XC7Z100-2FFG900I – Интегрални схеми, вградени, система върху чип (SoC)

Основна SoC архитектура

Типичната архитектура система върху чип се състои от следните компоненти:
- Поне един микроконтролер (MCU) или микропроцесор (MPU) или цифров сигнален процесор (DSP), но може да има няколко процесорни ядра.
- Паметта може да бъде една или повече от RAM, ROM, EEPROM и флаш памет.
- Осцилатор и верига с фазово фиксиране за осигуряване на времеви импулсни сигнали.
- Периферни устройства, състоящи се от броячи и таймери, захранващи вериги.
- Интерфейси за различни стандарти на свързаност като USB, FireWire, Ethernet, универсален асинхронен трансивър и серийни периферни интерфейси и др.
- ADC/DAC за преобразуване между цифрови и аналогови сигнали.
- Вериги за регулиране на напрежението и регулатори на напрежение.
Ограничения на SoC

В момента дизайнът на комуникационните архитектури на SoC е сравнително зрял.Повечето компании за чипове използват SoC архитектури за своето производство на чипове.Въпреки това, тъй като комерсиалните приложения продължават да се стремят към съвместно съществуване на инструкции и предсказуемост, броят на ядрата, интегрирани в чипа, ще продължи да се увеличава и базираните на шина SoC архитектури ще стават все по-трудни за посрещане на нарастващите изисквания на изчисленията.Основните прояви на това са
1. лоша скалируемост.Дизайнът на soC системата започва с анализ на системните изисквания, който идентифицира модулите в хардуерната система.За да работи правилно системата, позицията на всеки физически модул в SoC върху чипа е относително фиксирана.След като физическият дизайн е завършен, трябва да се направят модификации, които на практика могат да бъдат процес на редизайн.От друга страна, SoC, базирани на шинна архитектура, са ограничени в броя на процесорните ядра, които могат да бъдат разширени върху тях поради присъщия арбитражен комуникационен механизъм на шинната архитектура, т.е. само една двойка процесорни ядра могат да комуникират по едно и също време.
2. С шинна архитектура, базирана на изключителен механизъм, всеки функционален модул в SoC може да комуникира с други модули в системата само след като получи контрол над шината.Като цяло, когато даден модул придобие права за арбитраж на шина за комуникация, другите модули в системата трябва да изчакат, докато шината се освободи.
3. Проблем със синхронизирането на един часовник.Структурата на шината изисква глобална синхронизация, но тъй като размерът на функцията на процеса става все по-малък и по-малък, работната честота се повишава бързо, достигайки 10 GHz по-късно, въздействието, причинено от забавянето на връзката, ще бъде толкова сериозно, че е невъзможно да се проектира глобално часовниково дърво , и поради огромната тактова мрежа, неговата консумация на енергия ще заема по-голямата част от общата консумация на енергия на чипа.