XC7Z100-2FFG900I — integrētās shēmas, iegultas, sistēmas mikroshēmā (SoC)

Pamata SoC arhitektūra

Tipiska sistēmas mikroshēmas arhitektūra sastāv no šādiem komponentiem:
- Vismaz viens mikrokontrolleris (MCU) vai mikroprocesors (MPU) vai digitālais signālu procesors (DSP), taču var būt vairāki procesora kodoli.
- Atmiņa var būt viena vai vairākas no RAM, ROM, EEPROM un zibatmiņas.
- Oscilatoru un fāzes bloķēšanas cilpas shēma laika impulsa signālu nodrošināšanai.
- Perifērijas ierīces, kas sastāv no skaitītājiem un taimeriem, barošanas ķēdēm.
- Saskarnes dažādiem savienojamības standartiem, piemēram, USB, FireWire, Ethernet, universālais asinhronais raiduztvērējs un seriālās perifērijas saskarnes utt.
- ADC/DAC pārveidošanai starp digitālajiem un analogajiem signāliem.
- Sprieguma regulēšanas ķēdes un sprieguma regulatori.
SoC ierobežojumi

Pašlaik SoC komunikācijas arhitektūru dizains ir salīdzinoši nobriedis.Lielākā daļa mikroshēmu uzņēmumu izmanto SoC arhitektūru mikroshēmu ražošanai.Tomēr, tā kā komerciālās lietojumprogrammas turpina īstenot instrukciju līdzāspastāvēšanu un paredzamību, mikroshēmā integrēto kodolu skaits turpinās palielināties, un uz kopnēm balstītām SoC arhitektūrām būs arvien grūtāk apmierināt augošās skaitļošanas prasības.Galvenās tā izpausmes ir
1. slikta mērogojamība.soC sistēmas projektēšana sākas ar sistēmas prasību analīzi, kas identificē aparatūras sistēmas moduļus.Lai sistēma darbotos pareizi, katra fiziskā moduļa pozīcija mikroshēmas SoC ir relatīvi fiksēta.Kad fiziskais projekts ir pabeigts, ir jāveic modifikācijas, kas faktiski var būt pārprojektēšanas process.No otras puses, SoC, kuru pamatā ir kopnes arhitektūra, ir ierobežots procesora kodolu skaits, kurus tajos var paplašināt, pateicoties kopnes arhitektūrai raksturīgajam arbitrāžas komunikācijas mehānismam, ti, vienlaikus var sazināties tikai viens procesora kodolu pāris.
2. Izmantojot kopnes arhitektūru, kuras pamatā ir ekskluzīvs mehānisms, katrs SoC funkcionālais modulis var sazināties ar citiem sistēmas moduļiem tikai tad, kad tas ir ieguvis kopnes vadību.Kopumā, kad modulis iegūst kopnes arbitrāžas tiesības komunikācijai, citiem sistēmas moduļiem ir jāgaida, līdz kopne ir brīva.
3. Viena pulksteņa sinhronizācijas problēma.Kopnes struktūrai nepieciešama globāla sinhronizācija, taču, tā kā procesa elementa lielums kļūst arvien mazāks, darba frekvence strauji pieaug, vēlāk sasniedzot 10 GHz, savienojuma aiztures radītā ietekme būs tik nopietna, ka nav iespējams izveidot globālu pulksteņu koku. , un milzīgā pulksteņu tīkla dēļ tā enerģijas patēriņš aizņems lielāko daļu no kopējā mikroshēmas enerģijas patēriņa.