XC7Z100-2FFG900I – Circuítos integrados, integrados, sistema en chip (SoC)

Arquitectura básica de SoC

Unha arquitectura típica de sistema en chip consta dos seguintes compoñentes:
- Polo menos un microcontrolador (MCU) ou microprocesador (MPU) ou procesador de sinal dixital (DSP), pero pode haber varios núcleos de procesador.
- A memoria pode ser unha ou máis de RAM, ROM, EEPROM e memoria flash.
- Oscilador e circuíto de bucle bloqueado en fase para proporcionar sinais de pulso de tempo.
- Periféricos compostos por contadores e temporizadores, circuítos de alimentación.
- Interfaces para diferentes estándares de conectividade como USB, FireWire, Ethernet, transceptor asíncrono universal e interfaces periféricos serie, etc.
- ADC/DAC para conversión entre sinais dixitais e analóxicos.
- Circuítos de regulación de tensión e reguladores de tensión.
Limitacións dos SoC

Actualmente, o deseño de arquitecturas de comunicación SoC é relativamente maduro.A maioría das empresas de chips usan arquitecturas SoC para a súa fabricación de chips.Non obstante, a medida que as aplicacións comerciais seguen buscando a coexistencia de instrucións e a previsibilidade, o número de núcleos integrados no chip seguirá aumentando e as arquitecturas SoC baseadas en bus serán cada vez máis difíciles de satisfacer as crecentes demandas da informática.As principais manifestacións disto son
1. escasa escalabilidade.O deseño do sistema soC comeza cunha análise de requisitos do sistema, que identifica os módulos do sistema de hardware.Para que o sistema funcione correctamente, a posición de cada módulo físico no SoC no chip é relativamente fixa.Unha vez rematado o deseño físico, hai que facer modificacións, que poden ser efectivamente un proceso de redeseño.Por outra banda, os SoC baseados na arquitectura de bus están limitados no número de núcleos de procesador que se poden estender neles debido ao mecanismo de comunicación de arbitraxe inherente á arquitectura de bus, é dicir, só un par de núcleos de procesador pode comunicarse ao mesmo tempo.
2. Cunha arquitectura de bus baseada nun mecanismo exclusivo, cada módulo funcional dun SoC só pode comunicarse con outros módulos do sistema unha vez que teña o control do bus.No seu conxunto, cando un módulo adquire dereitos de arbitraxe de bus para a comunicación, outros módulos do sistema deben esperar ata que o bus quede libre.
3. Problema de sincronización dun único reloxo.A estrutura do bus require sincronización global, non obstante, a medida que o tamaño da función do proceso se fai cada vez máis pequeno, a frecuencia de operación aumenta rapidamente, chegando a 10 GHz máis tarde, o impacto causado polo atraso da conexión será tan grave que é imposible deseñar unha árbore de reloxo global. , e debido á enorme rede de reloxo, o seu consumo de enerxía ocupará a maior parte do consumo total de enerxía do chip.