System on chip là khối hệ thống mạch tích hợp bao gồm tất cả những thành phần cần thiết được tích hợp trên 1 cpu duy nhất. Những thành phần này có thể bao gồm mạch số (digital), mạch analog với sự pha trộn giữa hai mạch này (mixed-signal)

Ví dụ một So
C dùng để làm xử lý âm thanh có thể bao hàm các thành phần audio receiver (bộ thu nhấn audio), cỗ ADC(chuyển thay đổi từ biểu đạt analog sang biểu lộ digital), bộ vi xử lý, bộ tinh chỉnh và điều khiển vùng lưu giữ (memory) và các thành phần tinh chỉnh và điều khiển ra vào khác. Tất cả được tích hợp vào một So
C duy nhất.

Bạn đang xem: Hệ thống trên chip (soc) là gì?

Một So
C thời nay thường có chức năng xử lý chạy rất nhiều ứng dụng xử trí âm thanh, hình ảnh, lời giải tín hiệu, …

System on Chip là một trong mức cải tiến và phát triển cao hơn của kiến thiết ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Tuy nhiên, với sự phát triển hối hả của ngành công nghiệp phân phối dẫn và các ứng dụng đi kèm, khối hệ thống chip ASIC giỏi là So
C rất có thể được đọc là gần tương đương nhau.

2. Bản vẽ xây dựng cơ bản của một So
C

Kiến trúc cơ phiên bản của một So
C được miêu tả như hình dưới dây:

– CPU: cỗ vi cách xử trí chính, điều khiển và tinh chỉnh toàn bộ buổi giao lưu của hệ thống.

– khối hệ thống BUS (bus system): Là cầu nối giao hàng cho mục đích truy xuất tài liệu đến một thành phần nằm trong hệ thống. Vào một So
C phức tạp, sẽ có không ít hệ thống bus được nối cùng với nhau và với những module không giống nhau. Các BUS này sẽ có được tầng số chuyển động khác nhau ứng với module cơ mà nó kết nối (Giống như việc chạy xe trên tuyến đường cao tốc và trong nội thành). Có thể tìm gọi về phong cách xây dựng AMBA BUS (AHB, APB, AXI) (AMBA = Advanced Microcontroller Bus Architecture)

– INTC (Interrupt Controller): Điều khiển ngắt cho hệ thống. Đối với một vài kiến trúc ARM CPU, INTC là 1 trong những thành phần gắn sát (đi kèm với CPU).

– Peripheral: những module có sự liên hệ trực tiếp với cùng 1 module phía bên ngoài khi kết nối với chip, ví như USB2.0 controller hoặc ADC (Analog to Digital Converter)

– RAM controller: Điều khiển bộ lưu trữ ngoài của chip

– Clock cùng Reset: Bộ điều khiển xung clock với reset của hệ thống

– cỗ điều điểu khiển IN/OUT:Điều khiển trạng thái của từng pin sạc là input đầu vào hoặc ouput ứng với một tác dụng cụ thể nào kia của từng module.

– các module phổ cập như Timer, Watch
Dog, DMAC, ..

– Ngoài ra, vào So
C luôn luôn phải có các module giải pháp xử lý chính giao hàng cho một mục đích cụ thể nào đó. Ví dụ So
C xử trí về âm thanh, hình ảnh, sẽ có được những module được thiết kế theo phong cách tương ứng để ship hàng cho câu hỏi xử lý âm thanh và hình ảnh riêng biệt.

3. Một vài ba hình ảnh về các hệ thống SOC


*

*

*

*

4. Kiến tạo kiến trúc So
C

– thi công kiến trúc So
C là quá trình phức tạp và yên cầu người xây cất phải tất cả cái chú ý tổng quan liêu về toàn bộ các thành phần trong hệ thống. Một loài kiến phúc So
C tốt ít độc nhất vô nhị phải đảm bảo an toàn về hiệu năng của hệ thông (performance), các luồng dữ liệu chính vẫn đạt vận tốc xử lý cao (thơì gian ngóng thấp). Ví dụ, khi có tương đối nhiều module cùng mong muốn truy cập vào bộ nhớ lưu trữ DDR, khối hệ thống BUS phải được thiết kế với sao cho thời gian chờ của những module là phải chăng nhất, đồng thời tất cả độ ưu tiên truy xuất đối với những module yêu cầu cách xử trí về thời gian thực.

– không tính ra, những module trong khối hệ thống phải được phân lớp sau cho một chút ít bị dựa vào vào nhau.

Bài này nỗ lực trình bày một cách hiểu cụ thể về khái niệm So
C và cấu tạo cơ phiên bản của một So
C thông qua đó các điểm sáng ưu việt và bất lợi của So
C cũng biến thành được trình bày.
Khái niệm So
C thời nay đã trở phải phổ biến. So
C là tự viết tắt của System on a chip hoặc System on Chip, được phát âm là tổng thể "một hệ thống" được đóng gói hoàn chỉnh trong một cpu (vi mạch năng lượng điện tử). Một system thông thường là một khối hệ thống hoàn chỉnh thực hiện một hoặc nhiều tác dụng nào đó, ví như một đồ vật tính cá thể gồm một bo mạch nhà để kết nối những thành phần như CPU, USB, VGA, RS232,...
*
Một hệ thống như tế bào tả có nhược điểm là kích thước lớn và tiêu tốn nhiều tích điện khi vận động trong khi nhu yếu về các thiết bị di động, thiết bị dùng PIN, tiết kiệm ngân sách và chi phí năng lượng, kích thước nhỏ gọn và giảm ngân sách sản phẩm càng ngày càng tăng. Bên cạnh đó, nhu yếu về đa chức năng, những tiện ích của người sử dụng ngày càng cao. Một hệ thống truyền thống sử dụng các chip có tác dụng tích thích hợp thấp, ít chức năng khó đáp ứng nhu cầu quý khách và trường hợp đáp ứn được thì giá thành sản phẩm rất có thể cao do áp dụng nhiều linh phụ kiện hơn, bo mạch phức hợp và mập hơn, sản phẩn to lớn hơn. Ví dụ, trước đây, điện thoại cảm ứng thông minh chỉ có tác dụng nghe, gọi, nhắn tin; kế tiếp thêm tính năng lưu với phát nhạc; kế tiếp là chụp ảnh; tiếp nối là liên kết internet, chạy ứng dụng, đùa game; và hiện nay điện thoại không khác gì một máy tính nhỏ.
*
Hình 2: yêu cầu về một thành phầm đa công dụng tăng cao

Để đáp ứng nhu cầu tăng thêm về ứng dụng của sản phẩm, một chip càng ngày càng tích đúng theo nhiều tính năng hơn và tạo ra khái niệm System on Chip. Ví như chip So
C dưới đây tích phù hợp một lõi CPU ARM và các ngoại vi như Seg
LCD, UDB, SCB, UART, CAN, SPI, ...

Xem thêm: Bật Mí Ý Nghĩa Thật Sự Ẩn Chứa Trong Câu Nói “Anh Yêu Em” Trong Tiếng Hàn


*
Hình 3: Một cpu So
Thực tế, không tồn tại tiêu chuẩn đúng mực để review một chip ra làm sao thì được xem như là So
C nên có So
C chỉ tích phù hợp một vài ngoại vi,So
C khác thì tích hợp số lượng ngoại vi khổng lồ.
*
Sử dụng cho những thiết bị điện tử buộc phải kích thước nhỏ như năng lượng điện thoại, tablet,...So
C có mật độ tích đúng theo cao, nhiều chức năng nên câu hỏi làm phần cứng sản phẩm đơn giản hơn, dễ sản xuất hơn, chi phí thấp hơn, thời gian xây dựng sản phẩm nhanh hơn. Thêm vào số số lượng vừa dùng lớn, ngân sách sẽ giảm đáng kể.Sản phẩm thực hiện So
C ngày tiết kiệm tích điện hơn so với sản phẩm cùng chức năng nhưng không cần sử dụng So
C vày số lượng linh phụ kiện lớn hơn, bo mạch làm phức tạp hơn. Lúc sản phẩn càng nhiều công dụng thì điểm sáng này càng thấy rõ.
Nhược điểm của So
C: một nhược điểm của So
C là 1 loại So
C khó đáp ứng nhu cầu nhu cầu của nhiều loại thành phầm khác nhau. Cũng chính vì vậy, mỗi hãng kiến tạo và sản xuất chip đều có nhiều dòng So
C không giống nhau, mỗi cái sẽ thỏa mãn nhu cầu một phân khúc sản phẩm nhất định và tối ưu nhất mang đến phân khúc thành phầm này. Buổi tối ưu ở đây được đọc là số lượng tính năng mà cpu tích thích hợp là vừa đủ, không rất nhiều và cũng không quá ít. Vượt nhiều tính năng thì giá cpu sẽ tăng, giá sản phẩm tăng vào khi tác dụng thừa không được sử dụng đến. Quá ít chức năng thì không thỏa mãn nhu cầu được nhu cầu ứng dụng của thành phầm hoặc làm thành phầm khó, thời hạn ra thị trường lâu.
*
Hình 5: Mỗi mẫu chip So
Như đã trình bày, mỗi cpu So
C có mật độ tích hợp chức năng khác nhau nhưng đa số các So
C đều có các yếu tố cơ bản sau đây:
CPU (Central Processing Unit): Lõi vi xử lý là thành phần không thể không có trong một So
C có tác dụng nhiệm vụ thống trị toàn bộ vận động chính của một So
C. CPU đảm nhiệm luồng xử lý chính trong So
C, điều phối các hoạt động giữa những thành phần khác trong So
C, thực hiện các tính toán chính. Một So
C rất có thể có một hoặc các lõi CPU. Một trong những lõi CPU:
Lõi CPU ARM dùng tập lệnh ARM cùng là sản phẩm của thương hiệu ARMRISC-V là các lõi CPU cải cách và phát triển trên tập lệnh mở cùng miễn giá tiền RISC-V (riscv.org)SH (Super
H) dùng tập lệnh RISC được triển vị Hitachi với nay là sản phẩm của Renesas
Bus khối hệ thống (System BUS): Bus hệ thống là có trách nhiệm kết nối thông suốt các thành phần tính năng khác nhau vào vi xử lý. Bus hệ thống hệt như những con phố để vận chuyển dữ liệu giữa những thành phía bên trong So
C. Một số kết cấu bus hệ thống:
AMBA (AXI, AHB, APB) là chuẩn bus phát triển bởi ARMCore
Connect là chuẩn bus cải cách và phát triển bởi IBMAvalon là chuẩn chỉnh bus cải cách và phát triển bởi Altera, hiện thời đã ở trong Intel
STBus là chuẩn bus cách tân và phát triển bởi
STMicroelectronic
Wishbonelà chuẩn bus phát triển bởi
Silicore Corporation, bây chừ đã được ra mắt miễn tổn phí trên Open
Cores
Bộ ghi nhớ (Memory): bộ nhớ lưu trữ trong một So
C gọi là bộ nhớ nội để rõ ràng với bộ nhớ nằm bên cạnh So
C và tiếp xúc với So
C thông qua các chân (pin) điều khiển và tinh chỉnh của So
C. Bộ lưu trữ nội này hoàn toàn có thể là:
ROM: lưu cấu hình hoặc chương trình ban đầu của So
CRAM: được thực hiện để lưu thông tin hoặc giá chỉ trị tính toán trong suốt vượt trình hoạt động vui chơi của So
C
Thành phần tinh chỉnh và điều khiển nội (Internal block): là nguyên tố chỉ tinh chỉnh và điều khiển hoạt động bên phía trong So
C cơ mà không điều khiển trực tiếp port như thế nào của So
C như:
Khối chế tạo clock (clock generator): hỗ trợ clock cho cục bộ các khối chức năng trong So
C, của cả CPUKhối tạo thành Reset (reset generator): cung ứng reset cho toàn cục các khối tính năng trong So
C, tất cả CPUKhối làm chủ năng lượng (power management): Điều khiển cấp nguồn (bật/tắt) cho các khối chức năng trong So
CCác khối đo lường (Monitor) là các khối có tác dụng giám sát buổi giao lưu của So
C, kịp thời phát hiện nay ra các lỗi trong vượt trình hoạt động để khởi cồn lại một trong những phần hoặc toàn bộ hệ thống.
Ngoại vi (Peripheral): là các khối rất có thể lái trực tiếp những chân (pin hoặc port) của So
C để tiến hành một tác dụng điều khiển phía bên ngoài So
C, lấy ví dụ như như:
UART: truyền nhận dữ liệu nối liền bất đồng bộ
Seg
LCD: Điều khiển hiện lên trên segment LCDVideo: Điều khiển camera
Audio: Thu vạc âm thanh
ADC: bộ biến hóa tín hiệu tương tự thành tín hiệu số....
*
Hình 6: quy mô minh họa các thành phần cơ bạn dạng của một So
C

Chúng ta mang sử đã có toàn bộ các khối chức năng quan trọng như CPU, các ngoại vi, bus hệ thống, ... Để tạo ra một So
C, họ cần có tác dụng các công việc cơ bản sau:
*
Hình 7: công việc cơ phiên bản để xây dựng một cpu So
C

Cấu trúc bus hệ thống của So
C như thế nào?
Khối tính năng này (CPU, nước ngoài vi,...) được liên kết đến bus nào?
Ở bước này, bọn họ cần xác định bus khối hệ thống sẽ bao hàm những bus như thế nào và liên kết với nhau ra sao. Để khẳng định được kết cấu bus hệ thống, căn cứ vào phạm vi ứng dụng các master và slave sẽ được lựa chọn. Các thông tin cơ phiên bản về những master và slave sẽ có trong So
C sẽ được liệt kê:
Đầu tiên, địa thế căn cứ vào phạm vi ứng dụng mà So
C hướng tới (ứng dụng hiển thị hình ảnh, phân tích dữ liệu, tinh chỉnh tự động, ...) để phân nhóm các Master và slave theo cường độ ưu tiên khác nhau. Ví dụ, bọn họ cần desgin một So
C chuyên sử dụng cho lấy mẫu phân tích dữ liệu cảm ứng thời gian thực thì team ưu tiên tiên phong hàng đầu phải là những các ngoại vi tương quan đến công dụng này như ADC (dùng để chuyển đổi tín hiệu giống như từ các cảm ứng sang biểu đạt số). Như vậy, nó cần được bố trí ở sao để cho việc trao đổi dữ liệu từ ADC đến những master là cấp tốc nhất.
Căn cứ tiếp theo là phụ thuộc tốc độ giải pháp xử lý hoặc tần số buổi giao lưu của các master với slave. Các thành phần tốc độ cao cần được gắn vào những bus có tốc độ cao, những thành phần vận tốc thấp sẽ đã tích hợp bus tốc độ thấp tương ứng.
Sau khi xong bước này, họ sẽ gồm được cấu tạo So
C như hình 6 và biểu lộ về giao tiếp của những bus biểu thị tần số bus; con số master, slave; độ rộng con đường dữ liệu,...
Trong ví dụ như hình 8, hệ thống gồm một bus AHB và 2 bus APB đều phải sở hữu tần số buổi tối đa là 32 Mhz.2) Phân tích đưa ra tiết
Một master có thể truy xuất đến các slave nào với qua đầy đủ bus nào?
Một slave có thể được tróc nã xuất vị những master nào và thông qua những bus nào?
Vùng showroom của từng slave là bao nhiêu? từ địa chỉ cửa hàng nào đến showroom nào?
Thực hiện bình chọn lỗi cú pháp bằng các phần mềm chuyên được sự dụng như Leda, Spyglass để bảo đảm các kết nối là đúng. Ví như việc liên kết này được thưng hiện tại thông qua một trong những phần mềm chuyên dụng để xây dựng So
C thì những kết nối thường đã được chất vấn và cảnh báo trong quy trình xây dựng So
C.
Thực hiện mô phỏng mức khối hệ thống để bảo đảm tất cả những master đều có thể truy cập đến những slave của chính nó trong vùng địa chỉ đã quy định. Nếu truy vấn ngoài vùng địa chỉ cửa hàng quy định thì khối hệ thống vẫn hoạt động thông suốt nhưng sẽ sở hữu cơ chế cảnh báo.
Chú ý, bước này chưa phải là mô phỏng chức năng các yếu tắc trong khối hệ thống như kiểm tra tác dụng khối video, khối UART hay bất kỳ khối như thế nào khác nhưng chỉ kiểm soát tính thông suốt của khối hệ thống So
C vẫn xây dựng.
Thực hiện tại mô phỏng soát sổ để bảo vệ băng thông truy nã xuất của các master đến các slave hoặc bộ lưu trữ đáp ứng yêu cầu đặt ra. Việc truy xuất của những master, duy nhất là các master được ưu tiên phải đảm bảo an toàn được xong xuôi trong một khoảng thời hạn cho phép. Nếu như không đạt được thì So
C vẫn không thỏa mãn nhu cầu được hiệu năng mong muốn muốn. Ví dụ, master DSP luôn luôn phải được bảo đảm an toàn một băng thông đọc bộ nhớ lưu trữ là 10 Mbps (đây chỉ nên ví dụ minh họa, ko có chân thành và ý nghĩa áp dụng thực tế) nhằm kịp đo lường và thống kê và gửi ra tác dụng kịp thời thì mặc dù cho tổng thể các master trong So
C đang truy xuất đến bộ nhớ thì hệ thống So
C vẫn phải đảm bảo an toàn bằng thông 10 Mbps đến master DSP.
Bài viết liên quan

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *