Система на кристал?
, або
Система на чип?
(в?д англ.
System-on-a-chi
p
, або ?ще
SoC
чи
SOC
) ? дизайн електронно? схеми, яка вм?щу? функц?ональн? складов? ц?лого пристрою (наприклад
комп'ютера
) на одн?й
м?кросхем?
. Залежно в?д призначення SoC може оперувати як цифровими сигналами, так ? аналоговими, аналого-цифровими, а також частотами рад?од?апазону. Типовим застосуванням таких схем ? широке р?зноман?ття
вбудованих систем
.
Якщо не вда?ться розм?стити вс? необх?дн? схеми на одному нап?впров?дниковому кристал?, то використову?ться схема ?з дек?лькох кристал?в, розм?щених в одному корпус? (
System in Package
?
SiP
).
SoC
вважа?ться виг?дн?шою конструкц??ю, оск?льки дозволя? зб?льшити в?дсоток придатних схем при виготовленн? та спростити конструкц?ю корпуса.
[1]
Структура типово? системи на кристал?, побудовано? на основ?
ARM
-м?кропроцесора
Типова SoC вм?щу?:
- м?кроконтролер
,
м?кропроцесор
чи
процесор цифрових сигнал?в
. Деяк? схеми обладнан? б?льше н?ж одним процесором, тод? ?х ще називають MPSoC (Multiprocessor System-on-Chip),
- блок
пам'ят?
, який може працювати ?з такими типами пам'ят?:
ROM
,
RAM
,
EEPROM
та
флеш
,
- джерело опорно? частоти, наприклад
кварцов? генератори
та ланцюги з оберненим зв'язком (phase-locked loops ? цифрова система фазово? автоп?дстройки частоти),
- таймери
,
л?чильники
та схеми затримок п?сля ув?мкнення,
- стандартн? ?нтерфейси для зовн?шн?х пристро?в:
USB
,
FireWire
,
Ethernet
,
UART
,
SPI
,
- входи та виходи
цифро-аналогових
?
аналого-цифрових
перетворювач?в,
- регулятори напруги та
стаб?л?затори живлення
.
Блоки м?ж собою можуть з'?днувати за допомогою
шини
власно? розробки чи стандартно? конструкц??, наприклад стандартизована
AMBA
в чипах
ARM
. Якщо в склад? чипу ? контролер прямого доступу пам'ят? (
DMA
), то за його допомогою можна заносити дан? з зовн?шн?х пристро?в безпосередньо до пам'ят? чипа, не витрачаючи процесорних ресурс?в.
Для повноц?нного функц?онування системи програмна складова в?д?гра? не менш важливу роль, н?ж апаратна. Зазвичай розробка ведеться паралельно. Апаратна частина склада?ться з? стандартних налагоджених блок?в, для зб?рки програмно? частини пот?м використовують готов? драйвери. Використовують
засоби розробок CAD
та
?нтегрован? програмн? оболонки
.
Для того, щоб переконатися в правильн?й робот? створено? комб?нац?? блок?в, драйвери та програму завантажують в емулятор апаратно? частини
FPGA
. Також потр?бно задати розм?щення блок?в ? розробити м?жблоков? зв'язки.
Перед здачею у виробництво апаратну частину тестують на коректн?сть ?з використанням
мов програмування
:
Verilog
та
VHDL
; а також складн?ших схем ?
SystemVerilog
,
SystemC
,
е
[en]
та
OpenVera
. Близько 70% ус?х ресурс?в, затрачених на розробку чипу, витрача?ться саме на цьому етап?.
Розрахунковий дизайн поток?в системи на кристал?
Системи на кристал? використовують менше енерг??, коштують дешевше ? працюють над?йн?ше, н?ж набори м?кросхем ?з такою ж функц?ональн?стю. Менша к?льк?сть складових спрощу? монтаж готового виробу. Але все ж таки, створення одн??? дуже велико? ? складно? системи на кристал? може виявитися дорожчим процесом, н?ж сер?я малих, через складн?сть розробки, налагодження та зменшення частки придатних вироб?в.
У ход? проектування систем на кристал? необх?дно вир?шувати проблему затримок ? асинхрон?зму сигнал?в. Особливо це важливо при формуванн? мережевих структур. Найперспективн?шим шляхом вир?шення ц??? проблеми вважа?ться використання
бездротових мереж
на кристал? (Wireless network-on-chip, WNOC), що да? змогу уникнути обмеження класичних мереж, а також забезпечить зв'язок м?ж наномасштабними компонентами м?кросхем ? макрор?внем
[2]
- PSoC
? програмована система на кристал?