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當(dāng)這一切前期環(huán)節(jié)確定以后，就開(kāi)始我們這篇文章Zui主要的部分了，顯示芯片構(gòu)架的設(shè)計(jì)。一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)被組織起來(lái)定義GPU支持的技術(shù)特征并且制定整個(gè)設(shè)計(jì)工作的日程表（比如團(tuán)隊(duì)1在三周內(nèi)完成反鋸齒單元的設(shè)計(jì))。
在我們深入介紹芯片的設(shè)計(jì)過(guò)程之前，我們先來(lái)了解一下現(xiàn)在芯片制造公司一般的設(shè)計(jì)流程。現(xiàn)在，芯片構(gòu)架的設(shè)計(jì)一般是通過(guò)專(zhuān)門(mén)的硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言Hardware Description Languages(HDL)來(lái)完成，所謂硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言（ HDL）顧名思義，是一種用來(lái)描述硬件工作過(guò)程的語(yǔ)言?，F(xiàn)在被使用的比較多的有 Verilog 、VHDL。這些語(yǔ)言寫(xiě)成的代碼能夠用專(zhuān)門(mén)的合成器生成邏輯門(mén)電路的連線(xiàn)表和布局圖，這些都是將來(lái)發(fā)給芯片代工廠的主要生產(chǎn)依據(jù)。對(duì)于硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言（HDL）一般的人都基本上不會(huì)接觸到，我們?cè)谶@里只給大家簡(jiǎn)略的介紹一下：在程序代碼的形式上HDL和C也沒(méi)有太大的不同，但他們的實(shí)際功能是完全的不同。比如下面這個(gè)Verilog語(yǔ)言中非?；镜囊粭l語(yǔ)句：
always@(posedge clock) Q <=D;
這相當(dāng)于C里面的一條條件判斷語(yǔ)句，意思就是在時(shí)鐘有上升沿信號(hào)的時(shí)候，輸出信號(hào) 'D'被儲(chǔ)存在'Q'。就是通過(guò)諸如此類(lèi)的語(yǔ)句描述了觸發(fā)器電路組成的緩存和顯存之間數(shù)據(jù)交換的基本方式。綜合軟件就是依靠這些代碼描述出來(lái)的門(mén)電路的工作方式關(guān)系生成電路的。在芯片的設(shè)計(jì)階段基本上都是通過(guò)工程師們通過(guò)Verilog語(yǔ)言編制HDL代碼來(lái)設(shè)計(jì)芯片中的所有工作單元，也決定該芯片所能支持的所有技術(shù)特征。這個(gè)階段一般要持續(xù)3到4個(gè)月（這取決于芯片工程的規(guī)模），是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的基礎(chǔ)。
在上述的工作完成后，就進(jìn)入了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的驗(yàn)證階段，一般也有一兩個(gè)月的時(shí)間。這個(gè)階段的任務(wù)就是保證在芯片Zui后交付代工廠的設(shè)計(jì)方案沒(méi)有缺陷的，就是我們平時(shí)所說(shuō)的產(chǎn)品的“bug”。這一個(gè)階段對(duì)于任何芯片設(shè)計(jì)公司來(lái)說(shuō)都是舉足輕重的一步，因?yàn)槿绻酒O(shè)計(jì)在投片生產(chǎn)出來(lái)以后驗(yàn)證出并不能像設(shè)計(jì)的那樣正常工作，那就不僅意味著繼續(xù)投入更多的金錢(qián)修改設(shè)計(jì)，重新投片，還會(huì)在圖形芯片產(chǎn)業(yè)Zui為重視的產(chǎn)品推出速度方面失去先機(jī)。整個(gè)驗(yàn)證工作分為好幾個(gè)過(guò)程，基本功能測(cè)試驗(yàn)證芯片內(nèi)的所有的門(mén)電路能正常工作，工作量模擬測(cè)來(lái)證實(shí)門(mén)電路組合能達(dá)到的性能。當(dāng)然，這時(shí)候還沒(méi)有真正物理意義上真正的芯片存在，這些所有的測(cè)試依舊是通過(guò)HDL編成的程序模擬出來(lái)的。
接下來(lái)的驗(yàn)證工作開(kāi)始進(jìn)行分支的并行運(yùn)作，一個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)芯片電路的靜態(tài)時(shí)序分析，保證成品芯片能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的主頻；另外一個(gè)主要由模擬電路工程師組成的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行關(guān)于儲(chǔ)存電路，供電電路的分析修改。和數(shù)字電路的修正工作相比，模擬工程師們的工作要辛苦的多，他們要進(jìn)行大量的復(fù)數(shù)，微分方程計(jì)算和信號(hào)分析，即便是借助計(jì)算機(jī)和專(zhuān)門(mén)的軟件也是一件很頭疼的事情。同樣，這時(shí)候的多有測(cè)試和驗(yàn)證工作都是在模擬的狀態(tài)下進(jìn)行的，Zui終，當(dāng)上述所有的工作完成后，一份由綜合軟件生成的用來(lái)投片生產(chǎn)門(mén)電路級(jí)別的連線(xiàn)表和電路圖就完成了。
但是，圖形芯片設(shè)計(jì)者不會(huì)立即把這個(gè)方案交付廠家，因?yàn)樗€要接受Zui后一個(gè)考驗(yàn)，那就是我們通常所說(shuō)的FPGA(Field Programmable Gate Array)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行的Zui終功能進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于NV30那樣集成一億多個(gè)晶體管超級(jí)復(fù)雜芯片，在整個(gè)使用硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言（HDL）設(shè)計(jì)和模擬測(cè)試的過(guò)程中，要反復(fù)運(yùn)行描述整個(gè)芯片的數(shù)十億條的指令和進(jìn)行真正“海量”的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，因此對(duì)執(zhí)行相關(guān)任務(wù)的的硬件有著近乎的考驗(yàn)。我們從下面NVIDIA實(shí)驗(yàn)室的配備可見(jiàn)一斑。
可編程門(mén)陣列FPGA模擬驗(yàn)證
現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA可以能完成任何數(shù)字器件的功能，上至高性能CPU下至簡(jiǎn)單的74電路，都可以用它來(lái)實(shí)現(xiàn)。FPGA其實(shí)是一個(gè)包含有大量門(mén)電路的邏輯元件,但是它的每一個(gè)門(mén)的定義可以有使用者來(lái)定義,如同一張白紙或是一堆積木，工程師可以通過(guò)傳統(tǒng)的原理圖輸入法，或是硬件描述語(yǔ)言自由的設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)。通過(guò)軟件仿真，我們可以事先驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。在PCB完成以后，還可以利用FPGA的在線(xiàn)修改能力，隨時(shí)修改設(shè)計(jì)而不必改動(dòng)硬件電路。所以說(shuō)使用FPGA來(lái)開(kāi)發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，更為重要的是大大減少了再出現(xiàn)成品芯片以后反復(fù)修改,投片資金和時(shí)間的消耗,一塊幾千美元的FPGA(這里指目前容量的FPGA）和花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元得到一塊成品芯片相比,消耗是微不足道的.
（編者：呵呵，以上文字引用了本站新手入門(mén)中的文字,看來(lái)新手入門(mén)這篇文章已經(jīng)流傳很廣咯）