Id-dar > Wirja > Il-kontenut

Struttura fuq ċippa (SoCs)

Mar 08, 2019

SoC tikkonsisti f'unitajiet funzjonali tal-ħardwer, inklużi mikroproċessuri li jħaddmu kodiċi tas-softwer, kif ukoll subsistema tal-komunikazzjoni għall-konnessjoni, kontroll, dirett u interfaċċja bejn dawn il-moduli funzjonali.


Komponenti funzjonali

Qlub tal-proċessur

SoC irid ikollu mill-inqas qalba waħda tal-proċessur, imma tipikament SoC għandha aktar minn qalba waħda. Il-kampjuni tal-proċessur jistgħu jkunu mikrokontrollur, mikroproċessur (μP), proċessur tas-sinjal diġitali (DSP) jew qalba tal-proċessur ta 'sett ta' istruzzjoni speċifika għall-applikazzjoni (ASIP). L-ASIPs għandhom settijiet ta 'struzzjonijiet li huma personalizzati għal dominju ta' applikazzjoni u mfassla biex ikunu aktar effiċjenti minn istruzzjonijiet għal skopijiet ġenerali għal tip speċifiku ta 'xogħol. SoCs multiproċessuri għandhom iktar minn qalba waħda ta 'proċessur skond id-definizzjoni.


Kemm jekk ta 'qalba waħda, multi-core jew ħafnacore, il-cores tal-proċessuri SoC tipikament jużaw arkitetturi ta' sett ta 'struzzjonijiet RISC. L-arkitetturi ta 'l-RISC huma vantaġġjużi fuq il-proċessuri tas-CISC għal sistemi fuq ċippa għaliex jeħtieġu inqas loġika diġitali, u għalhekk inqas enerġija u żona abbord, u fis-swieq integrati u mobbli tal-kompjuters, iż-żona u l-enerġija huma ta' spiss ristretti ħafna. B'mod partikolari, il-qalba tal-proċessur SoC spiss jużaw l-arkitettura ARM minħabba li hija soft processor speċifikata bħala qalba IP u hija aktar effiċjenti fl-enerġija minn x86.


Memorji

Aktar informazzjoni: Memorja tal-kompjuter

Sistemi-on-chip għandu jkollhom blokok tal-memorja semikondutturi biex iwettqu l-komputazzjoni tagħhom, bħalma huma l-mikrokontrolluri u sistemi oħra inkorporati. Jiddependi fuq l-applikazzjoni, il-memorja SoC tista 'tifforma ġerarkija tal-memorja u ġerarkija tal-cache. Fis-suq tal-kompjuters mobbli, dan huwa komuni, iżda f'ħafna mikrokontrolluri inkorporati b'qawwa baxxa, dan mhux neċessarju.


Teknoloġiji tal-memorja għas-SoCs jinkludu memorja li tista 'tinqara biss (ROM), memorja ta' aċċess każwali (RAM), ROM programmabbli li jitħassar bl-elettriku (EEPROM) u memorja flash. Bħal f'sistemi oħra tal-kompjuter, ir-RAM jista 'jiġi suddiviż f'RAM statiku relattivament aktar mgħaġġel imma iktar għali (SRAM) u RAM dinamiku iktar bil-mod iżda orħos (DRAM). Meta SoC ikollu ġerarkija tal-cache, l-SRAM normalment jintuża biex jimplimenta reġistri tal-proċessuri u cache L1 tal-cores filwaqt li d-DRAM se jintuża għal livelli aktar baxxi tal-ġerarkija tal-cache inkluża l-memorja prinċipali. "Memorja prinċipali" tista 'tkun speċifika għal proċessur wieħed (li jista' jkun multi-core) meta l-SoC ikollha proċessuri multipli, f'liema każ hija distribwita memorja u għandha tintbagħat permezz ta '§ Intermodule ta' komunikazzjoni on-chip biex tkun aċċessata minn sistema differenti proċessur. [11] Għal aktar diskussjonijiet dwar kwistjonijiet ta 'memorja ta' multi-ipproċessar, ara l-koerenza tal-cache u latency tal-memorja.


Interfaces

SoCs jinkludu interfaces esterni, tipikament għal protokolli ta 'komunikazzjoni. Dawn huma ta 'spiss ibbażati fuq standards industrijali bħall-USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I²C, eċċ. Dawn l-interfaces se jvarjaw skond l-applikazzjoni maħsuba. Protokolli ta 'netwerking bla wajers bħal Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN u komunikazzjoni ta' kważi-field jistgħu wkoll ikunu appoġġati.


Meta jkun meħtieġ, SoCs jinkludu interfaces analogi inklużi konvertituri analoġiċi-diġitali u diġitali għal analoġiċi, ħafna drabi għall-ipproċessar tas-sinjali. Dawn jistgħu jkunu kapaċi jinteraġixxu ma 'tipi differenti ta' sensors jew attwaturi, inklużi transducers intelliġenti. Jistgħu jinteraġixxu ma 'moduli jew tarki speċifiċi għall-applikazzjoni. [Nb 5] Jew jistgħu jkunu interni għas-SoC, bħal jekk senser Analog ikun inkorporat fis-SoC u l-qari tiegħu għandu jkun konvertit f'sinjali diġitali għall-ipproċessar matematiku.


Proċessuri tas-sinjali diġitali

Il-qlub tal-proċessur tas-sinjali diġitali (DSP) spiss huma inklużi fuq is-sistemi fuq ċippa. Huma jwettqu operazzjonijiet ta 'pproċessar ta' sinjali f'sistemi fuq ċipp għal sensuri, attwaturi, ġbir ta 'data, analiżi tad-data u proċessar multimedjali. Il-cores DSP tipikament fihom arkitetturi ta 'struzzjonijiet ta' struzzjonijiet ta 'kelma ta' struzzjoni twila ħafna (VLIW) u struzzjoni waħda, multipli ta 'data (SIMD), u għalhekk huma suġġetti ħafna għall-isfruttar ta' parallelliżmu fil-livell ta 'struzzjoni permezz ta' proċessar parallel u eżekuzzjoni superscalar. Il-cores DSP ħafna drabi jinkludu struzzjonijiet speċifiċi għall-applikazzjoni, u bħala tali huma tipikament proċessuri ta 'sett ta' struzzjonijiet speċifiċi għall-applikazzjoni (ASIP). Tali struzzjonijiet speċifiċi għall-applikazzjoni jikkorrispondu għal unitajiet funzjonali ta 'hardware iddedikat li jikkalkulaw dawk l-istruzzjonijiet.


Istruzzjonijiet tipiċi DSP jinkludu multiply-accumulate, Fast Fourier transform, fused multiply-żid, u konvoluzzjonijiet.


Oħrajn

Bħal f'sistemi oħra tal-kompjuter, SoCs jeħtieġu sorsi ta 'ħin biex jiġġeneraw sinjali tal-arloġġ, jikkontrollaw l-eżekuzzjoni tal-funzjonijiet SoC u jipprovdu kuntest tal-ħin għall-applikazzjonijiet tal-ipproċessar tas-sinjali tas-SoC, jekk meħtieġ. Is-sorsi tal-ħin popolari huma l-oxxillaturi tal-kristall u l-linji li jissakkru bil-fażi.


Periferali ta 'sistema-ċippa inklużi kontro-tajmers, tajmers f'ħin reali u ġeneraturi ta' l-issettjar mill-ġdid ta 'l-enerġija. SoCs jinkludu wkoll regolaturi tal-vultaġġ u ċirkwiti tal-ġestjoni tal-enerġija.