Pentium प्रोसेसर के अलग-अलग gate का विश्लेषण: Standard Cells

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1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-07-09 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें

अलग-अलग gate को देखते हुए Pentium प्रोसेसर के standard cells

  • Pentium प्रोसेसर का परिचय

    • Intel ने 1993 में शक्तिशाली Pentium प्रोसेसर जारी किया
    • Pentium एक जटिल chip था, जिसमें 33 लाख transistor शामिल थे
    • इस chip में BiCMOS नाम की एक असामान्य तकनीक का उपयोग किया गया

  • Standard cell design

    • 1970 के शुरुआती दशक के प्रोसेसरों में transistor को हाथ से रखा जाता था
    • हाथ से layout बनाना धीमा था और उसमें त्रुटियाँ अधिक होती थीं, इसलिए automated standard cell design विकसित किया गया
    • Standard cell की ऊँचाई निश्चित होती है और चौड़ाई बदल सकती है, तथा इन्हें पंक्तियों में व्यवस्थित किया जाता है

  • CMOS का अवलोकन

    • आधुनिक प्रोसेसर CMOS circuits से बने होते हैं, जिनमें NMOS और PMOS transistor उपयोग किए जाते हैं
    • NMOS transistor gate high होने पर on होता है, जबकि PMOS transistor gate low होने पर on होता है
    • CMOS circuit एक complementary approach का उपयोग करते हैं

  • Pentium की circuit layers

    • Pentium में silicon die की सतह पर metal wiring की चार layers थीं
    • हर metal layer ऊपर-नीचे की layers से जुड़ती है, जिससे signal chip के आर-पार जा सकते हैं
    • Automated placement और routing software जटिल wiring paths बनाता है

  • Inverter

    • CMOS inverter एक PMOS transistor और एक NMOS transistor से बना होता है
    • Input 1 होने पर NMOS transistor on होकर output को 0 बनाता है, और input 0 होने पर PMOS transistor on होकर output को 1 बनाता है

  • NAND gate

    • NAND gate दो PMOS transistor और दो NMOS transistor से बना होता है
    • जब दोनों input high होते हैं, तब NMOS transistor on होकर output को low कर देते हैं
    • Input में से कोई एक low होने पर PMOS transistor on होकर output को high कर देते हैं

  • OR-NAND gate

    • 5 input वाला OR-NAND gate एक जटिल संरचना रखता है
    • NMOS circuit parallel में और PMOS circuit series में बने होते हैं

  • Latch

    • Latch clock signal द्वारा नियंत्रित एक bit को store करता है
    • Clock high होने पर input तुरंत output पर दिखाई देता है, और clock low होने पर पिछला मान बना रहता है

  • Flip-flop

    • Flip-flop latch जैसा होता है, लेकिन उसका clock input level-sensitive के बजाय edge-sensitive होता है
    • Clock low से high में बदलने पर यह input value को याद रखता है

  • BiCMOS buffer

    • Pentium में BiCMOS तकनीक का उपयोग किया गया, जो CMOS और bipolar transistor दोनों का इस्तेमाल करती है
    • BiCMOS circuits signal delay को अधिकतम 35% तक कम करते हैं

  • निष्कर्ष

    • Standard cell layout का आधुनिक chips में व्यापक उपयोग होता है
    • Pentium की एक अनोखी विशेषता यह थी कि इसमें BiCMOS circuits का उपयोग किया गया
    • जटिल प्रोसेसर भी सरल transistor circuits से बने होते हैं

GN⁺ का सार

  • Pentium प्रोसेसर 1993 में जारी किया गया एक शक्तिशाली chip था, जिसमें 33 लाख transistor शामिल थे
  • Standard cell design हाथ से placement की कमियों को दूर करने के लिए विकसित किया गया था, और इसमें automated placement एवं routing software का उपयोग होता है
  • BiCMOS तकनीक signal delay कम करने में प्रभावी थी, लेकिन आधुनिक digital circuits में इसका उपयोग नहीं किया जाता
  • यह लेख Pentium के circuits का विस्तार से विश्लेषण करता है और दिखाता है कि जटिल प्रोसेसर भी सरल transistor circuits से बने होते हैं

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-07-09
Hacker News राय

  • Intel ने 386 प्रोसेसर में automated placement and routing तकनीक का उपयोग किया था

    • यह तकनीक मैन्युअल काम की तुलना में बहुत तेज़ थी और त्रुटियों को काफी कम करती थी
    • placement Berkeley के graduate student द्वारा विकसित Timberwolf प्रोग्राम से किया गया था
    • टीम के एक सदस्य ने कहा कि अगर management को पता होता कि उन्होंने graduate student के टूल का उपयोग किया है, तो वे इसकी अनुमति नहीं देते
    • वह graduate student Carl Sechen थे, और उनके मार्गदर्शक प्रोफेसर Alberto Sangiovanni-Vincentelli थे

  • आधुनिक प्रोसेसरों का nanometer-scale transistor होने के कारण microscope से अध्ययन करना कठिन है

    • Ken के लिए electron microscope खरीदने हेतु चंदा जुटाने का सुझाव दिया गया था

  • एक राय थी कि इमेज देखी नहीं जा सकती

    • इसकी वजह CloudFlare है, और पेज पर पहुँचते समय "मानव सत्यापन" प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है
    • लेकिन इमेज लोड करते समय भी वही सत्यापन चाहिए, पर सत्यापन स्क्रीन दिखाई नहीं जाती, इसलिए इमेज लोड नहीं होती

  • लेख में बताए गए standard cell और मौजूदा cell के बीच अंतर यह है कि routing channel हटा दिया गया है

    • पहले metal को Vdd और ground line के ऊपर से ले जाने से बचने के लिए polysilicon line को लंबा किया जाता था
    • अब पर्याप्त metal layer हैं, इसलिए cell के भीतर से ही routing की जा सकती है
    • input और output को transistor तक नीचे जाने वाले via से बचना चाहिए
    • cell की rows को पलटकर PMOS और NMOS rails को overlap कराया जाए तो अतिरिक्त लाभ मिलता है

  • एक राय थी कि Ken की ब्लॉग पोस्टें हमेशा अद्भुत रही हैं

    • उनके काम से प्यार है और उम्मीद है कि वे इसे जारी रखें

  • यह सवाल उठाया गया कि क्या आधुनिक EDA software इतना परिष्कृत है कि standard cell पर निर्भर हुए बिना transistor placement कर सके

  • एक राय थी कि प्रोसेसर का "dissection" स्कूल में मेंढक की चीर-फाड़ जैसी शैक्षिक गतिविधि बन सकता है

    • यह animal rights के मुद्दों के बिना मज़ेदार और शिक्षाप्रद होगा

  • open source standard cell में रुचि रखने वालों के लिए लिंक दिए गए थे

  • एक राय थी कि "pop culture" लिंक उम्मीद की गई गीत से बिल्कुल मेल खाता है, यह देखकर खुशी हुई