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| | Cos'è il progetto di un processore? | Attraverso il sito www.opensparc.net, Sun ha messo a disposizione, oltre a strumenti per la collaborazione e la comunicazione tra sviluppatori, l'intero progetto del processore OpenSPARC... Già, ma cos'è e come è fatto il progetto di un processore?
 | | Il logo del progetto OpenSPARC |
Dal punto di vista fisico, un processore può essere visto come un vero e proprio disegno, dove anzichè utilizzare varie tonalità di colore, si utilizzano varie intensità di drogaggio del silicio per realizzare i transistor. Una volta ottenuto lo "strato" di transistor, si procede in modo analogo per realizzare le interconnessioni in metallo. Chiaramente dal punto di vista dell'astrazione di progetto, per realizzare un circuito integrato basterà disegnare "quadratini" in un certo modo (se vogliamo anche molto più semplice rispetto a quello di una automobile).
Vista la complessità dei moderni processori (costituiti da centinaia di milioni di transistor) non è pensabile che essi vengano"disegnati" a mano transistor per transistor (anche se teoricamente possibile); piuttosto essi vengono progettati assemblando vari moduli "descritti" (o meglio, il cui comportamento viene descritto) attraverso un linguaggio formale.
Questo linguaggio è, nel caso di OpenSPARC, il Verilog, del tutto simile ad un normale linguaggio di programmazione, con alcune istruzioni aggiuntive necessarie a specificare "come" il "programma" deve essere implementato in hardware.
In Verilog vengono scritti i singoli moduli (ad esempio addizionatori, registri, decoder, etc.) modellandone il comportamento attraverso espressioni logiche booleane, specificando anche come questi interagiscono con gli altri moduli che costituiscono il processore.
A differenza di un normale linguaggio di programmazione, compilando un codice scritto in Verilog non si ottiene un file eseguibile, ma un file in grafica vettoriale modificabile attraverso appositi tool CAD.
 | | Progetto di una porta logica XOR in tecnologia CMOS; le porte XOR sono i mattoni fondamentali per realizzare gli addizionatori |
In genere questi programmi includono già al loro interno i componenti per la compilazione (o meglio per il placement e routing automatico), una volta ottenuto il progetto, è possibile inviarlo alla fabbrica che lo utilizzerà per definire il processo produttivo e soprattutto per incidere le maschere che verranno utilizzate nei vari processi fotolitografici.
Nel corso degli ultimi anni sono stati sviluppati algoritmi estremamente validi per ottimizzare il placement & routing automatico (ad esempio transistor vicini e con contatti in comune possono essere "fusi" insieme venendo realizzati su un'unica striscia di silicio drogato, con enormi vantaggi in termini di spazio e di performance elettriche), tuttavia laddove fosse necessario, il progettista può comunque intervenire per migliorare il design, o risolvere problemi rivelatisi solo dopo la produzione dei primi esemplari in fabbrica.
 | | Simulazione della vista tridimensionale del processo produttivo di una porta XOR, arrestatosi al primo livello di metallizzazione. Nella realtà l'ossido di campo consentirebbe di vedere solo l'ultimo livello di metallizzazione. |
I software di CAD oltre a poter compilare le espressioni logiche, includono anche avanzati tool di simulazione e validazione, che permettono di farsi un'idea delle reali prestazioni del circuito prima che questo venga prodotto.
Ovviamente per poter ottenere una simulazione accurata è necessario avere un modello quanto più fedele possibile del processo produttivo; non a caso le principali aziende del settore dei semiconduttori impiegano tantissimi ingegneri e scienziati allo scopo di determinare e gestire le informazioni sul processo produttivo: risolvere i problemi già in fase di simulazione permette di risparmiare enormi quantità di denaro.
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