Система на кристалі

Система на кристалі, або Система на чипі (від англ. System-on-a-chip, або іще SoC чи SOC) — дизайн електронної схеми, яка вміщує функціональні складові цілого пристрою (наприклад комп'ютера) на одній мікросхемі. Залежно від призначення SoC може оперувати як цифровими сигналами, так і аналоговими, аналого-цифровими, а також частотами радіодіапазону. Типовим застосуванням таких схем є широке різноманіття вбудованих систем.

Якщо не вдається розмістити всі необхідні схеми на одному напівпровідниковому кристалі, то використовується схема із декількох кристалів, розміщених в одному корпусі (System in Package — SiP). SoC вважається вигіднішою конструкцією, оскільки дозволяє збільшити відсоток придатних схем при виготовленні та спростити конструкцію корпуса.[1]

Структура
Структура типової системи на кристалі, побудованої на основі ARM-мікропроцесора

Типова SoC вміщує:

Блоки між собою можуть з'єднувати за допомогою шини власної розробки чи стандартної конструкції, наприклад стандартизована AMBA в чипах ARM. Якщо в складі чипу є контролер прямого доступу пам'яті (DMA), то за його допомогою можна заносити дані з зовнішніх пристроїв безпосередньо до пам'яті чипа, не витрачаючи процесорних ресурсів.

Розробка систем на кристалі

Для повноцінного функціонування системи програмна складова відіграє не менш важливу роль, ніж апаратна. Зазвичай розробка ведеться паралельно. Апаратна частина складається зі стандартних налагоджених блоків, для збірки програмної частини потім використовують готові драйвери. Використовують засоби розробок CAD та інтегровані програмні оболонки.

Для того, щоб переконатися в правильній роботі створеної комбінації блоків, драйвери та програму завантажують в емулятор апаратної частини FPGA. Також потрібно задати розміщення блоків і розробити міжблокові зв'язки.

Перед здачею у виробництво апаратну частину тестують на коректність із використанням мов програмування: Verilog та VHDL; а також складніших схем — SystemVerilog, SystemC, е та OpenVera. Близько 70% усіх ресурсів, затрачених на розробку чипу, витрачається саме на цьому етапі.

Розрахунковий дизайн потоків системи на кристалі

Системи на кристалі використовують менше енергії, коштують дешевше і працюють надійніше, ніж набори мікросхем із такою ж функціональністю. Менша кількість складових спрощує монтаж готового виробу. Але все ж таки, створення однієї дуже великої і складної системи на кристалі може виявитися дорожчим процесом, ніж серія малих, через складність розробки, налагодження та зменшення частки придатних виробів.

У ході проектування систем на кристалі необхідно вирішувати проблему затримок і асинхронізму сигналів. Особливо це важливо при формуванні мережевих структур. Найперспективнішим шляхом вирішення цієї проблеми вважається використання бездротових мереж на кристалі (Wireless network-on-chip, WNOC), що дає змогу уникнути обмеження класичних мереж, а також забезпечить зв'язок між наномасштабними компонентами мікросхем і макрорівнем [2]

Компанії, які розробляють SoC

Джерела
  1. Великі дебати: SOC проти SIP (англійською)
  2. Слюсар Д., Слюсар В. Беспроводные сети на кристалле – перспективные идеи и методы реализации. //Электроника: наука, технология, бизнес. – 2011. - № 6. - C. 74 - 83.

Корисні посилання

Див. також
  • PSoC — програмована система на кристалі
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.