文档介绍：1
嵌入式系统
AnIntroductiontoEmbeddedSystem
第七课嵌入式SOC设计
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课程大纲
SOC简介
SOC设计
SOC案例
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SOC SystemonChip简介
SystemonChip,片上系统,系统级芯片
从狭义角度讲,它是信息系统的芯片集成,是将系统集成在一块芯片上
从广义角度讲,SoC就是一个微小型系统
SoC不是各个芯片功能的简单叠加,而是从整个系统的功能和性能出发,用软硬结合的设计和验证方法,利用IP复用及深亚微米技术,在一个芯片上实现复杂的功能
SoC是ASIC(Application Specific Integrated Circuits)设计方法学中的新技术
对比1:system in package (SiP)
层叠(package-on-package,PoP)封装
多芯片封装 MCP :Multi Chip Package
包含数颗芯片,在一个单一芯片封装中
处理器:32nm双核+45nm GPU 测英特尔酷睿i5/i3
2010年1月8日,英特尔发布32纳米westmere,集成32nm双核+45nm图形核心在一个处理器中
存储器:将闪存(Flash)与SRAM做在一块
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对比2:Storage-on-Chip
存储芯片、芯片级存储
把各种存储功能都整合到一个单一芯片上
保证优化后系统的高性能
两种方式实现产品化
ASIC实现Storage-on-chip
FPGA 实现Storage-on-Chip
在云计算中得到应用
可以同时给NAS(通常用于非结构化、文件级数据)和SAN(通常用于结构化、数据块级数据)提供高性能
具有快速(IOPS)和大吞吐量
Storage-on-Chip逐步被视为在线存储、近线存储和异地容灾的理想技术平台
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SureSave VTL3000控制引擎基于Storage-on-Chip技术
VTL虚拟磁带库
Virtual Tape Library
将磁盘仿真成磁带库
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SoC是市场和技术共同推动的结果
FlexCoreTM系统
1994年MOTOROLA公司
用来制作基于68000TM和PowerPCTM的定制微处理器
1995年,LSILogic公司为SONY公司设计的SoC
最早的基于IP(IntellectualProperty)核进行的SoC设计
从市场层面上看,人们对集成系统的需求也在提高
据预测,SoC销售额将从2002年的136亿美元,增长到2007年的347亿美元,年增长率超过20%
2007年SoC将占据IC 20%的市场
从技术层面上看,以下几个方面推动了SoC技术的发展
微电子技术的不断创新和发展
计算机性能的大幅度提高
综合开发工具的自动化和智能化程度不断提高
硬件描述语言的发展
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SOC三要素
①SoC应由可设计重用的IP核组成,IP核是具有复杂系统功能的能够独立出售的VLSI块;
②IP核应采用深亚微米以上工艺技术;
③SoC中可以有多个MPU、DSP、MCU或其复合的IP核。
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SOC分类
按指令集来划分
x86系列(如SiS550)
ARM 系列(如OMAP)
MIPS系列(如Au1500 )
类指令系列(如M 3Core)
国内研制开发者主要基于后两者
中科院计算所中科SoC (基于龙芯核,兼容MIPSⅢ指令集)
北大众志(定义少许特殊指令)
方舟2号(自定义指令集)
国芯C3 Core (继承M3 Core)
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SoC芯片设计中的IP模块
SoC的设计基础是IP(IntellectualProperty)复用技术
已有的IC电路以模块的形式在SoC芯片设计中调用这些可以被重复使用的IC模块就叫做IP模块
IP模块是一种预先设计好,已经过验证,具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。
3种不同形式
软IP核(softIPcore)
固IP核(firmIPcore)
硬IP核(hardIPcore)
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SoC的发展重点
总线结构及互连技术
软、硬件的协同设计技术
IP可重用技术
低功耗设计技术
可测性设计方法学
超深亚微米实现技术