XC7Z100-2FFG900I – Integroidut piirit, sulautettu, järjestelmäsiru (SoC)

Perus SoC-arkkitehtuuri

Tyypillinen järjestelmä-siru-arkkitehtuuri koostuu seuraavista komponenteista:
- Vähintään yksi mikro-ohjain (MCU) tai mikroprosessori (MPU) tai digitaalinen signaaliprosessori (DSP), mutta prosessoriytimiä voi olla useita.
- Muisti voi olla yksi tai useampi seuraavista: RAM, ROM, EEPROM ja flash-muisti.
- Oskillaattori ja vaihelukittu silmukkapiiri aikapulssisignaalien tuottamiseksi.
- Oheislaitteet, jotka koostuvat laskureista ja ajastimista, tehonsyöttöpiireistä.
- Liitännät eri liitäntästandardeille, kuten USB, FireWire, Ethernet, yleiset asynkroniset lähetin- ja sarjaliitännät jne.
- ADC/DAC muuntamiseen digitaalisten ja analogisten signaalien välillä.
- Jännitteensäätöpiirit ja jännitteensäätimet.
SoC:iden rajoitukset

Tällä hetkellä SoC-viestintäarkkitehtuurien suunnittelu on suhteellisen kypsää.Useimmat siruyritykset käyttävät SoC-arkkitehtuuria sirujen valmistukseen.Kuitenkin, kun kaupalliset sovellukset jatkavat käskyjen rinnakkaiseloa ja ennustettavuutta, siruun integroitujen ytimien määrä jatkaa kasvuaan ja väyläpohjaisista SoC-arkkitehtuureista tulee yhä vaikeampia vastaamaan tietojenkäsittelyn kasvaviin vaatimuksiin.Tämän tärkeimmät ilmentymät ovat
1. huono skaalautuvuus.soC-järjestelmän suunnittelu alkaa järjestelmävaatimusanalyysillä, joka tunnistaa laitteistojärjestelmän moduulit.Jotta järjestelmä toimisi oikein, jokaisen fyysisen moduulin sijainti sirun SoC:ssä on suhteellisen kiinteä.Kun fyysinen suunnittelu on valmis, muutoksia on tehtävä, mikä voi käytännössä olla uudelleensuunnitteluprosessi.Toisaalta väyläarkkitehtuuriin perustuvissa SoC:issa on rajoitettu määrä niihin laajennettavia prosessoriytimiä johtuen väyläarkkitehtuurin luontaisesta sovitteluviestintämekanismista, eli vain yksi prosessoriytimien pari voi kommunikoida samanaikaisesti.
2. Kun väyläarkkitehtuuri perustuu yksinomaiseen mekanismiin, jokainen SoC:n toiminnallinen moduuli voi kommunikoida muiden järjestelmän moduulien kanssa vasta saatuaan väylän hallintaan.Kokonaisuutena, kun moduuli hankkii väylän sovitteluoikeudet tiedonsiirtoa varten, järjestelmän muiden moduulien on odotettava, kunnes väylä on vapaa.
3. Yhden kellon synkronointiongelma.Väylärakenne vaatii globaalia synkronointia, mutta prosessin piirteen koon pienentyessä ja toimintataajuuden noustessa nopeasti, saavuttaen myöhemmin 10 GHz, yhteysviiveen aiheuttama vaikutus on niin vakava, että globaalin kellopuun suunnittelu on mahdotonta. , ja valtavan kelloverkon vuoksi sen virrankulutus vie suurimman osan sirun kokonaisvirrankulutuksesta.