को नियंत्रित करता है | ||
# [[ मेमोरी (कंप्यूटिंग) |मेमोरी]] घटक जैसे रजिस्टर फाइलें, [[ कैश मैमोरी ]] | # [[ मेमोरी (कंप्यूटिंग) |मेमोरी]] घटक जैसे रजिस्टर फाइलें, [[ कैश मैमोरी |कैश मैमोरी]] | ||
# [[ घड़ी संकेत |घड़ी संकेत]] | # [[ घड़ी संकेत |घड़ी संकेत]] विद्युत् परिपथ तंत्र जैसे क्लॉक ड्राइवर, [[ चरण बंद लूप |चरण बंद लूप(पीएलएल)]],[[ घड़ी वितरण नेटवर्क ]] | ||
# पैड ट्रांसीवर | # पैड ट्रांसीवर विद्युत् परिपथ तंत्र | ||
# [[ लॉजिक गेट |तर्क गेट]] सेल [[ पुस्तकालय (इलेक्ट्रॉनिक्स) |लाइब्रेरी]] जिसका उपयोग तर्क को लागू करने के लिए किया जाता है | # [[ लॉजिक गेट |तर्क गेट]] सेल [[ पुस्तकालय (इलेक्ट्रॉनिक्स) |लाइब्रेरी]] जिसका उपयोग तर्क को लागू करने के लिए किया जाता है | ||
उच्च-प्रदर्शन बाजारों के लिए डिज़ाइन किए गए [[ सीपीयू सॉकेट |सीपीयू]] को आवृत्ति, [[ बिजली की खपत |बिजली की खपत]] और चिप-क्षेत्र लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए इनमें से प्रत्येक आइटम के लिए कस्टम (अनुकूलित या एप्लिकेशन विशिष्ट (नीचे देखें)) डिज़ाइन की आवश्यकता हो सकती है, जबकि निम्न-प्रदर्शन बाजारों के लिए डिज़ाइन किए गए सीपीयू इनमें से कुछ वस्तुओं को [[ बौद्धिक संपदा |बौद्धिक संपदा]] के रूप में खरीदकर कार्यान्वयन के बोझ को कम करते हैं। नियंत्रण तर्क कार्यान्वयन तकनीकों (सीएडी उपकरणों का उपयोग करके [[ तर्क संश्लेषण ]]) का उपयोग डेटापथों को लागू करने, फाइलों को पंजीकृत करने और घड़ियों को लागू करने के लिए किया जा सकता है। सीपीयू डिजाइन में उपयोग की जाने वाली सामान्य तर्क शैलियों में असंरचित यादृच्छिक तर्क, परिमित-अवस्था मशीन, [[ माइक्रोप्रोग्रामिंग |माइक्रोप्रोग्रामिंग]] (1965 से 1985 तक प्रचलित), और प्रोग्रामेबल तर्क एरेज़ (1980 के दशक में प्रचलित पर अब नहीं) | उच्च-प्रदर्शन बाजारों के लिए डिज़ाइन किए गए [[ सीपीयू सॉकेट |सीपीयू]] को आवृत्ति, [[ बिजली की खपत |बिजली की खपत]] और चिप-क्षेत्र लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए इनमें से प्रत्येक आइटम के लिए कस्टम(अनुकूलित या एप्लिकेशन विशिष्ट(नीचे देखें)) डिज़ाइन की आवश्यकता हो सकती है, जबकि निम्न-प्रदर्शन बाजारों के लिए डिज़ाइन किए गए सीपीयू इनमें से कुछ वस्तुओं को [[ बौद्धिक संपदा |बौद्धिक संपदा]] के रूप में खरीदकर कार्यान्वयन के बोझ को कम करते हैं। नियंत्रण तर्क कार्यान्वयन तकनीकों(सीएडी उपकरणों का उपयोग करके [[ तर्क संश्लेषण |तर्क संश्लेषण]] ) का उपयोग डेटापथों को लागू करने, फाइलों को पंजीकृत करने और घड़ियों को लागू करने के लिए किया जा सकता है। सीपीयू डिजाइन में उपयोग की जाने वाली सामान्य तर्क शैलियों में असंरचित यादृच्छिक तर्क, परिमित-अवस्था मशीन, [[ माइक्रोप्रोग्रामिंग |माइक्रोप्रोग्रामिंग]](1965 से 1985 तक प्रचलित), और प्रोग्रामेबल तर्क एरेज़(1980 के दशक में प्रचलित पर अब नहीं) सम्मिलित हैं। | ||
=== कार्यान्वयन तर्क === | === कार्यान्वयन तर्क === | ||
तर्क को लागू करने के लिए उपयोग किए जाने वाले डिवाइस प्रकारों में | तर्क को लागू करने के लिए उपयोग किए जाने वाले डिवाइस प्रकारों में सम्मिलित हैं: | ||
* ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर [[ तर्क संश्लेषण |तर्क]] स्मॉल स्केल इंटीग्रेशन तर्क चिप्स - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं किया जाता है | * ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर [[ तर्क संश्लेषण |तर्क]] स्मॉल स्केल इंटीग्रेशन तर्क चिप्स - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं किया जाता है | ||
* प्रोग्रामेबल एरे तर्क और प्रोग्रामेबल तर्क डिवाइस - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं किया जाता है | * प्रोग्रामेबल एरे तर्क और प्रोग्रामेबल तर्क डिवाइस - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं किया जाता है | ||
* [[ एमिटर-युग्मित तर्क | एमिटर-युग्मित तर्क]] (ईसीएल) गेट एरेज़ - अब आम नहीं | * [[ एमिटर-युग्मित तर्क | एमिटर-युग्मित तर्क]](ईसीएल) गेट एरेज़ - अब आम नहीं | ||
*सीएमओएस गेट सरणियाँ - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं की जाती हैं | *सीएमओएस गेट सरणियाँ - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं की जाती हैं | ||
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*सीएमओएस बड़े पैमाने पर उत्पादित [[ एकीकृत परिपथ |एकीकृत परिपथ]] - वॉल्यूम के हिसाब से सीपीयू का विशाल बहुमत | *सीएमओएस बड़े पैमाने पर उत्पादित [[ एकीकृत परिपथ |एकीकृत परिपथ]] - वॉल्यूम के हिसाब से सीपीयू का विशाल बहुमत | ||
*[[ सीएमओएस |सीएमओएस]] एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट - केवल व्यय के कारण कुछ विशेष अनुप्रयोगों के लिए | *[[ सीएमओएस |सीएमओएस]] एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट - केवल व्यय के कारण कुछ विशेष अनुप्रयोगों के लिए | ||
*[[ क्षेत्र में प्रोग्राम की जा सकने वाली द्वार श्रंखला |फील्ड-प्रोग्रामेबल गेट एरेज़]] (एफपीजीए) - सॉफ्ट माइक्रोप्रोसेसरों के लिए सामान्य, और कमोबेश पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य कंप्यूटिंग के लिए आवश्यक है | *[[ क्षेत्र में प्रोग्राम की जा सकने वाली द्वार श्रंखला |फील्ड-प्रोग्रामेबल गेट एरेज़]](एफपीजीए) - सॉफ्ट माइक्रोप्रोसेसरों के लिए सामान्य, और कमोबेश पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य कंप्यूटिंग के लिए आवश्यक है | ||
सीपीयू डिज़ाइन प्रोजेक्ट में आम तौर पर निम्न प्रमुख कार्य होते हैं: | सीपीयू डिज़ाइन प्रोजेक्ट में आम तौर पर निम्न प्रमुख कार्य होते हैं: | ||
* प्रोग्रामर-दृश्यमान निर्देश सेट आर्किटेक्चर, जिसे विभिन्न प्रकार के माइक्रोआर्किटेक्चर द्वारा कार्यान्वित किया जा सकता है | * प्रोग्रामर-दृश्यमान निर्देश सेट आर्किटेक्चर, जिसे विभिन्न प्रकार के माइक्रोआर्किटेक्चर द्वारा कार्यान्वित किया जा सकता है | ||
* [[ एएनएसआई सी ]]/[[ सी++ ]] या सिस्टम-सी में वास्तुकला अध्ययन और प्रदर्शन मॉडलिंग{{clarify|date=January 2013}} | * [[ एएनएसआई सी ]]/[[ सी++ | सी++]] या सिस्टम-सी में वास्तुकला अध्ययन और प्रदर्शन मॉडलिंग{{clarify|date=January 2013}} | ||
* [[ उच्च स्तरीय संश्लेषण | उच्च-स्तरीय संश्लेषण]] | * [[ उच्च स्तरीय संश्लेषण | उच्च-स्तरीय संश्लेषण]] (एचएलएस) या रजिस्टर ट्रांसफर लेवल(आरटीएल, जैसे तर्क) कार्यान्वयन | ||
* रजिस्टर ट्रांसफर भाषा (आरटीएल) सत्यापन | * रजिस्टर ट्रांसफर भाषा(आरटीएल) सत्यापन | ||
* स्पीड क्रिटिकल कंपोनेंट्स (कैशै, रजिस्टर, एएलयू) का[[ सर्किट डिज़ाइन |परिपथ डिज़ाइन]] | * स्पीड क्रिटिकल कंपोनेंट्स(कैशै, रजिस्टर, एएलयू) का[[ सर्किट डिज़ाइन |परिपथ डिज़ाइन]] | ||
* तर्क-सिंथेसिस या तर्क-गेट-लेवल डिज़ाइन | * तर्क-सिंथेसिस या तर्क-गेट-लेवल डिज़ाइन | ||
* समय-विश्लेषण यह पुष्टि करने के लिए कि सभी तर्क और सर्किट निर्दिष्ट ऑपरेटिंग आवृत्ति पर चलेंगे | * समय-विश्लेषण यह पुष्टि करने के लिए कि सभी तर्क और सर्किट निर्दिष्ट ऑपरेटिंग आवृत्ति पर चलेंगे | ||
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* सिग्नल की अखंडता, डिजाइन नियम की जांच | * सिग्नल की अखंडता, डिजाइन नियम की जांच | ||
सीपीयू कोर को छोटे डाई-एरिया में फिर से डिजाइन करने से सब कुछ छोटा करने में मदद मिलती है ( [[ फोटोमास्क |'फोटोमास्क]] श्रिंक'), जिसके परिणामस्वरूप एक छोटे से डाई पर समान संख्या में ट्रांजिस्टर होते हैं। यह प्रदर्शन में सुधार करता है (छोटे ट्रांजिस्टर तेजी से स्विच करते हैं), बिजली खपत कम करते हैं (छोटे तारों में कम [[ परजीवी समाई |परजीवी संधारित्र]] होती है) और लागत कम होती है (अधिक सीपीयू सिलिकॉन के एक ही वेफर पर फिट होते हैं)। एक डाई पर एक ही आकार का सीपीयू जारी करना, लेकिन छोटे सीपीयू कोर के साथ, लागत लगभग समान रहती है लेकिन एक बहुत बड़े पैमाने पर एकीकरण चिप (अतिरिक्त कैशै, एकाधिक सीपीयू या अन्य घटकों) के भीतर उच्च स्तर के एकीकरण की अनुमति देता है, प्रदर्शन में सुधार करता है और समग्र प्रणाली लागत को कम करना। | सीपीयू कोर को छोटे डाई-एरिया में फिर से डिजाइन करने से सब कुछ छोटा करने में मदद मिलती है( [[ फोटोमास्क |'फोटोमास्क]] श्रिंक'), जिसके परिणामस्वरूप एक छोटे से डाई पर समान संख्या में ट्रांजिस्टर होते हैं। यह प्रदर्शन में सुधार करता है(छोटे ट्रांजिस्टर तेजी से स्विच करते हैं), बिजली खपत कम करते हैं(छोटे तारों में कम [[ परजीवी समाई |परजीवी संधारित्र]] होती है) और लागत कम होती है(अधिक सीपीयू सिलिकॉन के एक ही वेफर पर फिट होते हैं)। एक डाई पर एक ही आकार का सीपीयू जारी करना, लेकिन छोटे सीपीयू कोर के साथ, लागत लगभग समान रहती है लेकिन एक बहुत बड़े पैमाने पर एकीकरण चिप(अतिरिक्त कैशै, एकाधिक सीपीयू या अन्य घटकों) के भीतर उच्च स्तर के एकीकरण की अनुमति देता है, प्रदर्शन में सुधार करता है और समग्र प्रणाली लागत को कम करना। | ||
सबसे जटिल इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों की तरह, [[ कार्यात्मक सत्यापन |तर्क सत्यापन]] प्रयास (यह साबित करते हुए कि डिजाइन में बग नहीं है) सीपीयू के प्रोजेक्ट शेड्यूल में प्रमुख होता | सबसे जटिल इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों की तरह, [[ कार्यात्मक सत्यापन |तर्क सत्यापन]] प्रयास(यह साबित करते हुए कि डिजाइन में बग नहीं है) सीपीयू के प्रोजेक्ट शेड्यूल में प्रमुख होता है। | ||
मुख्य सीपीयू आर्किटेक्चरल नवरचना में [[ सूचकांक रजिस्टर | सूचकांक रजिस्टर]], [[ सीपीयू कैश |सीपीयू कैशै]], वर्चुअल मेमोरी,[[ निर्देश पाइपलाइनिंग | निर्देश पाइपलाइनिंग]], सुपरस्केलर, [[ जटिल निर्देश सेट कंप्यूटर |जटिल निर्देश-सेट कंप्यूटर]], रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन-सेट कंप्यूटर, वर्चुअल मशीन, एमुलेटर, [[ माइक्रोप्रोग्राम |माइक्रोप्रोग्राम]] और स्टैक (डेटा स्ट्रक्चर) | मुख्य सीपीयू आर्किटेक्चरल नवरचना में [[ सूचकांक रजिस्टर |सूचकांक रजिस्टर]], [[ सीपीयू कैश |सीपीयू कैशै]], वर्चुअल मेमोरी,[[ निर्देश पाइपलाइनिंग | निर्देश पाइपलाइनिंग]], सुपरस्केलर, [[ जटिल निर्देश सेट कंप्यूटर |जटिल निर्देश-सेट कंप्यूटर]], रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन-सेट कंप्यूटर, वर्चुअल मशीन, एमुलेटर, [[ माइक्रोप्रोग्राम |माइक्रोप्रोग्राम]] और स्टैक(डेटा स्ट्रक्चर) सम्मिलित हैं। | ||
=== सूक्ष्म-वास्तुशिल्प अवधारणाएं === | === सूक्ष्म-वास्तुशिल्प अवधारणाएं === | ||
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=== प्रदर्शन विश्लेषण और बेंचमार्किंग === | === प्रदर्शन विश्लेषण और बेंचमार्किंग === | ||
{{Main| Computer performance}} | {{Main| Computer performance}} | ||
[[ बेंचमार्क (कंप्यूटिंग) |बेंचमार्किंग (कंप्यूटिंग)]] सीपीयू की गति के परीक्षण का एक तरीका है। उदाहरणों में स्टैण्डर्ड परफॉरमेंस इवैल्यूएशन कारपोरेशन द्वारा विकसित एसपीईसी-इंट और एसपीईसी-ऍफ़पी और एंबेडेड माइक्रोप्रोसेसर बेंचमार्क कंसोर्टियम [[ EEMBC |ईईएमबीसी]] द्वारा विकसित कंसुमेरमार्क | [[ बेंचमार्क (कंप्यूटिंग) |बेंचमार्किंग(कंप्यूटिंग)]] सीपीयू की गति के परीक्षण का एक तरीका है। उदाहरणों में स्टैण्डर्ड परफॉरमेंस इवैल्यूएशन कारपोरेशन द्वारा विकसित एसपीईसी-इंट और एसपीईसी-ऍफ़पी और एंबेडेड माइक्रोप्रोसेसर बेंचमार्क कंसोर्टियम [[ EEMBC |ईईएमबीसी]] द्वारा विकसित कंसुमेरमार्क सम्मिलित हैं। | ||
आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले कुछ मेट्रिक्स में | आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले कुछ मेट्रिक्स में सम्मिलित हैं: | ||
* प्रति सेकंड निर्देश - अधिकांश उपभोक्ता पहले से मौजूद पूर्व-संकलित सॉफ़्टवेयर के बड़े आधार को चलाने में सक्षम होने के लिए कंप्यूटर आर्किटेक्चर (सामान्यतः [[ इंटेल |इंटेल]][[ IA32 ]]आर्किटेक्चर) चुनते हैं। कंप्यूटर बेंचमार्क पर अपेक्षाकृत अनभिज्ञ होने के कारण, उनमें से कुछ ऑपरेटिंग आवृत्ति के आधार पर एक विशेष सीपीयू चुनते हैं ([[ मेगाहर्ट्ज़ मिथक ]]देखें)। | * प्रति सेकंड निर्देश - अधिकांश उपभोक्ता पहले से मौजूद पूर्व-संकलित सॉफ़्टवेयर के बड़े आधार को चलाने में सक्षम होने के लिए कंप्यूटर आर्किटेक्चर(सामान्यतः [[ इंटेल |इंटेल]][[ IA32 ]]आर्किटेक्चर) चुनते हैं। कंप्यूटर बेंचमार्क पर अपेक्षाकृत अनभिज्ञ होने के कारण, उनमें से कुछ ऑपरेटिंग आवृत्ति के आधार पर एक विशेष सीपीयू चुनते हैं([[ मेगाहर्ट्ज़ मिथक ]]देखें)। | ||
* [[ FLOPS | ऍफ़एलवोपीएस]] | * [[ FLOPS | ऍफ़एलवोपीएस]] - वैज्ञानिक गणनाओं के लिए कंप्यूटर के चयन में प्रति सेकंड फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशंस की संख्या प्रायः महत्वपूर्ण होती है। | ||
* [[ प्रदर्शन प्रति वाट ]] - [[ समानांतर कंप्यूटिंग ]]का निर्माण करने वाले सिस्टम डिजाइनर, जैसे कि गूगल, सीपीयू को उनकी गति प्रति वाट बिजली के आधार पर चुनते हैं, क्योंकि सीपीयू को पावर देने की लागत सीपीयू की लागत से अधिक होती है।<ref>{{cite web|url=http://www.eembc.org/benchmark/consumer.asp?HTYPE=SIM|title=EEMBC ConsumerMark|archive-url=https://web.archive.org/web/20050327005323/http://www.eembc.org/benchmark/consumer.asp?HTYPE=SIM |archive-date=March 27, 2005}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.zdnet.com/article/power-could-cost-more-than-servers-google-warns/|title=Power could cost more than servers, Google warns|author=Stephen Shankland|website=[[ZDNet]]|date=December 9, 2005}}</ref> | * [[ प्रदर्शन प्रति वाट | प्रदर्शन प्रति वाट]] - [[ समानांतर कंप्यूटिंग |समानांतर कंप्यूटिंग]] का निर्माण करने वाले सिस्टम डिजाइनर, जैसे कि गूगल, सीपीयू को उनकी गति प्रति वाट बिजली के आधार पर चुनते हैं, क्योंकि सीपीयू को पावर देने की लागत सीपीयू की लागत से अधिक होती है।<ref>{{cite web|url=http://www.eembc.org/benchmark/consumer.asp?HTYPE=SIM|title=EEMBC ConsumerMark|archive-url=https://web.archive.org/web/20050327005323/http://www.eembc.org/benchmark/consumer.asp?HTYPE=SIM |archive-date=March 27, 2005}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.zdnet.com/article/power-could-cost-more-than-servers-google-warns/|title=Power could cost more than servers, Google warns|author=Stephen Shankland|website=[[ZDNet]]|date=December 9, 2005}}</ref> | ||
* समानांतर कंप्यूटर बनाने वाले कुछ सिस्टम डिज़ाइनर प्रति डॉलर की गति के आधार पर सीपीयू चुनते हैं। | * समानांतर कंप्यूटर बनाने वाले कुछ सिस्टम डिज़ाइनर प्रति डॉलर की गति के आधार पर सीपीयू चुनते हैं। | ||
* रीयल-टाइम कंप्यूटिंग सिस्टम बनाने वाले सिस्टम डिज़ाइनर सबसे खराब स्थिति की प्रतिक्रिया की गारंटी देना चाहते हैं। ऐसा करना आसान होता है जब सीपीयू में कम [[ इंटरप्ट विलंबता |इंटरप्ट लेटेंसी]] होती है और जब इसकी नियतात्मक प्रतिक्रिया होती है। ([[ डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर ]]) | * रीयल-टाइम कंप्यूटिंग सिस्टम बनाने वाले सिस्टम डिज़ाइनर सबसे खराब स्थिति की प्रतिक्रिया की गारंटी देना चाहते हैं। ऐसा करना आसान होता है जब सीपीयू में कम [[ इंटरप्ट विलंबता |इंटरप्ट लेटेंसी]] होती है और जब इसकी नियतात्मक प्रतिक्रिया होती है।([[ डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर ]]) | ||
* कंप्यूटर प्रोग्रामर जो सीधे असेंबली भाषा में प्रोग्राम करते हैं, पूर्ण विशेषताओं वाले सीपीयू निर्देश सेट का समर्थन करना चाहते हैं। | * कंप्यूटर प्रोग्रामर जो सीधे असेंबली भाषा में प्रोग्राम करते हैं, पूर्ण विशेषताओं वाले सीपीयू निर्देश सेट का समर्थन करना चाहते हैं। | ||
* कम शक्ति - सीमित बिजली स्रोतों (जैसे सौर, बैटरी, मानव शक्ति) वाले सिस्टम के लिए। | * कम शक्ति - सीमित बिजली स्रोतों(जैसे सौर, बैटरी, मानव शक्ति) वाले सिस्टम के लिए। | ||
* छोटे आकार या कम वजन - पोर्टेबल एम्बेडेड सिस्टम के लिए, अंतरिक्ष यान के लिए सिस्टम। | * छोटे आकार या कम वजन - पोर्टेबल एम्बेडेड सिस्टम के लिए, अंतरिक्ष यान के लिए सिस्टम। | ||
* पर्यावरणीय प्रभाव - निर्माण और पुनर्चक्रण के साथ-साथ उपयोग के दौरान कंप्यूटर के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करना। कचरे को कम करना, खतरनाक सामग्री को कम करना। ([[ हरित संगणना ]] देखें)। | * पर्यावरणीय प्रभाव - निर्माण और पुनर्चक्रण के साथ-साथ उपयोग के दौरान कंप्यूटर के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करना। कचरे को कम करना, खतरनाक सामग्री को कम करना।([[ हरित संगणना | हरित संगणना]] देखें)।<!-- ... Are there other measures of "goodness", "figures of merit", that I'm missing here? --> | ||
इनमें से कुछ मेट्रिक्स को अनुकूलित करने में ट्रेडऑफ़ हो सकता है। विशेष रूप से, कई डिज़ाइन तकनीकें जो एक सीपीयू को तेजी से चलाती हैं, प्रति वाट प्रदर्शन, प्रति डॉलर प्रदर्शन, और नियतात्मक प्रतिक्रिया को और भी बदतर बना देती हैं, और इसके विपरीत भी सत्य हो सकता है। | इनमें से कुछ मेट्रिक्स को अनुकूलित करने में ट्रेडऑफ़ हो सकता है। विशेष रूप से, कई डिज़ाइन तकनीकें जो एक सीपीयू को तेजी से चलाती हैं, प्रति वाट प्रदर्शन, प्रति डॉलर प्रदर्शन, और नियतात्मक प्रतिक्रिया को और भी बदतर बना देती हैं, और इसके विपरीत भी सत्य हो सकता है। | ||
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=== वैज्ञानिक कंप्यूटिंग === | === वैज्ञानिक कंप्यूटिंग === | ||
{{Main|Supercomputer}} | {{Main|Supercomputer}} | ||
वैज्ञानिक कंप्यूटिंग एक बहुत छोटा आला बाजार है (राजस्व और शिप की गई इकाइयों में)। इसका उपयोग सरकारी अनुसंधान प्रयोगशालाओं और विश्वविद्यालयों में किया जाता है। 1990 से पहले, इस बाजार के लिए सीपीयू डिजाइन | वैज्ञानिक कंप्यूटिंग एक बहुत छोटा आला बाजार है(राजस्व और शिप की गई इकाइयों में)। इसका उपयोग सरकारी अनुसंधान प्रयोगशालाओं और विश्वविद्यालयों में किया जाता है। 1990 से पहले, इस बाजार के लिए सीपीयू डिजाइन प्रायः किया जाता था, लेकिन बड़े समूहों में संगठित बड़े पैमाने पर बाजार सीपीयू अधिक किफायती साबित हुए हैं। वैज्ञानिक कंप्यूटिंग के लिए सक्रिय हार्डवेयर डिजाइन और अनुसंधान का मुख्य शेष क्षेत्र बड़े पैमाने पर बाजार सीपीयू को जोड़ने के लिए उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम के लिए है। | ||
=== एंबेडेड डिजाइन === | === एंबेडेड डिजाइन === | ||
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ये सिंगल-फ़ंक्शन डिवाइस कई मायनों में अधिक परिचित सामान्य-उद्देश्य वाले सीपीयू से भिन्न होते हैं: | ये सिंगल-फ़ंक्शन डिवाइस कई मायनों में अधिक परिचित सामान्य-उद्देश्य वाले सीपीयू से भिन्न होते हैं: | ||
* कम लागत का बहुत महत्व है। | * कम लागत का बहुत महत्व है। | ||
* कम बिजली अपव्यय बनाए रखना महत्वपूर्ण है क्योंकि एम्बेडेड उपकरणों में | * कम बिजली अपव्यय बनाए रखना महत्वपूर्ण है क्योंकि एम्बेडेड उपकरणों में प्रायः सीमित बैटरी जीवन होता है और शीतलन पंखों को सम्मिलित करना प्रायः अव्यावहारिक होता है। | ||
* सिस्टम की कम लागत देने के लिए, बाह्य उपकरणों को उसी सिलिकॉन चिप पर प्रोसेसर के साथ एकीकृत किया जाता है। | * सिस्टम की कम लागत देने के लिए, बाह्य उपकरणों को उसी सिलिकॉन चिप पर प्रोसेसर के साथ एकीकृत किया जाता है। | ||
* बाह्य उपकरणों को ऑन-चिप रखने से बिजली की खपत भी कम हो जाती है क्योंकि बाहरी जीपीआईओ पोर्ट्स को आमतौर पर बफरिंग की आवश्यकता होती है ताकि वे चिप के बाहर एक मजबूत सिग्नल बनाए रखने के लिए आवश्यक अपेक्षाकृत उच्च विद्युत् भार को स्रोत या सिंक कर सकें। | * बाह्य उपकरणों को ऑन-चिप रखने से बिजली की खपत भी कम हो जाती है क्योंकि बाहरी जीपीआईओ पोर्ट्स को आमतौर पर बफरिंग की आवश्यकता होती है ताकि वे चिप के बाहर एक मजबूत सिग्नल बनाए रखने के लिए आवश्यक अपेक्षाकृत उच्च विद्युत् भार को स्रोत या सिंक कर सकें। | ||
** कई एम्बेडेड अनुप्रयोगों में | ** कई एम्बेडेड अनुप्रयोगों में विद्युत् परिपथ तंत्र के लिए सीमित मात्रा में भौतिक स्थान होता है; बाह्य उपकरणों को ऑन-चिप रखने से सर्किट बोर्ड के लिए आवश्यक स्थान कम हो जाएगा। | ||
** प्रोग्राम और डेटा मेमोरी को | ** प्रोग्राम और डेटा मेमोरी को प्रायः एक ही चिप पर एकीकृत किया जाता है। जब केवल अनुमत प्रोग्राम मेमोरी रीड-ओनली मेमोरी होती है, तो डिवाइस को [[ microcontroller |मिक्रोकंट्रोलर]] के रूप में जाना जाता है। | ||
* कई एम्बेडेड अनुप्रयोगों के लिए, कुछ सामान्य-उद्देश्य वाले प्रोसेसर की तुलना में इंटरप्ट-लेटेंसी अधिक महत्वपूर्ण होगी। | * कई एम्बेडेड अनुप्रयोगों के लिए, कुछ सामान्य-उद्देश्य वाले प्रोसेसर की तुलना में इंटरप्ट-लेटेंसी अधिक महत्वपूर्ण होगी। | ||
==== एंबेडेड प्रोसेसर अर्थशास्त्र ==== | ==== एंबेडेड प्रोसेसर अर्थशास्त्र ==== | ||
शिप की गई कुल इकाइयों की सबसे बड़ी संख्या के साथ एम्बेडेड सीपीयू परिवार [[ 8051 |8051]] है, जिसका प्रति वर्ष लगभग एक बिलियन यूनिट का औसत है।<ref>{{cite web |url=http://people.wallawalla.edu/~curt.nelson/engr355/lecture/8051_overview.pdf |title=8051 Overview |author=Curtis A. Nelson |access-date=2011-07-10 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20111009101426/http://people.wallawalla.edu/~curt.nelson/engr355/lecture/8051_overview.pdf |archive-date=2011-10-09 }}</ref> 8051 का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह बहुत सस्ती है। डिजाइन समय अब लगभग शून्य है, क्योंकि यह वाणिज्यिक बौद्धिक संपदा के रूप में व्यापक रूप से उपलब्ध है। अब इसे | शिप की गई कुल इकाइयों की सबसे बड़ी संख्या के साथ एम्बेडेड सीपीयू परिवार [[ 8051 |8051]] है, जिसका प्रति वर्ष लगभग एक बिलियन यूनिट का औसत है।<ref>{{cite web |url=http://people.wallawalla.edu/~curt.nelson/engr355/lecture/8051_overview.pdf |title=8051 Overview |author=Curtis A. Nelson |access-date=2011-07-10 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20111009101426/http://people.wallawalla.edu/~curt.nelson/engr355/lecture/8051_overview.pdf |archive-date=2011-10-09 }}</ref> 8051 का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह बहुत सस्ती है। डिजाइन समय अब लगभग शून्य है, क्योंकि यह वाणिज्यिक बौद्धिक संपदा के रूप में व्यापक रूप से उपलब्ध है। अब इसे प्रायः एक चिप पर बड़े सिस्टम के एक छोटे हिस्से के रूप में एम्बेड किया जाता है। एक 8051 की सिलिकॉन लागत अब यूएस $0.001 जितनी कम है, क्योंकि कुछ कार्यान्वयन 2,200 तर्क गेट्स का उपयोग करते हैं और 0.4730 वर्ग मिलीमीटर सिलिकॉन लेते हैं।<ref> | ||
{{cite web| url = http://www.keil.com/dd/docs/datashts/evatronix/t8051_ds.pdf| title = T8051 Tiny 8051-compatible Microcontroller| archive-url = https://web.archive.org/web/20110929033902/https://www.keil.com/dd/docs/datashts/evatronix/t8051_ds.pdf| archive-date = 2011-09-29}}</ref><ref>To figure dollars per square millimeter, see [http://www.overclockers.com/forums/showthread.php?t=550542], and note that an SOC component has no pin or packaging costs.</ref> | {{cite web| url = http://www.keil.com/dd/docs/datashts/evatronix/t8051_ds.pdf| title = T8051 Tiny 8051-compatible Microcontroller| archive-url = https://web.archive.org/web/20110929033902/https://www.keil.com/dd/docs/datashts/evatronix/t8051_ds.pdf| archive-date = 2011-09-29}}</ref><ref>To figure dollars per square millimeter, see [http://www.overclockers.com/forums/showthread.php?t=550542], and note that an SOC component has no pin or packaging costs.</ref> | ||
2009 तक, किसी भी अन्य 32-बिट निर्देश सेट की तुलना में [[ एआरएम वास्तुकला | एआरएम आर्किटेक्चर]] निर्देश सेट का उपयोग करके अधिक सीपीयू का उत्पादन किया जाता है।<ref> | 2009 तक, किसी भी अन्य 32-बिट निर्देश सेट की तुलना में [[ एआरएम वास्तुकला |एआरएम आर्किटेक्चर]] निर्देश सेट का उपयोग करके अधिक सीपीयू का उत्पादन किया जाता है।<ref> | ||
[http://www.extremetech.com/extreme/52180-arm-cores-climb-into-3g-territory "ARM Cores Climb Into 3G Territory"] by Mark Hachman, 2002. | [http://www.extremetech.com/extreme/52180-arm-cores-climb-into-3g-territory "ARM Cores Climb Into 3G Territory"] by Mark Hachman, 2002. | ||
</ref><ref> | </ref><ref> | ||
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8-बिट [[ एटमेल एवीआर |एटमेल एवीआर]] और पहले एवीआर माइक्रोकंट्रोलर की कल्पना और डिजाइन नॉर्वेजियन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के दो छात्रों ने किया था। | 8-बिट [[ एटमेल एवीआर |एटमेल एवीआर]] और पहले एवीआर माइक्रोकंट्रोलर की कल्पना और डिजाइन नॉर्वेजियन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के दो छात्रों ने किया था। | ||
8-बिट 6502 आर्किटेक्चर और पहली [[ एमओएस प्रौद्योगिकी 6502 ]] चिप को 13 महीनों में लगभग 9 लोगों के समूह द्वारा डिजाइन किया गया था।<ref>{{Cite web |url=http://silicongenesis.stanford.edu/transcripts/mensch.htm |title=Interview with William Mensch |access-date=2009-02-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160304091031/http://silicongenesis.stanford.edu/transcripts/mensch.htm |archive-date=2016-03-04 |url-status=dead }}</ref> | 8-बिट 6502 आर्किटेक्चर और पहली [[ एमओएस प्रौद्योगिकी 6502 |एमओएस प्रौद्योगिकी 6502]] चिप को 13 महीनों में लगभग 9 लोगों के समूह द्वारा डिजाइन किया गया था।<ref>{{Cite web |url=http://silicongenesis.stanford.edu/transcripts/mensch.htm |title=Interview with William Mensch |access-date=2009-02-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160304091031/http://silicongenesis.stanford.edu/transcripts/mensch.htm |archive-date=2016-03-04 |url-status=dead }}</ref> | ||
==== अनुसंधान और शैक्षिक सीपीयू डिजाइन ==== | ==== अनुसंधान और शैक्षिक सीपीयू डिजाइन ==== | ||
| Line 136: | Line 136: | ||
कुछ स्नातक पाठ्यक्रमों में एक 15-सप्ताह के सेमेस्टर में एक एफपीजीए में एक साधारण सीपीयू को डिज़ाइन करने, कार्यान्वित करने और परीक्षण करने के लिए 2 से 5 छात्रों की एक टीम की आवश्यकता होती है।<ref>{{cite web|url=http://www.fpgacpu.org/teaching.html|title=Teaching Computer Design with FPGAs|author=Jan Gray}}</ref> | कुछ स्नातक पाठ्यक्रमों में एक 15-सप्ताह के सेमेस्टर में एक एफपीजीए में एक साधारण सीपीयू को डिज़ाइन करने, कार्यान्वित करने और परीक्षण करने के लिए 2 से 5 छात्रों की एक टीम की आवश्यकता होती है।<ref>{{cite web|url=http://www.fpgacpu.org/teaching.html|title=Teaching Computer Design with FPGAs|author=Jan Gray}}</ref> | ||
मल्टीटाइटन सीपीयू को 2.5 मानव वर्षों के प्रयास के साथ डिजाइन किया गया था, जिसे उस समय अपेक्षाकृत कम डिजाइन प्रयास माना जाता था।<ref>{{cite journal |last1=Jouppi |first1=N.P. |last2=Tang |first2=J.Y.-F. |title=A 20-MIPS sustained 32-bit CMOS microprocessor with high ratio of sustained to peak performance |journal=IEEE Journal of Solid-State Circuits |date=October 1989 |volume=24 |issue=5 |pages=1348–1359 |doi=10.1109/JSSC.1989.572612 |bibcode=1989IJSSC..24.1348J }}</ref>24 लोगों ने 3.5 वर्षीय मल्टीटाइटन अनुसंधान परियोजना में योगदान दिया, जिसमें एक प्रोटोटाइप सीपीयू का डिजाइन और निर्माण | मल्टीटाइटन सीपीयू को 2.5 मानव वर्षों के प्रयास के साथ डिजाइन किया गया था, जिसे उस समय अपेक्षाकृत कम डिजाइन प्रयास माना जाता था।<ref>{{cite journal |last1=Jouppi |first1=N.P. |last2=Tang |first2=J.Y.-F. |title=A 20-MIPS sustained 32-bit CMOS microprocessor with high ratio of sustained to peak performance |journal=IEEE Journal of Solid-State Circuits |date=October 1989 |volume=24 |issue=5 |pages=1348–1359 |doi=10.1109/JSSC.1989.572612 |bibcode=1989IJSSC..24.1348J }}</ref>24 लोगों ने 3.5 वर्षीय मल्टीटाइटन अनुसंधान परियोजना में योगदान दिया, जिसमें एक प्रोटोटाइप सीपीयू का डिजाइन और निर्माण सम्मिलित था।<ref>{{cite web|url=http://www.hpl.hp.com/techreports/Compaq-DEC/WRL-87-8.pdf|title=MultiTitan: Four Architecture Papers|year=1988|pages=4–5}}</ref> | ||
==== सॉफ्ट माइक्रोप्रोसेसर कोर ==== | ==== सॉफ्ट माइक्रोप्रोसेसर कोर ==== | ||
{{Main|Soft microprocessor}} | {{Main|Soft microprocessor}} | ||
एम्बेडेड सिस्टम के लिए, बिजली की खपत आवश्यकताओं के कारण उच्चतम प्रदर्शन स्तरों की | एम्बेडेड सिस्टम के लिए, बिजली की खपत आवश्यकताओं के कारण उच्चतम प्रदर्शन स्तरों की प्रायः आवश्यकता नहीं होती है या वांछित नहीं होती है। यह ऐसे प्रोसेसर के उपयोग की अनुमति देता है जिसे तर्क संश्लेषण तकनीकों द्वारा पूरी तरह कार्यान्वित किया जा सकता है। इन संश्लेषित प्रोसेसरों को बहुत कम समय में लागू किया जा सकता है, जिससे यह बाजार में तेजी से भेजा जा सकता है। | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
| Line 158: | Line 158: | ||
* सिस्टम-ऑन-ए-चिप | * सिस्टम-ऑन-ए-चिप | ||
*नेटवर्क-ऑन-ए-चिप | *नेटवर्क-ऑन-ए-चिप | ||
*[[ प्रक्रिया डिजाइन किट ]] - सेमीकंडक्टर डिवाइस उत्पादन प्रक्रिया के लिए बनाए गए या संचित किए गए दस्तावेज़ों का एक सेट | *[[ प्रक्रिया डिजाइन किट | प्रक्रिया डिजाइन किट]] - सेमीकंडक्टर डिवाइस उत्पादन प्रक्रिया के लिए बनाए गए या संचित किए गए दस्तावेज़ों का एक सेट | ||
== संदर्भ == | == संदर्भ == | ||
| Line 171: | Line 171: | ||
*डिजिटल डाटा | *डिजिटल डाटा | ||
*आंकड़े | *आंकड़े | ||
*के माध्यम से (इलेक्ट्रॉनिक्स) | *के माध्यम से(इलेक्ट्रॉनिक्स) | ||
*संवहन दस्तावेज़ स्वरूप | *संवहन दस्तावेज़ स्वरूप | ||
*विनिर्माण क्षमता के लिए डिजाइन (आईसी) | *विनिर्माण क्षमता के लिए डिजाइन(आईसी) | ||
*सिलिकॉन सत्यापन पोस्ट करें | *सिलिकॉन सत्यापन पोस्ट करें | ||
*मास्क डेटा तैयारी | *मास्क डेटा तैयारी | ||
*असफलता विश्लेषण | *असफलता विश्लेषण | ||
*रजिस्टर ट्रांसफर लेवल | *रजिस्टर ट्रांसफर लेवल | ||
*सी (प्रोग्रामिंग भाषा) | *सी(प्रोग्रामिंग भाषा) | ||
*यात्रा | *यात्रा | ||
*मांग | *मांग | ||
*उत्पाद आवश्यकता दस्तावेज़ | *उत्पाद आवश्यकता दस्तावेज़ | ||
*बाज़ार अवसर | *बाज़ार अवसर | ||
*जीवन का अंत (उत्पाद) | *जीवन का अंत(उत्पाद) | ||
*निर्देश समुच्चय | *निर्देश समुच्चय | ||
*तर्क अनुकरण | *तर्क अनुकरण | ||
| Line 204: | Line 204: | ||
*बांड विशेषता | *बांड विशेषता | ||
*दोहरी इन-लाइन पैकेज | *दोहरी इन-लाइन पैकेज | ||
*मरो (एकीकृत सर्किट) | *मरो(एकीकृत सर्किट) | ||
*निर्माण (अर्धचालक) | *निर्माण(अर्धचालक) | ||
*विद्युतचुंबकीय व्यवधान | *विद्युतचुंबकीय व्यवधान | ||
*epoxy | *epoxy | ||
*भली भांति बंद सील | *भली भांति बंद सील | ||
*फ्लैटपैक (इलेक्ट्रॉनिक्स) | *फ्लैटपैक(इलेक्ट्रॉनिक्स) | ||
*पतली छोटी रूपरेखा पैकेज | *पतली छोटी रूपरेखा पैकेज | ||
*गोंद | *गोंद | ||
| Line 223: | Line 223: | ||
*HIRF | *HIRF | ||
*एकीकृत परिपथ | *एकीकृत परिपथ | ||
*रूटिंग (इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन ऑटोमेशन) | *रूटिंग(इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन ऑटोमेशन) | ||
*प्रक्रिया के कोने | *प्रक्रिया के कोने | ||
*मानक सेल | *मानक सेल | ||
| Line 232: | Line 232: | ||
*रजिस्टर ट्रांसफर लेवल | *रजिस्टर ट्रांसफर लेवल | ||
*मूल्य संवर्धित | *मूल्य संवर्धित | ||
*पुस्तकालय (कंप्यूटर विज्ञान) | *पुस्तकालय(कंप्यूटर विज्ञान) | ||
*मॉडल आधारित डिजाइन | *मॉडल आधारित डिजाइन | ||
*स्वत: नियंत्रण | *स्वत: नियंत्रण | ||
| Line 249: | Line 249: | ||
*मैक ओएस | *मैक ओएस | ||
*प्रयोक्ता इंटरफ़ेस | *प्रयोक्ता इंटरफ़ेस | ||
*समारोह (गणित) | *समारोह(गणित) | ||
*फोरट्रान | *फोरट्रान | ||
*स्थिर (कंप्यूटर विज्ञान) | *स्थिर(कंप्यूटर विज्ञान) | ||
*खिसकाना | *खिसकाना | ||
*जादू वर्ग | *जादू वर्ग | ||
| Line 261: | Line 261: | ||
*आईईईई मानक | *आईईईई मानक | ||
*एक्सेलेरा | *एक्सेलेरा | ||
*जावा (प्रोग्रामिंग भाषा) | *जावा(प्रोग्रामिंग भाषा) | ||
*पैक्ड सरणी | *पैक्ड सरणी | ||
*कड़ा मुकाबला | *कड़ा मुकाबला | ||
*struct | *struct | ||
*टाइपडीफ | *टाइपडीफ | ||
*कुंडी (इलेक्ट्रॉनिक) | *कुंडी(इलेक्ट्रॉनिक) | ||
*रन टाइम (कार्यक्रम जीवनचक्र चरण) | *रन टाइम(कार्यक्रम जीवनचक्र चरण) | ||
*एकल विरासत | *एकल विरासत | ||
*टेम्पलेट विशेषज्ञता | *टेम्पलेट विशेषज्ञता | ||
| Line 273: | Line 273: | ||
*ऑपरेटर नया | *ऑपरेटर नया | ||
*यादृच्छिक परीक्षण | *यादृच्छिक परीक्षण | ||
*सामग्री निहितार्थ (अनुमान का नियम) | *सामग्री निहितार्थ(अनुमान का नियम) | ||
*पूर्ववृत्त (तर्क) | *पूर्ववृत्त(तर्क) | ||
*फलस्वरूप | *फलस्वरूप | ||
*सिमुलेशन | *सिमुलेशन | ||
| Line 282: | Line 282: | ||
*डिजाइन अंतरिक्ष सत्यापन | *डिजाइन अंतरिक्ष सत्यापन | ||
*टेस्ट कवरेज | *टेस्ट कवरेज | ||
*उदाहरण (कंप्यूटर विज्ञान) | *उदाहरण(कंप्यूटर विज्ञान) | ||
*तुल्यकालन (कंप्यूटर विज्ञान) | *तुल्यकालन(कंप्यूटर विज्ञान) | ||
*सशक्त टाइपिंग | *सशक्त टाइपिंग | ||
*पाश के लिए | *पाश के लिए | ||
*बहाव को काबू करें | *बहाव को काबू करें | ||
*लगातार (कंप्यूटर प्रोग्रामिंग) | *लगातार(कंप्यूटर प्रोग्रामिंग) | ||
*भाषा अंतरसंचालनीयता | *भाषा अंतरसंचालनीयता | ||
*सी-परिवार प्रोग्रामिंग भाषाओं की सूची | *सी-परिवार प्रोग्रामिंग भाषाओं की सूची | ||
*प्रक्रमण करने से पहले के निर्देश | *प्रक्रमण करने से पहले के निर्देश | ||
*मूल फाइल | *मूल फाइल | ||
*लिंट (सॉफ्टवेयर) | *लिंट(सॉफ्टवेयर) | ||
*एकीकृत सर्किट डिजाइन | *एकीकृत सर्किट डिजाइन | ||
*एकीकृत सर्किट लेआउट | *एकीकृत सर्किट लेआउट | ||
| Line 306: | Line 306: | ||
*वितरित अभिकलन | *वितरित अभिकलन | ||
*व्युत्पन्न वर्ग | *व्युत्पन्न वर्ग | ||
*सीएलयू (प्रोग्रामिंग भाषा) | *सीएलयू(प्रोग्रामिंग भाषा) | ||
*अदा (प्रोग्रामिंग भाषा) | *अदा(प्रोग्रामिंग भाषा) | ||
*कक्षा (कंप्यूटर प्रोग्रामिंग) | *कक्षा(कंप्यूटर प्रोग्रामिंग) | ||
*कास्ट (कंप्यूटर विज्ञान) | *कास्ट(कंप्यूटर विज्ञान) | ||
*एक्सेप्शन हेंडलिंग | *एक्सेप्शन हेंडलिंग | ||
*सभा की भाषा | *सभा की भाषा | ||
*अवधारणाएं (सी ++) | *अवधारणाएं(सी ++) | ||
*सी ++ मानक पुस्तकालय | *सी ++ मानक पुस्तकालय | ||
*एब्स्ट्रैक्शन (कंप्यूटर साइंस) | *एब्स्ट्रैक्शन(कंप्यूटर साइंस) | ||
*कक्षा (कंप्यूटर विज्ञान) | *कक्षा(कंप्यूटर विज्ञान) | ||
*संकलन समय | *संकलन समय | ||
*सहयोगी सरणी | *सहयोगी सरणी | ||
*सुविधा (सॉफ्टवेयर डिजाइन) | *सुविधा(सॉफ्टवेयर डिजाइन) | ||
*अनवरत वृद्धि # अनियंत्रित विस्तार | *अनवरत वृद्धि # अनियंत्रित विस्तार | ||
*विशिष्ट एकीकृत परिपथ आवेदन | *विशिष्ट एकीकृत परिपथ आवेदन | ||
| Line 326: | Line 326: | ||
*अनुक्रमिक तर्क | *अनुक्रमिक तर्क | ||
*स्थान और मार्ग | *स्थान और मार्ग | ||
*रूटिंग (ईडीए) | *रूटिंग(ईडीए) | ||
*सेमीकंडक्टर | *सेमीकंडक्टर | ||
*आर्किटेक्ट | *आर्किटेक्ट | ||
| Line 379: | Line 379: | ||
*समनाम | *समनाम | ||
*निराकरण | *निराकरण | ||
*संकेत (सेमियोटिक्स) | *संकेत(सेमियोटिक्स) | ||
*सेमे (शब्दार्थ) | *सेमे(शब्दार्थ) | ||
*शब्द भावना | *शब्द भावना | ||
*अर्थ क्षेत्र | *अर्थ क्षेत्र | ||
*अर्थ (भाषाविज्ञान) | *अर्थ(भाषाविज्ञान) | ||
*निओलगिज़्म | *निओलगिज़्म | ||
*अपरिष्कृत किस्म | *अपरिष्कृत किस्म | ||
| Line 397: | Line 397: | ||
*विवरण का सिद्धांत | *विवरण का सिद्धांत | ||
*शाऊल क्रिप्के | *शाऊल क्रिप्के | ||
*अनिश्चितता (दर्शनशास्त्र) | *अनिश्चितता(दर्शनशास्त्र) | ||
*अर्थ विज्ञान | *अर्थ विज्ञान | ||
*जानकारी | *जानकारी | ||
| Line 413: | Line 413: | ||
*कम घनत्व समता-जांच कोड | *कम घनत्व समता-जांच कोड | ||
*उच्चारण क्षमता | *उच्चारण क्षमता | ||
*चरित्र (कंप्यूटिंग) | *चरित्र(कंप्यूटिंग) | ||
*एचटीटीपी हेडर | *एचटीटीपी हेडर | ||
*जेनेटिक कोड | *जेनेटिक कोड | ||
| Line 427: | Line 427: | ||
*लेखन प्रणाली | *लेखन प्रणाली | ||
*सांकेतिकता | *सांकेतिकता | ||
*कोड (सेमियोटिक्स) | *कोड(सेमियोटिक्स) | ||
*असिमिक लेखन | *असिमिक लेखन | ||
*जाँचने का तरीका | *जाँचने का तरीका | ||
| Line 442: | Line 442: | ||
*बुंदाडा इटाकुरा | *बुंदाडा इटाकुरा | ||
*असतत कोसाइन परिवर्तन | *असतत कोसाइन परिवर्तन | ||
*फिल्टर (सॉफ्टवेयर) | *फिल्टर(सॉफ्टवेयर) | ||
*धोखाधड़ी | *धोखाधड़ी | ||
*एमपीईजी-1 ऑडियो परत II | *एमपीईजी-1 ऑडियो परत II | ||
*झूठा | *झूठा | ||
*नमूनाकरण दर | *नमूनाकरण दर | ||
*संदर्भ कार्यान्वयन (कंप्यूटिंग) | *संदर्भ कार्यान्वयन(कंप्यूटिंग) | ||
*सोल | *सोल | ||
*धुन (ऑनलाइन संगीत सेवा) | *धुन(ऑनलाइन संगीत सेवा) | ||
*जॉइन्ट स्टीरियो | *जॉइन्ट स्टीरियो | ||
*त्रुटि की जांच कर रहा है | *त्रुटि की जांच कर रहा है | ||
*पूर्व बनाया | *पूर्व बनाया | ||
*संपीड़न विरूपण साक्ष्य | *संपीड़न विरूपण साक्ष्य | ||
*लाल किताब (ऑडियो सीडी मानक) | *लाल किताब(ऑडियो सीडी मानक) | ||
*आईएफए शो | *आईएफए शो | ||
*कार्य (ऑडियो प्रारूप) | *कार्य(ऑडियो प्रारूप) | ||
*सेब दोषरहित | *सेब दोषरहित | ||
*एमपीईजी -4 भाग 14 | *एमपीईजी -4 भाग 14 | ||
*बयान (कंप्यूटर विज्ञान) | *बयान(कंप्यूटर विज्ञान) | ||
*सॉफ़्टवेयर परीक्षण | *सॉफ़्टवेयर परीक्षण | ||
*एसीएम का संचार | *एसीएम का संचार | ||
| Line 473: | Line 473: | ||
*स्पर्धारोधी कानून | *स्पर्धारोधी कानून | ||
*शुरुआती सार्वजानिक प्रस्ताव | *शुरुआती सार्वजानिक प्रस्ताव | ||
*क्रेग बैरेट (व्यापारी) | *क्रेग बैरेट(व्यापारी) | ||
*एंटीट्रस्ट | *एंटीट्रस्ट | ||
*एआईएम गठबंधन | *एआईएम गठबंधन | ||
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*EPROM | *EPROM | ||
*विद्युत ऊर्जा की खपत | *विद्युत ऊर्जा की खपत | ||
*एम्बर झील (सूक्ष्म वास्तुकला) | *एम्बर झील(सूक्ष्म वास्तुकला) | ||
*Apple वर्ल्डवाइड डेवलपर्स कॉन्फ्रेंस | *Apple वर्ल्डवाइड डेवलपर्स कॉन्फ्रेंस | ||
*स्वतंत्र रूप से पुनर्वितरण योग्य सॉफ्टवेयर | *स्वतंत्र रूप से पुनर्वितरण योग्य सॉफ्टवेयर | ||
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*प्रतीकात्मक प्रक्षेपवक्र मूल्यांकन | *प्रतीकात्मक प्रक्षेपवक्र मूल्यांकन | ||
*कदम स्तर | *कदम स्तर | ||
*पुस्तकालय (कम्प्यूटिंग) | *पुस्तकालय(कम्प्यूटिंग) | ||
*औपचारिक विशिष्टता | *औपचारिक विशिष्टता | ||
*सिस्टम टाइप करें | *सिस्टम टाइप करें | ||
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*सॉफ्टवेयर टूल | *सॉफ्टवेयर टूल | ||
*श्वेत रव | *श्वेत रव | ||
*विंडो (कंप्यूटिंग) | *विंडो(कंप्यूटिंग) | ||
*गुणा | *गुणा | ||
*आस्पेक्ट अनुपात | *आस्पेक्ट अनुपात | ||
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*अत्यधिक पराबैंगनी लिथोग्राफी | *अत्यधिक पराबैंगनी लिथोग्राफी | ||
*आईएमईसी | *आईएमईसी | ||
*सब्सट्रेट (मुद्रण) | *सब्सट्रेट(मुद्रण) | ||
*टोपपन | *टोपपन | ||
*स्थिर समय विश्लेषण | *स्थिर समय विश्लेषण | ||
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*बंद होने का समय | *बंद होने का समय | ||
*योजनाबद्ध कब्जा | *योजनाबद्ध कब्जा | ||
*पायथन (प्रोग्रामिंग भाषा) | *पायथन(प्रोग्रामिंग भाषा) | ||
*सेमीकंडक्टर | *सेमीकंडक्टर | ||
*प्रभारी वाहक | *प्रभारी वाहक | ||
| Line 553: | Line 553: | ||
*आम emitter | *आम emitter | ||
*आम आधार | *आम आधार | ||
*आनुपातिकता (गणित) | *आनुपातिकता(गणित) | ||
*हिमस्खलन टूटना | *हिमस्खलन टूटना | ||
*कमरे का तापमान | *कमरे का तापमान | ||
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*यूनाइटेड स्टेट्स वाणिज्य विभाग | *यूनाइटेड स्टेट्स वाणिज्य विभाग | ||
*डिजाइन नियम जाँच | *डिजाइन नियम जाँच | ||
*कैट्स (सॉफ्टवेयर) | *कैट्स(सॉफ्टवेयर) | ||
*प्रोग्राम करने योग्य तर्क उपकरण | *प्रोग्राम करने योग्य तर्क उपकरण | ||
*जाँच और वैधता | *जाँच और वैधता | ||
Revision as of 16:24, 5 December 2022
प्रोसेसर डिजाइन कंप्यूटर इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग(फैब्रिकेशन) का एक उपक्षेत्र है जो संगणक का एक प्रमुख घटक प्रोसेसर बनाने से संबंधित है।
डिजाइन प्रक्रिया में निर्देश सेट और निश्चित निष्पादन प्रतिमान(जैसे वीएलआईडब्ल्यू या आरआईएससी) का चयन करना सम्मिलित है और इसके परिणामस्वरूप एक माइक्रोआर्किटेक्चर प्राप्त होता है, जिसे उदाहरण के लिए वीएचडीएल या वेरिलॉग में वर्णित किया जा सकता है। माइक्रोप्रोसेसर डिज़ाइन के लिए, यह विवरण तब विभिन्न अर्धचालक उपकरण निर्माण प्रक्रियाओं में से कुछ को नियोजित करके निर्मित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक डाई(एकीकृत सर्किट) प्राप्त होता है जो चिप वाहक पर स्थापित होता है। इस चिप वाहक को फिर एक मुद्रित सर्किट बोर्ड(पीसीबी) पर सीपीयू सॉकेट में मिलाया या डाला जाता है।
किसी भी प्रोसेसर के संचालन का तरीका निर्देशों की सूची का निष्पादन है। निर्देशों में आमतौर परप्रोसेसर रजिस्टर का उपयोग करके डेटा मानों की गणना या हेरफेर करने, पढ़ने/लिखने की मेमोरी में मानों को बदलने या पुनर्प्राप्त करने, डेटा मानों के बीच संबंधपरक परीक्षण करने और प्रोग्राम प्रवाह को नियंत्रित करना सम्मिलित हैं।
प्रोसेसर के डिजाइन को सेमीकंडक्टर फैब्रिकेशन के लिए फाउंड्री में भेजने से पहले एक या कई एफपीजीए पर प्रायः प्रोसेसर डिजाइनों का परीक्षण और सत्यापन किया जाता है।[1]
विवरण
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मूल बातें
सीपीयू डिज़ाइन को निम्नलिखित घटकों के डिज़ाइन में विभाजित किया गया है:
- डेटापथ(जैसे एएलयू और पाइपलाइन)
- नियंत्रण इकाई: तर्क जो डेटापथ को नियंत्रित करता है
- मेमोरी घटक जैसे रजिस्टर फाइलें, कैश मैमोरी
- घड़ी संकेत विद्युत् परिपथ तंत्र जैसे क्लॉक ड्राइवर, चरण बंद लूप(पीएलएल),घड़ी वितरण नेटवर्क
- पैड ट्रांसीवर विद्युत् परिपथ तंत्र
- तर्क गेट सेल लाइब्रेरी जिसका उपयोग तर्क को लागू करने के लिए किया जाता है
उच्च-प्रदर्शन बाजारों के लिए डिज़ाइन किए गए सीपीयू को आवृत्ति, बिजली की खपत और चिप-क्षेत्र लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए इनमें से प्रत्येक आइटम के लिए कस्टम(अनुकूलित या एप्लिकेशन विशिष्ट(नीचे देखें)) डिज़ाइन की आवश्यकता हो सकती है, जबकि निम्न-प्रदर्शन बाजारों के लिए डिज़ाइन किए गए सीपीयू इनमें से कुछ वस्तुओं को बौद्धिक संपदा के रूप में खरीदकर कार्यान्वयन के बोझ को कम करते हैं। नियंत्रण तर्क कार्यान्वयन तकनीकों(सीएडी उपकरणों का उपयोग करके तर्क संश्लेषण ) का उपयोग डेटापथों को लागू करने, फाइलों को पंजीकृत करने और घड़ियों को लागू करने के लिए किया जा सकता है। सीपीयू डिजाइन में उपयोग की जाने वाली सामान्य तर्क शैलियों में असंरचित यादृच्छिक तर्क, परिमित-अवस्था मशीन, माइक्रोप्रोग्रामिंग(1965 से 1985 तक प्रचलित), और प्रोग्रामेबल तर्क एरेज़(1980 के दशक में प्रचलित पर अब नहीं) सम्मिलित हैं।
कार्यान्वयन तर्क
तर्क को लागू करने के लिए उपयोग किए जाने वाले डिवाइस प्रकारों में सम्मिलित हैं:
- ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क स्मॉल स्केल इंटीग्रेशन तर्क चिप्स - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं किया जाता है
- प्रोग्रामेबल एरे तर्क और प्रोग्रामेबल तर्क डिवाइस - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं किया जाता है
- एमिटर-युग्मित तर्क(ईसीएल) गेट एरेज़ - अब आम नहीं
- सीएमओएस गेट सरणियाँ - अब सीपीयू के लिए उपयोग नहीं की जाती हैं
- सीएमओएस बड़े पैमाने पर उत्पादित एकीकृत परिपथ - वॉल्यूम के हिसाब से सीपीयू का विशाल बहुमत
- सीएमओएस एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट - केवल व्यय के कारण कुछ विशेष अनुप्रयोगों के लिए
- फील्ड-प्रोग्रामेबल गेट एरेज़(एफपीजीए) - सॉफ्ट माइक्रोप्रोसेसरों के लिए सामान्य, और कमोबेश पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य कंप्यूटिंग के लिए आवश्यक है
सीपीयू डिज़ाइन प्रोजेक्ट में आम तौर पर निम्न प्रमुख कार्य होते हैं:
- प्रोग्रामर-दृश्यमान निर्देश सेट आर्किटेक्चर, जिसे विभिन्न प्रकार के माइक्रोआर्किटेक्चर द्वारा कार्यान्वित किया जा सकता है
- एएनएसआई सी / सी++ या सिस्टम-सी में वास्तुकला अध्ययन और प्रदर्शन मॉडलिंग[clarification needed]
- उच्च-स्तरीय संश्लेषण (एचएलएस) या रजिस्टर ट्रांसफर लेवल(आरटीएल, जैसे तर्क) कार्यान्वयन
- रजिस्टर ट्रांसफर भाषा(आरटीएल) सत्यापन
- स्पीड क्रिटिकल कंपोनेंट्स(कैशै, रजिस्टर, एएलयू) कापरिपथ डिज़ाइन
- तर्क-सिंथेसिस या तर्क-गेट-लेवल डिज़ाइन
- समय-विश्लेषण यह पुष्टि करने के लिए कि सभी तर्क और सर्किट निर्दिष्ट ऑपरेटिंग आवृत्ति पर चलेंगे
- तर्क गेट्स का फ्लोरप्लानिंग, प्लेस और रूट सहित भौतिक डिजाइन
- जाँच करना कि आरटीएल, गेट-लेवल, ट्रांजिस्टर-लेवल और फिजिकल-लेवल प्रतिरूप समतुल्य हैं
- सिग्नल की अखंडता, डिजाइन नियम की जांच
सीपीयू कोर को छोटे डाई-एरिया में फिर से डिजाइन करने से सब कुछ छोटा करने में मदद मिलती है( 'फोटोमास्क श्रिंक'), जिसके परिणामस्वरूप एक छोटे से डाई पर समान संख्या में ट्रांजिस्टर होते हैं। यह प्रदर्शन में सुधार करता है(छोटे ट्रांजिस्टर तेजी से स्विच करते हैं), बिजली खपत कम करते हैं(छोटे तारों में कम परजीवी संधारित्र होती है) और लागत कम होती है(अधिक सीपीयू सिलिकॉन के एक ही वेफर पर फिट होते हैं)। एक डाई पर एक ही आकार का सीपीयू जारी करना, लेकिन छोटे सीपीयू कोर के साथ, लागत लगभग समान रहती है लेकिन एक बहुत बड़े पैमाने पर एकीकरण चिप(अतिरिक्त कैशै, एकाधिक सीपीयू या अन्य घटकों) के भीतर उच्च स्तर के एकीकरण की अनुमति देता है, प्रदर्शन में सुधार करता है और समग्र प्रणाली लागत को कम करना।
सबसे जटिल इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों की तरह, तर्क सत्यापन प्रयास(यह साबित करते हुए कि डिजाइन में बग नहीं है) सीपीयू के प्रोजेक्ट शेड्यूल में प्रमुख होता है।
मुख्य सीपीयू आर्किटेक्चरल नवरचना में सूचकांक रजिस्टर, सीपीयू कैशै, वर्चुअल मेमोरी, निर्देश पाइपलाइनिंग, सुपरस्केलर, जटिल निर्देश-सेट कंप्यूटर, रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन-सेट कंप्यूटर, वर्चुअल मशीन, एमुलेटर, माइक्रोप्रोग्राम और स्टैक(डेटा स्ट्रक्चर) सम्मिलित हैं।
सूक्ष्म-वास्तुशिल्प अवधारणाएं
शोध विषय
सामान्य प्रयोजन के सीपीयू का इतिहास की एक किस्म # 1990 से आज तक: आगे की ओर देखते हुए प्रस्तावित किया गया है,
पुन: संयोजन योग्य तर्क, क्लॉकलेस सीपीयू, कम्प्यूटेशनल रैम और ऑप्टिकल कंप्यूटिंग सहित कई नए सीपीयू डिजाइन विचार प्रस्तावित किए गए हैं।
प्रदर्शन विश्लेषण और बेंचमार्किंग
बेंचमार्किंग(कंप्यूटिंग) सीपीयू की गति के परीक्षण का एक तरीका है। उदाहरणों में स्टैण्डर्ड परफॉरमेंस इवैल्यूएशन कारपोरेशन द्वारा विकसित एसपीईसी-इंट और एसपीईसी-ऍफ़पी और एंबेडेड माइक्रोप्रोसेसर बेंचमार्क कंसोर्टियम ईईएमबीसी द्वारा विकसित कंसुमेरमार्क सम्मिलित हैं।
आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले कुछ मेट्रिक्स में सम्मिलित हैं:
- प्रति सेकंड निर्देश - अधिकांश उपभोक्ता पहले से मौजूद पूर्व-संकलित सॉफ़्टवेयर के बड़े आधार को चलाने में सक्षम होने के लिए कंप्यूटर आर्किटेक्चर(सामान्यतः इंटेलIA32 आर्किटेक्चर) चुनते हैं। कंप्यूटर बेंचमार्क पर अपेक्षाकृत अनभिज्ञ होने के कारण, उनमें से कुछ ऑपरेटिंग आवृत्ति के आधार पर एक विशेष सीपीयू चुनते हैं(मेगाहर्ट्ज़ मिथक देखें)।
- ऍफ़एलवोपीएस - वैज्ञानिक गणनाओं के लिए कंप्यूटर के चयन में प्रति सेकंड फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशंस की संख्या प्रायः महत्वपूर्ण होती है।
- प्रदर्शन प्रति वाट - समानांतर कंप्यूटिंग का निर्माण करने वाले सिस्टम डिजाइनर, जैसे कि गूगल, सीपीयू को उनकी गति प्रति वाट बिजली के आधार पर चुनते हैं, क्योंकि सीपीयू को पावर देने की लागत सीपीयू की लागत से अधिक होती है।[2][3]
- समानांतर कंप्यूटर बनाने वाले कुछ सिस्टम डिज़ाइनर प्रति डॉलर की गति के आधार पर सीपीयू चुनते हैं।
- रीयल-टाइम कंप्यूटिंग सिस्टम बनाने वाले सिस्टम डिज़ाइनर सबसे खराब स्थिति की प्रतिक्रिया की गारंटी देना चाहते हैं। ऐसा करना आसान होता है जब सीपीयू में कम इंटरप्ट लेटेंसी होती है और जब इसकी नियतात्मक प्रतिक्रिया होती है।(डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर )
- कंप्यूटर प्रोग्रामर जो सीधे असेंबली भाषा में प्रोग्राम करते हैं, पूर्ण विशेषताओं वाले सीपीयू निर्देश सेट का समर्थन करना चाहते हैं।
- कम शक्ति - सीमित बिजली स्रोतों(जैसे सौर, बैटरी, मानव शक्ति) वाले सिस्टम के लिए।
- छोटे आकार या कम वजन - पोर्टेबल एम्बेडेड सिस्टम के लिए, अंतरिक्ष यान के लिए सिस्टम।
- पर्यावरणीय प्रभाव - निर्माण और पुनर्चक्रण के साथ-साथ उपयोग के दौरान कंप्यूटर के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करना। कचरे को कम करना, खतरनाक सामग्री को कम करना।( हरित संगणना देखें)।
इनमें से कुछ मेट्रिक्स को अनुकूलित करने में ट्रेडऑफ़ हो सकता है। विशेष रूप से, कई डिज़ाइन तकनीकें जो एक सीपीयू को तेजी से चलाती हैं, प्रति वाट प्रदर्शन, प्रति डॉलर प्रदर्शन, और नियतात्मक प्रतिक्रिया को और भी बदतर बना देती हैं, और इसके विपरीत भी सत्य हो सकता है।
बाजार
कई अलग-अलग बाजार हैं जिनमें सीपीयू का उपयोग किया जाता है। चूंकि इनमें से प्रत्येक बाजार सीपीयू के लिए अपनी आवश्यकताओं में भिन्न होता है, इसलिए एक बाजार के लिए डिजाइन किए गए उपकरण ज्यादातर मामलों में अन्य बाजारों के लिए अनुपयुक्त होते हैं।
सामान्य प्रयोजन कंप्यूटिंग
सीपीयू की बिक्री से उत्पन्न अधिकांश राजस्व सामान्य प्रयोजन कंप्यूटिंग के लिए है[citation needed], अर्थात, डेस्कटॉप, लैपटॉप और सर्वर कंप्यूटर जो आमतौर पर व्यवसायों और घरों में उपयोग किए जाते हैं। इस बाजार में, Intel IA-32 और 64-बिट संस्करण x86-64 आर्किटेक्चर बाजार पर हावी है, इसके प्रतिद्वंद्वी पावरपीसी और स्पार्क बहुत छोटे ग्राहक आधार बनाए रखते हैं। सालाना, इस बाजार द्वारा करोड़ों IA-32 आर्किटेक्चर सीपीयू का उपयोग किया जाता है। इन प्रोसेसरों का बढ़ता प्रतिशत नेटबुक और लैपटॉप जैसे मोबाइल कार्यान्वयन के लिए है।[4]
चूंकि इन उपकरणों का उपयोग अनगिनत विभिन्न प्रकार के प्रोग्राम चलाने के लिए किया जाता है, इसलिए ये सीपीयू डिज़ाइन विशेष रूप से एक प्रकार के एप्लिकेशन या एक फ़ंक्शन पर लक्षित नहीं होते हैं। कार्यक्रमों की एक विस्तृत श्रृंखला को कुशलता से चलाने में सक्षम होने की मांगों ने इन सीपीयू डिजाइनों को तकनीकी रूप से अधिक उन्नत बना दिया है, साथ ही अपेक्षाकृत महंगा होने और उच्च बिजली की खपत के कुछ नुकसान भी हैं।
उच्च अंत प्रोसेसर अर्थशास्त्र
1984 में, अधिकांश उच्च-प्रदर्शन वाले सीपीयू को विकसित होने में चार से पांच साल की आवश्यकता होती थी।[5]
वैज्ञानिक कंप्यूटिंग
वैज्ञानिक कंप्यूटिंग एक बहुत छोटा आला बाजार है(राजस्व और शिप की गई इकाइयों में)। इसका उपयोग सरकारी अनुसंधान प्रयोगशालाओं और विश्वविद्यालयों में किया जाता है। 1990 से पहले, इस बाजार के लिए सीपीयू डिजाइन प्रायः किया जाता था, लेकिन बड़े समूहों में संगठित बड़े पैमाने पर बाजार सीपीयू अधिक किफायती साबित हुए हैं। वैज्ञानिक कंप्यूटिंग के लिए सक्रिय हार्डवेयर डिजाइन और अनुसंधान का मुख्य शेष क्षेत्र बड़े पैमाने पर बाजार सीपीयू को जोड़ने के लिए उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम के लिए है।
एंबेडेड डिजाइन
जैसा कि शिप की गई इकाइयों द्वारा मापा जाता है, अधिकांश सीपीयू अन्य मशीनरी, जैसे टेलीफोन, घड़ियां, उपकरण, वाहन और बुनियादी ढांचे में एम्बेडेड होते हैं। एंबेडेड प्रोसेसर प्रति वर्ष कई अरबों यूनिट की मात्रा में बेचे जाते हैं, हालांकि, सामान्य प्रयोजन प्रोसेसर की तुलना में अधिकतर कम कीमत पर।
ये सिंगल-फ़ंक्शन डिवाइस कई मायनों में अधिक परिचित सामान्य-उद्देश्य वाले सीपीयू से भिन्न होते हैं:
- कम लागत का बहुत महत्व है।
- कम बिजली अपव्यय बनाए रखना महत्वपूर्ण है क्योंकि एम्बेडेड उपकरणों में प्रायः सीमित बैटरी जीवन होता है और शीतलन पंखों को सम्मिलित करना प्रायः अव्यावहारिक होता है।
- सिस्टम की कम लागत देने के लिए, बाह्य उपकरणों को उसी सिलिकॉन चिप पर प्रोसेसर के साथ एकीकृत किया जाता है।
- बाह्य उपकरणों को ऑन-चिप रखने से बिजली की खपत भी कम हो जाती है क्योंकि बाहरी जीपीआईओ पोर्ट्स को आमतौर पर बफरिंग की आवश्यकता होती है ताकि वे चिप के बाहर एक मजबूत सिग्नल बनाए रखने के लिए आवश्यक अपेक्षाकृत उच्च विद्युत् भार को स्रोत या सिंक कर सकें।
- कई एम्बेडेड अनुप्रयोगों में विद्युत् परिपथ तंत्र के लिए सीमित मात्रा में भौतिक स्थान होता है; बाह्य उपकरणों को ऑन-चिप रखने से सर्किट बोर्ड के लिए आवश्यक स्थान कम हो जाएगा।
- प्रोग्राम और डेटा मेमोरी को प्रायः एक ही चिप पर एकीकृत किया जाता है। जब केवल अनुमत प्रोग्राम मेमोरी रीड-ओनली मेमोरी होती है, तो डिवाइस को मिक्रोकंट्रोलर के रूप में जाना जाता है।
- कई एम्बेडेड अनुप्रयोगों के लिए, कुछ सामान्य-उद्देश्य वाले प्रोसेसर की तुलना में इंटरप्ट-लेटेंसी अधिक महत्वपूर्ण होगी।
एंबेडेड प्रोसेसर अर्थशास्त्र
शिप की गई कुल इकाइयों की सबसे बड़ी संख्या के साथ एम्बेडेड सीपीयू परिवार 8051 है, जिसका प्रति वर्ष लगभग एक बिलियन यूनिट का औसत है।[6] 8051 का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह बहुत सस्ती है। डिजाइन समय अब लगभग शून्य है, क्योंकि यह वाणिज्यिक बौद्धिक संपदा के रूप में व्यापक रूप से उपलब्ध है। अब इसे प्रायः एक चिप पर बड़े सिस्टम के एक छोटे हिस्से के रूप में एम्बेड किया जाता है। एक 8051 की सिलिकॉन लागत अब यूएस $0.001 जितनी कम है, क्योंकि कुछ कार्यान्वयन 2,200 तर्क गेट्स का उपयोग करते हैं और 0.4730 वर्ग मिलीमीटर सिलिकॉन लेते हैं।[7][8]
2009 तक, किसी भी अन्य 32-बिट निर्देश सेट की तुलना में एआरएम आर्किटेक्चर निर्देश सेट का उपयोग करके अधिक सीपीयू का उत्पादन किया जाता है।[9][10]एआरएम आर्किटेक्चर और पहली एआरएम चिप को लगभग डेढ़ साल और 5 मानव वर्षों के कार्य समय में डिजाइन किया गया था।[11]
32-बिट पराल्लास प्रोपेलर माइक्रोकंट्रोलर आर्किटेक्चर और पहली चिप को दो लोगों द्वारा लगभग 10 मानव वर्षों के कार्य समय में डिजाइन किया गया था।[12]
8-बिट एटमेल एवीआर और पहले एवीआर माइक्रोकंट्रोलर की कल्पना और डिजाइन नॉर्वेजियन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के दो छात्रों ने किया था।
8-बिट 6502 आर्किटेक्चर और पहली एमओएस प्रौद्योगिकी 6502 चिप को 13 महीनों में लगभग 9 लोगों के समूह द्वारा डिजाइन किया गया था।[13]
अनुसंधान और शैक्षिक सीपीयू डिजाइन
32 बिट बर्कले आरआईएससी -I और आरआईएससी-II प्रोसेसर ज्यादातर छात्रों की एक श्रृंखला द्वारा स्नातक पाठ्यक्रमों के चार तिमाही अनुक्रम के हिस्से के रूप में डिजाइन किए गए थे।[14]यह डिज़ाइन वाणिज्यिक इसपीयेआरसी प्रोसेसर डिज़ाइन का आधार बन गया।
लगभग एक दशक तक, एमआईटी में 6.004 कक्षा लेने वाला प्रत्येक छात्र एक टीम का हिस्सा था- प्रत्येक टीम के पास 7400 श्रृंखला एकीकृत सर्किटों में से एक साधारण 8 बिट सीपीयू डिजाइन और निर्माण करने के लिए एक सेमेस्टर था। 4 छात्रों की एक टीम ने उस सेमेस्टर के दौरान एक साधारण 32 बिट सीपीयू का डिजाइन और निर्माण किया।[15]
कुछ स्नातक पाठ्यक्रमों में एक 15-सप्ताह के सेमेस्टर में एक एफपीजीए में एक साधारण सीपीयू को डिज़ाइन करने, कार्यान्वित करने और परीक्षण करने के लिए 2 से 5 छात्रों की एक टीम की आवश्यकता होती है।[16]
मल्टीटाइटन सीपीयू को 2.5 मानव वर्षों के प्रयास के साथ डिजाइन किया गया था, जिसे उस समय अपेक्षाकृत कम डिजाइन प्रयास माना जाता था।[17]24 लोगों ने 3.5 वर्षीय मल्टीटाइटन अनुसंधान परियोजना में योगदान दिया, जिसमें एक प्रोटोटाइप सीपीयू का डिजाइन और निर्माण सम्मिलित था।[18]
सॉफ्ट माइक्रोप्रोसेसर कोर
एम्बेडेड सिस्टम के लिए, बिजली की खपत आवश्यकताओं के कारण उच्चतम प्रदर्शन स्तरों की प्रायः आवश्यकता नहीं होती है या वांछित नहीं होती है। यह ऐसे प्रोसेसर के उपयोग की अनुमति देता है जिसे तर्क संश्लेषण तकनीकों द्वारा पूरी तरह कार्यान्वित किया जा सकता है। इन संश्लेषित प्रोसेसरों को बहुत कम समय में लागू किया जा सकता है, जिससे यह बाजार में तेजी से भेजा जा सकता है।
यह भी देखें
Wikibooks has a book on the topic of: Microprocessor Design
- अमदहल का नियम
- सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट
- निर्देश सेट आर्किटेक्चर की तुलना
- जटिल निर्देश सेट कंप्यूटर
- इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन स्वचालन
- उच्च स्तरीय संश्लेषण
- सामान्य प्रयोजन के सीपीयू का इतिहास
- एकीकृत सर्किट डिजाइन
- माइक्रोआर्किटेक्चर
- माइक्रोप्रोसेसर
- न्यूनतम निर्देश सेट कंप्यूटर
- मूर की विधि
- अल्प निर्देश सेट कंप्यूटर
- सिस्टम-ऑन-ए-चिप
- नेटवर्क-ऑन-ए-चिप
- प्रक्रिया डिजाइन किट - सेमीकंडक्टर डिवाइस उत्पादन प्रक्रिया के लिए बनाए गए या संचित किए गए दस्तावेज़ों का एक सेट
संदर्भ
- ↑ Cutress, Ian (August 27, 2019). "Xilinx Announces World Largest FPGA: Virtex Ultrascale+ VU19P with 9m Cells". AnandTech.
- ↑ "EEMBC ConsumerMark". Archived from the original on March 27, 2005.
- ↑ Stephen Shankland (December 9, 2005). "Power could cost more than servers, Google warns". ZDNet.
- ↑ Kerr, Justin. "AMD Loses Market Share as Mobile CPU Sales Outsell Desktop for the First Time." Maximum PC. Published 2010-10-26.
- ↑ "New system manages hundreds of transactions per second" article by Robert Horst and Sandra Metz, of Tandem Computers Inc., "Electronics" magazine, 1984 April 19: "While most high-performance CPUs require four to five years to develop, The NonStop TXP processor took just 2+1/2 years -- six months to develop a complete written specification, one year to construct a working prototype, and another year to reach volume production."
- ↑ Curtis A. Nelson. "8051 Overview" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-10-09. Retrieved 2011-07-10.
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- ↑ "Why the Propeller Works" by Chip Gracey
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- ↑ Jan Gray. "Teaching Computer Design with FPGAs".
- ↑ Jouppi, N.P.; Tang, J.Y.-F. (October 1989). "A 20-MIPS sustained 32-bit CMOS microprocessor with high ratio of sustained to peak performance". IEEE Journal of Solid-State Circuits. 24 (5): 1348–1359. Bibcode:1989IJSSC..24.1348J. doi:10.1109/JSSC.1989.572612.
- ↑ "MultiTitan: Four Architecture Papers" (PDF). 1988. pp. 4–5.
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- स्थान और मार्ग
- रूटिंग(ईडीए)
- सेमीकंडक्टर
- आर्किटेक्ट
- फ्लोरेंस कैथेड्रल
- वास्तु सिद्धांत
- समसामयिक आर्किटेक्चर
- गोथिक वास्तुशिल्प
- फार्म समारोह के बाद
- मंजिल की योजना
- सुनहरा अनुपात
- वास्तुकला डिजाइन मूल्य
- पुनर्निर्माणवाद
- क्लासिकल एंटिक्विटी
- कैथेड्रल
- सौंदर्यशास्र
- अभिव्यंजनावादी वास्तुकला
- वास्तु घटना विज्ञान
- हरा भवन
- हरित बुनियादी ढाँचा
- संकल्पनात्मक निदर्श
- व्यवहार
- वास्तुकला प्रौद्योगिकी
- कटलरी
- डिजाइन के तरीके
- संकल्पनात्मक निदर्श
- झरना मॉडल
- शोध करना
- उत्पाद डिजाइन विनिर्देश
- संक्षिप्त आकार
- उत्पाद का परीक्षण करना
- समस्या को सुलझाना
- दस्तावेज़
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सामान्य संदर्भ
- Hwang, Enoch (2006). Digital Logic and Microprocessor Design with VHDL. Thomson. ISBN 0-534-46593-5.
- प्रोसेसर डिजाइन: एक परिचय
श्रेणी:केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई
श्रेणी:कंप्यूटर इंजीनियरिंग
श्रेणी:डिजाइन इंजीनियरिंग
