Wie entwerfe ich meine eigenen ARM-basierten Prozessoren?

Ich habe mehrere Fragen zum Entwerfen meiner eigenen ARM-basierten CPU.

• Wie beginnt man mit einer ARM-Lizenz und endet mit einem Paket, das zum Auflöten auf eine Platine bereit ist?
• Was bekomme ich von ARM (ich bin sicher, dass es mehrere Lizenzoptionen gibt - Architekturlizenz (Qualcomm Snapdragon-Stil) und Kernlizenz (TI OMAP-Stil))?
• Welche Tools benötige ich, um fortzufahren, wenn ich "das Etwas" von ARM habe?
• Was schicke ich an die Fabrik?
• Ich glaube, nur bestimmte Gründer sind lizenziert, einen ARM-Kern auf einen Siliziumwafer zu ätzen. Habe ich recht?
• Kann ich es mir als Student leisten, dies auf einem FPGA zu tun? Wie kann ich Erfahrungen für so etwas sammeln?

So machen es Unternehmen:

1. Beschaffung von rund 10 Millionen US-Dollar.
2. Verhandeln Sie mit ARM, um eine Lizenz zu erhalten. Dies wird wahrscheinlich mindestens 1 Million US-Dollar kosten.
3. Holen Sie sich die Designdateien von ARM. Es wird wahrscheinlich eine Form von VHDL, Verilog oder einer "verschlüsselten" Netzliste sein.
4. Entwerfen Sie Ihren eigenen Chip mit einer Mischung aus Ihrer eigenen Logik (für die Peripheriegeräte) und dem, was Sie von ARM erhalten haben. Dieser Schritt erfordert wahrscheinlich teure CAD-Software und ein kleines Expertenteam. Rechnen Sie mit mindestens 5 Millionen US-Dollar und mehreren Jahren.
5. Holen Sie sich die Masken für den Chip selbst gemacht. Wenn Sie ein modernes Halbleiter-Verfahren verwenden, wird dies eine Million US-Dollar kosten.
6. Holen Sie sich den Chip selbst gemacht. Der Preis variiert, sollte aber unter 0,5 Mio. USD liegen.
7. Debuggen Sie den von Ihnen erstellten Chip, beheben Sie die Fehler und kehren Sie dann zu Schritt 5 zurück, bis Sie etwas haben, das Sie verkaufen können.

So machst DU es:

1. Nehmen Sie an einem Kurs für Computerarchitektur an Ihrer örtlichen Universität teil.
2. Nehmen Sie an weiteren Kursen in digitaler Logik teil und was auch immer.
3. Entwerfen Sie eine CPU von Grund auf in VHDL oder Verilog.
4. Entwerfen Sie eine andere CPU von Grund auf neu.
5. Sehen Sie sich den ARM-Befehlssatz an und entwerfen Sie eine kompatible CPU.
6. Stellen Sie sicher, dass Ihre ARM-kompatible CPU in einem FPGA funktioniert.
7. Verteilen Sie Ihren VHDL / Verilog-Quellcode nur, wenn Sie verklagt werden möchten.
8. Nutzen Sie Ihre ARM-Erfahrung, um eine gute Dissertation für Ihre Promotion zu schreiben.
9. Verwenden Sie Ihre Promotion, um einen Job bei ARM oder TI oder bei wem auch immer zu bekommen. Wiederholen Sie anschließend den Vorgang mit den vorherigen 7 Schritten zur Vorgehensweise eines Unternehmens.

Ok, diese Liste ist ein bisschen frech, aber im Grunde ist sie korrekt. Der Punkt ist, dass Sie sich nicht einmal direkt mit ARM befassen müssen, weil Sie wahrscheinlich nicht über das Geld verfügen. Und tu auch nichts, was dich von ARM verklagen lässt.

ARM hat ein University DesignStart-Programm . Als Student haben Sie nur Zugriff auf grundlegendes Cortex-M0-Material. Wenn Sie jedoch wirklich interessiert sind, binden Sie Ihre Fakultät ein, und Sie haben Zugriff auf viel mehr Designmaterial (Verilog-FPGA-Code, Evaluierungs-IP, Simulationen usw.).

Schauen Sie sich diesen ARM-Core auf OpenCores an.

Der ARM Cortex-M1 (wahrscheinlich der einfachste ARM-Prozessor) ist der erste ARM-Prozessor, der speziell für die Implementierung als Soft-Prozessor in FPGAs entwickelt wurde. Es ist für folgende FPGA-Typen optimiert :

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

ARM selbst stellt ein Cortex-M1-Entwicklungskit für Altera Cyclone III her, obwohl es mit 625 USD von DigiKey ein wenig teuer ist . Sie erhalten jedoch die gesamte ARM Cortex-M1-IP und eine Lizenz für die Entwicklung (plus einen kostenlosen Lizenzzuschuss für 1000 Boards für diejenigen, die in Produktion gehen, ziemlich cool).

Möglicherweise gibt es einige Optionen, um die IP selbst zu erhalten (vielleicht haben sie ein akademisches Programm, jemand anderes hat ein Universitätsprogramm erwähnt, aber das war für die M0). Dann könnten Sie ein Entwicklungsboard separat kaufen.

Hier finden Sie weitere Informationen zum ARM Cortex-M1 auf Altera .

Im Folgenden finden Sie Informationen zum Versetzen eines ARM Cortex-M1 in ein Actel-FPGA.

In der Zwischenzeit besteht ein gewisses Interesse an anderen Versionen des ARM Cortex für FPGA. Hier ist ein Artikel von jemandem, der einen ARM Cortex-M0 auf einem Xilinx-FPGA implementiert hat.

Sie können jetzt über das DesignStart-Programm von ARM auf den Cortex-M3-Prozessor (und ein erweiterbares AHB / APB-Subsystem) zugreifen.

Die Option "Eval" bietet ein FPGA-Ziel (Simulation wird unterstützt, mit verschleierter RTL des Kerns, alles andere in Verilog). Dies betrifft derzeit das ARM MPS2 + FPGA mit mbed-Unterstützung.

Die Pro-Version (nur für Unternehmen / Universitäten verfügbar, die eine Lizenz unterzeichnen können) ermöglicht die Herstellung und enthält den Prozessorkern in Verilog (dies gilt sowohl für Cortex-M0 als auch für Cortex-M3).