ฉันจะออกแบบโปรเซสเซอร์ที่ใช้ ARM ของตัวเองได้อย่างไร

ฉันมีคำถามหลายข้อเกี่ยวกับวิธีออกแบบ CPU ที่ใช้ ARM ของตัวเอง?

• หนึ่งจะเริ่มต้นด้วยใบอนุญาต ARM และจบลงด้วยแพคเกจพร้อมที่จะบัดกรีบนกระดาน?
• ฉันจะได้อะไรจาก ARM (ฉันแน่ใจว่าพวกเขามีตัวเลือกสิทธิ์การใช้งานหลายอย่างเพื่อล้างข้อมูล - ใบอนุญาตสถาปัตยกรรม (สไตล์ Qualcomm Snapdragon) และใบอนุญาตหลัก (สไตล์ TI OMAP)?
• ฉันต้องใช้เครื่องมืออะไรในการดำเนินการเมื่อมี 'สิ่งนั้น' จาก ARM?
• ฉันจะส่งอะไรไปที่ fab?
• ฉันเชื่อว่ามีเพียงบางฐานรากเท่านั้นที่ได้รับใบอนุญาตให้กัดแกน ARM ลงบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน ฉันถูกไหม?
• ในฐานะนักเรียนฉันสามารถทำสิ่งนี้กับ FPGA ได้หรือไม่ ฉันจะได้รับประสบการณ์อย่างนี้ได้อย่างไร

นี่คือวิธีที่ บริษัท ทำ:

1. เพิ่มประมาณ 10 ล้านเหรียญสหรัฐ
2. เจรจาต่อรองกับ ARM เพื่อรับใบอนุญาต ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายอย่างน้อย 1 ล้านดอลลาร์สหรัฐ
3. รับไฟล์ออกแบบจาก ARM มันอาจจะอยู่ในรูปแบบ VHDL, Verilog หรือ netlist "ที่เข้ารหัส"
4. ออกแบบชิปของคุณเองโดยใช้ตรรกะของคุณเอง (สำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วง) และสิ่งที่ ARM มอบให้คุณ ขั้นตอนนี้อาจต้องใช้ซอฟต์แวร์ CAD ราคาแพงและทีมผู้เชี่ยวชาญเล็กน้อย คาดว่าจะใช้จ่ายอย่างน้อย 5 ล้านเหรียญสหรัฐและหลายปี
5. รับมาสก์ที่ผลิตขึ้นมาเพื่อชิป หากคุณใช้กระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ที่ทันสมัยสิ่งนี้จะทำงานประมาณ 1 ล้านเหรียญสหรัฐ
6. รับชิปทำเอง ราคาแตกต่างกัน แต่ควรน้อยกว่า 0.5 ล้านเหรียญสหรัฐ
7. ตรวจแก้จุดบกพร่องชิปที่คุณสร้างแก้ไขข้อบกพร่องจากนั้นกลับไปที่ขั้นตอนที่ 5 จนกว่าคุณจะมีสิ่งที่คุณสามารถขายได้

นี่คือวิธีที่คุณทำ:

1. เรียนหลักสูตรสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยในพื้นที่ของคุณ
2. ใช้หลักสูตรเพิ่มเติมในตรรกะดิจิตอลและสิ่งอื่น
3. ออกแบบ CPU ตั้งแต่เริ่มต้นใน VHDL หรือ Verilog
4. ออกแบบ CPU อื่นตั้งแต่เริ่มต้น
5. ดูชุดคำสั่ง ARM และออกแบบ CPU ที่ใช้งานร่วมกันได้
6. ทำให้ซีพียู ARM-Compatible ของคุณทำงานใน FPGA
7. อย่าแจกจ่ายซอร์สโค้ด VHDL / Verilog ของคุณจนกว่าคุณจะถูกฟ้องร้อง
8. ใช้ประสบการณ์ ARM ของคุณเพื่อเขียนวิทยานิพนธ์ที่ดีสำหรับปริญญาเอกของคุณ
9. ใช้ปริญญาเอกของคุณเพื่อรับงานที่ ARM หรือ TI หรือใครก็ตาม จากนั้นทำซ้ำกระบวนการโดยใช้ 7 ขั้นตอนก่อนหน้าเกี่ยวกับวิธีการที่ บริษัท ทำ

ตกลงดังนั้นรายการนี้เป็นแก้มเล็กน้อยในลิ้น แต่โดยทั่วไปถูกต้อง ประเด็นก็คืออย่ากังวลกับการจัดการกับ ARM โดยตรงเพราะโอกาสที่คุณไม่มีเงิน และอย่าทำอะไรเลยที่จะทำให้คุณถูกฟ้องร้องโดย ARM เช่นกัน

ARM มีโปรแกรม DesignStart มหาวิทยาลัย ในฐานะนักเรียนคุณสามารถเข้าถึงวัสดุพื้นฐาน Cortex-M0 เท่านั้น แต่ถ้าคุณสนใจจริงๆให้คณะของคุณเข้ามาเกี่ยวข้องและจากนั้นคุณสามารถเข้าถึงวัสดุการออกแบบอื่น ๆ อีกมากมาย (รหัส Verilog FPGA, IP การประเมินผลการจำลอง ฯลฯ )

ดูที่แกน ARMนี้บน OpenCores

ARM Cortex-M1 (อาจเป็นโปรเซสเซอร์ ARM ที่ง่ายที่สุด) เป็นโปรเซสเซอร์ ARM เครื่องแรกที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้เป็นโปรเซสเซอร์แบบนิ่มใน FPGA มันเหมาะสำหรับประเภท FPGA ต่อไปนี้ :

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

ARM ตัวเองคือการทำให้ชุดพัฒนา Cortex-M1 สำหรับ Altera พายุไซโคลน IIIแม้ว่ามันจะเป็นแพ่งเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่$ 625 จาก Digikey คุณจะได้รับ ARM Cortex-M1 IP ทั้งหมดและใบอนุญาตในการพัฒนา (รวมทั้งสิทธิ์การใช้งานฟรีสำหรับ 1,000 บอร์ดสำหรับผู้ใช้ที่กำลังจะผลิตค่อนข้างเย็น)

อาจมีตัวเลือกบางอย่างสำหรับการรับ IP ด้วยตัวเอง (บางทีพวกเขามีโปรแกรมการศึกษาคนอื่นพูดถึงโปรแกรมมหาวิทยาลัย แต่นั่นก็สำหรับ M0) จากนั้นคุณสามารถซื้อคณะกรรมการพัฒนาการแยกต่างหาก

นี่คือบางส่วนข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับARM Cortex-M1 ใน Altera

นี่คือข้อมูลเกี่ยวกับการใส่ ARM Cortex-M1 ใน Actel FPGA

ในขณะเดียวกันมีความสนใจใน ARM Cortex รุ่นอื่น ๆ ใน FPGA; นี่คือกระดาษจากคนที่นำ ARM Cortex-M0 มาใช้ใน Xilinx FPGA

ตอนนี้คุณสามารถเข้าถึงโปรเซสเซอร์ Cortex-M3 (และระบบย่อย AHB / APB ที่ขยายได้) ผ่านทางโปรแกรม DesignStart ของ ARM

ตัวเลือก Eval จัดทำเป้าหมาย FPGA (รองรับการจำลองด้วย RTL ที่ยุ่งเหยิงของแกนทุกอย่างอื่นใน Verilog) ปัจจุบันนี้กำหนดเป้าหมาย ARM MPS2 + FPGA ด้วยการสนับสนุน mbed

รุ่น Pro (ให้บริการเฉพาะ บริษัท / มหาวิทยาลัยที่สามารถลงนามใบอนุญาต) อนุญาตให้ผลิตและรวมถึงตัวประมวลผลหลักใน Verilog (ครอบคลุมทั้ง Cortex-M0 และ Cortex-M3)