如何设计我自己的基于 ARM 的处理器?

电器工程 手臂 建筑学 物理设计
2022-01-04 06:32:00

我有几个关于如何设计自己的基于 ARM 的 CPU 的问题?

  • 如何从一个 ARM 许可证开始并最终得到一个可以焊接到电路板上的封装?
  • 我从 ARM 得到什么(我确信他们有多个许可证选项可供选择 - 架构许可证(Qualcomm Snapdragon 风格)和核心许可证(TI OMAP 风格))?
  • 一旦我从 ARM 获得“那个东西”,我需要哪些工具来继续?
  • 我要向工厂发送什么?
  • 我相信只有某些铸造厂被许可在硅晶片上蚀刻 ARM 内核。我对吗?
  • 作为一名学生,我能负担得起在 FPGA 上执行此操作吗?我如何获得这样的经验?
4个回答

以下是公司的做法:

  1. 筹集约1000万美元。
  2. 与 ARM 协商以获得许可证。这可能会花费至少 100 万美元。
  3. 从 ARM 获取设计文件。它可能是某种形式的 VHDL、Verilog 或“加密”网表。
  4. 使用您自己的逻辑(用于外围设备)和 ARM 为您提供的组合来设计您自己的芯片。此步骤可能需要一些昂贵的 CAD 软件和一个小型专家团队。预计将花费至少 500 万美元和数年。
  5. 获取为芯片本身制作的面具。如果您使用任何现代半导体工艺,那么这将花费大约 100 万美元。
  6. 自己制造芯片。价格各不相同,但应低于 50 万美元。
  7. 调试您创建的芯片,修复错误,然后返回第 5 步,直到您有可以出售的东西。

这是如何做到的:

  1. 在当地大学学习研究生级别的计算机架构课程。
  2. 参加更多数字逻辑课程和其他课程。
  3. 用 VHDL 或 Verilog 从头开始​​设计 CPU。
  4. 从头开始设计另一个 CPU。
  5. 查看 ARM 指令集并设计兼容的 CPU。
  6. 让您的 ARM 兼容 CPU 在 FPGA 中工作。
  7. 除非您想被起诉,否则不要分发您的 VHDL/Verilog 源代码。
  8. 利用你的 ARM 经验为你的博士写一篇好的论文。
  9. 使用您的博士学位在 ARM、TI 或任何其他公司找到工作。然后使用前面的 7 个步骤重复该过程,了解公司是如何做到的。

好的,所以这个列表有点半开玩笑,但它基本上是正确的。关键是,甚至不要直接与 ARM 打交道,因为你很可能没有钱。也不要做任何会让你被 ARM 起诉的事情。

ARM 有一个大学 DesignStart 计划作为学生,您只能访问基本的 Cortex-M0 材料。但是,如果您真的感兴趣,请让您的教职员工参与进来,然后您可以访问更多的设计材料(Verilog FPGA 代码、评估 IP、仿真等)

看看 OpenCores 上的这个ARM 内核

ARM Cortex-M1(可能是最简单的 ARM 处理器)是第一个专门设计用于在 FPGA 中作为软处理器实现的 ARM 处理器。它针对以下 FPGA 类型进行了优化:

Actel (M1 ProASIC3 and M1 Fusion)
Altera (Cyclone-II, Stratix-III)
Xilinx (Spartan-3, Virtex-5)

ARM 自己正在为 Altera Cyclone III 制作一个 Cortex-M1 开发套件,尽管DigiKey 的售价为 625 美元,有点贵不过,您确实获得了所有 ARM Cortex-M1 IP,以及进行开发的许可(外加 1000 块开发板的免费特许权使用费,非常酷)。

可能有一些单独获得 IP 的选项(也许他们有一个学术课程,其他人提到了一个大学课程,但那是针对 M0 的)。然后你可以单独购买一个开发板。

以下是有关 Altera 上的 ARM Cortex-M1的更多信息

以下是有关将 ARM Cortex-M1 置于 Actel FPGA 上的一些信息。

与此同时,人们对 FPGA 上的其他版本的 ARM Cortex 也很感兴趣。这是某人在 Xilinx FPGA 上实现 ARM Cortex-M0 的论文。