soc分类及其技术发展趋势(编辑修改稿)

soc分类及其技术发展趋势(编辑修改稿)内容摘要：

和 I/O 模块等构成。 XPP 具有自动重构流和处理数据流，突破了传统的冯 .诺依曼指令流模式。 由于高度规整化，很容易获得指令级平行 9 Design For Test 可测性设计 10 BuitIn Self Test 内置式自测 11 静态电流测试 12 Joint Test Action Group 13 enhanced JTAG 14 Input Vector Control 15 Basic Input Output System 基本输入 /输出系统 16 Board Support Package 板级支持包，是介于主板硬件和操作系统之间的一层 17 Processing Array Elements 18 Configuration Management 性和流水线效率。 Triscend 公司 就选用了 CSoC 技术路线。 SoPC 技术特点 SoPC 是一种特殊的片上系统，是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁剪、可扩充、可升级，并具备软硬件在线系统开发中可编程的功能，结合了 SoC 和 FPGA 各自的优点 [6][7]，一般具备以下基本特征： 1． 至少包含一个以上的嵌入式处理器 IP 核 2． 具有小容量片内高速 RAM 资源 3． 丰富的 IP 核 资源可供灵活选择 4． 足够的片上可编程逻辑资源 5． 处理器调试接口和 FPGA 编程接口共用或并存 6． 可能包含部分可编程模拟电路 SoPC 结构框图 如图 2所示。 除了上述特点外，还涉及目前已引起普遍关注的软硬件协同设计技术。 由于 SoPC的主要逻辑设计是在可编程逻辑器件内部进行，而 BGA19封装已被广泛应用在微封装领域中，传统的调试设备，如：逻辑分析仪和数字示波器，已很难进行直接测试分析，因此，必将对以仿真技术为基础的软硬件协同设计技术提出更高的要求。 同时，新的调试技术也已不断涌现出来，如 Xilinx 公司的片内逻辑分析仪 Chip Scope ILA 就是一种价廉物美的片内实时调试工具；而在应对复杂设计方面，诸如 Xilinx 公司的 System Generator for DSP 就是一个利用可编程硬件逻辑实现数字信号处理算法的强大辅助工具。 19 Ball Grid Arrays 球格阵列 图 1. 基于 XPP/Leon 的 CSoC 体系结构 JTAG PLL UART 外部存储器接口 跟踪 模块 定时器 中断控制器 看门狗定时器 256KB SRAM ARM922T APEX20K 128KB DPRAM 图 2. SoPC 结构框图 ASIC SoC 技术特点 ASIC SoC 是一种面向特定应用的片上系统，具有高性能、强实时、高可靠、低功耗、低成本化等特点，一般具备以下基本特征： 1． 至少有一个以上的 CPU 核 2． 具有规范的总线架构（如 AMBA20） 3． 具有 RAM21资源（或片上访存控制器） 4． 具有适量的 I/O 设备（包括模拟的） 5． 具有可扩展的接口（如 PCI22） 6． 具有可在线调试口（ eJTAG） 7． 具有可测试性电路 20 Advanced Microcontroller Bus Architecture 21 RandomAccess Memory 随机存取存储器 22 Peripheral Component Interconnect 外围设备互连 ASIC SoC 一般是基于 IP 核或 SoC 开发平台的产品，需要专门技术、 IP 库、 SoC 总线架构和嵌入式软件支持（包括 BIOS、 OS） ，需要广泛的多功能 IP 核和将客户逻辑与之集成在一起的设计艺术，以满足客户产品开发的需求。 SoC设计者通过重用证明了的 IP 核，不仅利用了最新工艺技术优势，而且减少了开发周期和风险。 目前 SoC 总线架构有很多种，如 IBM 公司的 CoreConnect、 ARM 的 AMBA、 Silicore 公司的 Wishbone、 MIPS技术公司 的 SOCit 和 CoreFram 等。 可喜的是国内也有许多自主知识产权的总线架构，如 L*BUS（中科院计算所，如图 3 所示） ,C*BUS（苏州国芯）等。 每一种总线架构都是为满足其特定应用领域的要求而发展起来的。 有些适合低端嵌入式产品，有些适合手持产品，有些适合高能性产品，各有自己的优势。 SoC 的发展离不开功耗、性能、成本、可测性、可靠性、 IP 核可复用性、平台技术支持性和软硬件协同开发性等方面制约。 需要开发者具有强大的计算机体系结构背景知识，才能支持其得到快速发展。 SoC 的分类原则 SOC 按照其所采用的体系结构可分类如下： 一 种是基于指令流计算的体系结构，典型代表是传统的 ASIC SoC。 这一类型中按照其指令流和数据流的控制情况又可分为 SISD(单指令流 单数据流 )、 SIMD(单指令流 多数据流 )、 MISD(多指令流 单数据流 )和 MIMD(多指令流。