一种制造技术

本发明专利技术涉及芯片设计技术领域，尤其涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种CPU芯片设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及芯片设计
，尤其涉及一种
CPU
芯片设计方法及系统
。

技术介绍

[0002]CPU
芯片设计方法涵盖了计算机科学和半导体工程领域的多个关键方面
。
它包括了微处理器架构的演进，如精简指令集计算机（
RISC
）和复杂指令集计算机（
CISC
）之间的竞争，以及多核处理器和多线程技术的崛起，以提高性能和效率，芯片设计方法还包括了高级编程语言和编译器的发展，以及模拟和仿真工具的不断改进，以帮助工程师更好地设计和验证复杂的
CPU
芯片
。
然而，传统的
CPU
芯片设计方法不能很好地优化功耗与性能平衡，并且对于
CPU
的故障不能精准检测识别
。

技术实现思路

[0003]基于此，本专利技术提供一种
CPU
芯片设计方法及系统，以解决至少一个上述技术问题
。
[0004]为实现上述目的，一种
CPU
芯片设计方法，包括以下步骤：步骤
S1
：获取
CPU
芯片设计需求；根据
CPU
芯片设计需求进行
CPU
架构设计，生成
CPU
架构数据；步骤
S2
：对
CPU
架构数据进行
CPU
架构的流水线结构数据采集，生成流水线结构数据；获取历史
CPU
高峰运行数据；根据历史
CPU
高峰运行数据对流水线结构数据流水线结构优化，生成优化流水线结构数据；根据优化流水线结构数据对
CPU
架构数据进行
CPU
架构优化，生成优化
CPU
架构数据；步骤
S3
：利用硬件描述语言对优化
CPU
架构数据进行逻辑电路网表转化，生成
CPU
逻辑电路网表；对
CPU
逻辑电路网表进行时序仿真运行，生成电路网表仿真数据；对电路网表仿真数据进行静态时序分析，生成静态时序仿真数据，并将静态时序仿真数据与预设的电路网表仿真阈值进行仿真数据比较，分别生成有效逻辑电路网表以及异常逻辑电路网表；步骤
S4
：对异常逻辑电路网表进行时钟域异常的逻辑电路网表节点标记，生成异常逻辑电路网表的异常节点；对异常逻辑电路网表的异常节点数据进行缓冲器添加处理，从而生成修复逻辑电路网表；将有效逻辑电路网表以及修复逻辑电路网表进行数据整合，生成优化逻辑电路网表；步骤
S5
：根据优化逻辑电路网表进行仿真
CPU
芯片建立，生成仿真
CPU
芯片数据；对仿真
CPU
芯片数据进行
CPU
芯片集成的仿真性能测试处理，生成芯片性能测试数据
。
[0005]本专利技术确保了
CPU
芯片的设计从一开始就对需求有清晰的了解，从而避免了后期的设计方向偏差和不必要的修改，通过仔细获取设计需求并基于这些需求进行
CPU
架构设计，可以确保芯片在性能
、
功耗
、
功能和兼容性等方面与目标一致，有助于减少在后续设计阶段的重新设计和重复工作，提高了设计效率和最终产品质量，同时降低了开发成本和时
间
。
通过利用历史高峰运行数据，优化了
CPU
的性能和效率，采集流水线结构数据有助于全面理解
CPU
的内部结构，而历史高峰运行数据的获取提供了宝贵的性能参考，通过将这些数据用于流水线结构的优化，可以最大程度地提高
CPU
在高负载情况下的处理速度和效率
。
将优化的流水线结构数据应用于
CPU
架构，进一步提高了整体性能，同时确保了架构的协调性，这种综合性的优化过程不仅使
CPU
在各方面表现出色，还有助于降低功耗和热量产生，提高了
CPU
的可用性和可靠性，从而使其在各种应用场景下都能够表现出色
。
将优化的
CPU
架构数据转化为逻辑电路网表，为后续的仿真和分析提供了基础，通过时序仿真运行，可以模拟
CPU
在不同工作负载下的运行情况，生成电路网表仿真数据，以评估其实际性能，静态时序分析有助于检测潜在的时序问题和性能瓶颈，生成静态时序仿真数据，并与预设的仿真阈值进行比较，从而鉴别出异常逻辑电路网表，确保了
CPU
设计的稳定性和可靠性，同时也减少了后期修复问题的成本和风险，从而提高了
CPU
的设计质量和可维护性
。
通过对异常逻辑电路网表进行时钟域异常节点标记，识别出潜在的时序问题和逻辑错误，从而提前发现可能导致性能下降或故障的问题
。
对异常节点数据进行缓冲器添加处理，以修复这些问题，确保
CPU
的正常运行
。
将有效逻辑电路网表与修复后的电路网表进行数据整合，生成优化逻辑电路网表，确保了
CPU
的设计是稳定和高性能的，不仅提高了
CPU
设计的可靠性，也减少了在生产和运行中可能出现的问题，从而降低了维护成本和风险，提高了
CPU
的设计质量
。
基于优化逻辑电路网表建立仿真
CPU
芯片，允许工程师在虚拟环境中模拟
CPU
的运行，以评估其性能和正确性
。
对仿真
CPU
芯片数据进行性能测试处理，可以全面评估
CPU
的性能
、
功耗
、
稳定性和各种工作负载下的表现，从而确保
CPU
满足设计需求，有助于发现潜在的问题并进行必要的调整，以确保
CPU
在实际应用中达到预期的性能水平，提高了
CPU
设计的可靠性和可维护性，同时也降低了后期可能的风险和成本
。
因此，本专利技术的
CPU
芯片设计方法能够很好地优化功耗与性能平衡，并且对于
CPU
的故障能够精准检测识别
。
[0006]优选地，步骤
S1
包括以下步骤：步骤
S11
：获取
CPU
芯片设计需求；步骤
S12
：对
CPU
芯片设计需求进行
CPU
芯片的功能模块类别需求划分，生成功能类别需求数据；步骤
S13
：根据
CPU
芯片设计需求以及功能类别需求数据进行
CPU
架构设计，生成
CPU
架构数据
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
CPU
芯片设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1
：获取
CPU
芯片设计需求；根据
CPU
芯片设计需求进行
CPU
架构设计，生成
CPU
架构数据；步骤
S2
：对
CPU
架构数据进行
CPU
架构的流水线结构数据采集，生成流水线结构数据；获取历史
CPU
高峰运行数据；根据历史
CPU
高峰运行数据对流水线结构数据流水线结构优化，生成优化流水线结构数据；根据优化流水线结构数据对
CPU
架构数据进行
CPU
架构优化，生成优化
CPU
架构数据；步骤
S3
：利用硬件描述语言对优化
CPU
架构数据进行逻辑电路网表转化，生成
CPU
逻辑电路网表；对
CPU
逻辑电路网表进行时序仿真运行，生成电路网表仿真数据；对电路网表仿真数据进行静态时序分析，生成静态时序仿真数据，并将静态时序仿真数据与预设的电路网表仿真阈值进行仿真数据比较，分别生成有效逻辑电路网表以及异常逻辑电路网表；步骤
S4
：对异常逻辑电路网表进行时钟域异常的逻辑电路网表节点标记，生成异常逻辑电路网表的异常节点；对异常逻辑电路网表的异常节点数据进行缓冲器添加处理，从而生成修复逻辑电路网表；将有效逻辑电路网表以及修复逻辑电路网表进行数据整合，生成优化逻辑电路网表；步骤
S5
：根据优化逻辑电路网表进行仿真
CPU
芯片建立，生成仿真
CPU
芯片数据；对仿真
CPU
芯片数据进行
CPU
芯片集成的仿真性能测试处理，生成芯片性能测试数据
。2.
根据权利要求1所述的
CPU
芯片设计方法，其特征在于，步骤
S1
包括以下步骤：步骤
S11
：获取
CPU
芯片设计需求；步骤
S12
：对
CPU
芯片设计需求进行
CPU
芯片的功能模块类别需求划分，生成功能类别需求数据；步骤
S13
：根据
CPU
芯片设计需求以及功能类别需求数据进行
CPU
架构设计，生成
CPU
架构数据
。3.
根据权利要求2所述的
CPU
芯片设计方法，其特征在于，步骤
S13
包括以下步骤：基于冯诺依曼架构以及
CPU
芯片设计需求进行初始
CPU
架构设计，生成初始
CPU
架构数据，并根据功能类别需求数据对初始
CPU
架构数据进行功能模块的规格及接口定义，生成
CPU
架构数据
。4.
根据权利要求3所述的
CPU
芯片设计方法，其特征在于，步骤
S2
包括以下步骤：步骤
S21
：对
CPU
架构数据进行
CPU
架构的流水线结构数据采集，生成流水线结构数据；步骤
S22
：获取历史
CPU
高峰运行数据；步骤
S23
：根据历史
CPU
高峰运行数据进行历史
CPU
高峰运行时的任务量采集，生成高峰运行任务量；步骤
S24
：对高峰运行任务量进行运行任务的平均字节大小计算，生成任务均值字节数据；步骤
S25
：利用任务均值字节数据进行运行任务的缓存空间定义，生成运行任务缓存空间；步骤
S26
：利用缓存空间负载计算公式对高峰运行任务量以及任务均值字节数据进行历史缓存空间负载计算，生成历史缓存空间负载数据；步骤
S27
：根据运行任务缓存空间以及历史缓存空间负载数据对流水线结构数据进行
流水线结构优化，生成优化流水线结构数据；步骤
S28
：根据优化流水线结构数据对
CPU
架构数据进行
CPU
架构优化，生成优化
CPU
架构数据
。5.
根据权利要求4所述的
CPU
芯片设计方法，其特征在于，步骤
S26
中的缓存空间负载计算公式如下所示：；式中，表示为历史缓存空间负载数据，表示为执行历史
CPU
任务时涉及的时间长度，表示为高峰运行任务量的最大任务的字节大小，表示为高峰运行任务量的最小任务的字节大小，表示为执行历史
CPU
任务时的时间节点，表示为任务均值字节数据，表示为历史缓存的访问等待时间，表示为历史任务的执行速率，表示为缓存缺失率，表示为历史缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兵，田园农，顾志国，
申请(专利权)人：深圳安森德半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：