SoC设计方法与实现（第4版）全套PPT课件.pdf

SoC设计方法与实现 第 一 章 什么是SoC ？ VLSI的定义 VLSI （VLSI ，Very Large Scale Integrated Circuit ）， 超大规模集成电路 出现在20世纪80年代，通过计算机辅助设计 （CAD ）进行 芯片的设计。 5 集成度：芯片上晶体管数量超过10 。 SoC的定义 SoC （SoC ，System on Chip ）即系统级芯片，也称片上系统。 将特定的计算机系统所需要的主要功能模块 （包括一个或多个处理器、 存储器、专用加速器以及外设等）一次直接集成于一块芯片之中，而 形成的的芯片； 除了上述硬件系统之外，SoC还包括了其所承载的所有相关软件，如 系统软件、应用软件等； 功能：系统级 SoC设计的本质上是一种复杂的VLSI设计，也是软硬件协同设计。 SoC的优势 （一） SoC可以实现更为复杂的系统 CPU 、DSP 、 RAM 、 SDRAM 、Flash 、功能逻辑、 I/O控制器集成到一个 芯片上。 具有较低的设计成本 采用IP复用技术、基于平台的设计，降低人员成本。 具有更高的可靠性 减少电路板上部件数量级引脚数，降低失效的可能性。 可以缩短产品设计时间 IP复用技术、基于平台的设计。 SoC的优势 （二） 减少产品反复的次数 从系统应用出发，软硬件协同设计，满足系统指标。 满足更小尺寸的设计要求 一个代替多个芯片的高集成度。 片上优化设计、合理布局布线。 可达到低功耗的设计要求 高集成度的芯片，信号之间连线最短。 减少了多个芯片I/O驱动及板级的功耗。 SoC的基本组成 例一 例二 示例：一个面向多媒体应用的SoC Source: ARM ltd. 可编程系统级芯片 （SoPC） 在单芯片上集成处理器和FPGA 的可编程能力，既有高性能 的处理能力，又有灵活的可编程能力。 基于FPGA 的SoC称为可编程系统级芯片 （SoPC ， System on Programmable Chip ），也称为 “SoC FPGA” 。 FPGA厂商提供多种软核处理器，如Xilinx的 MicroBlaze ， Altera的 Nios II等，用户使用这些软核处理器，构建可编程的系 统级芯片，即SoPC ，扩充了FPGA 的功能和应用领域。 为了IP保护，FPGA厂商也推出了集成强大硬核处理器的 FPGA ，如Xilinx的Zinc-7000 。 示例：Zynq-7000系列SoPC 采用多个ARM硬核的 Zynq-7000系列FPGA SoC设计方法与实现 第 一 章 SoC设计的发展趋势及挑战 摩尔定律及其延伸 2005 ITRS SoC的发展趋势 集成度更高、结构更为复杂 涉及重量级功能，如通信信号处理、AI 、加密和其他应用加速等功能。 集成数百个乃至数千个小核，出现众核SoC 。 软件的作用所占的比重将越来越大 芯片销售将包括驱动程序、监控程序和标准的应用接口，还可能包括嵌入式 操作系统。 集成数百个乃至数千个小核，出现众核SoC 。 高效能 （Power Efficient ）的新型SoC架构 未来的SoC设计中，功耗问题将遇到更大的限制和挑战。 可重构SoC