XC7Z100-2FFG900I – Circuite integrate, încorporate, sistem pe cip (SoC)

Arhitectură de bază SoC

O arhitectură tipică de sistem pe cip constă din următoarele componente:
- Cel puțin un microcontroler (MCU) sau un microprocesor (MPU) sau un procesor de semnal digital (DSP), dar pot exista mai multe nuclee de procesor.
- Memoria poate fi una sau mai multe dintre RAM, ROM, EEPROM și memorie flash.
- Oscilator și circuit în buclă blocată în fază pentru furnizarea de semnale de impuls de timp.
- Periferice formate din contoare și temporizatoare, circuite de alimentare.
- Interfețe pentru diferite standarde de conectivitate, cum ar fi USB, FireWire, Ethernet, transceiver universal asincron și interfețe periferice seriale etc.
- ADC/DAC pentru conversia între semnale digitale și analogice.
- Circuite de reglare a tensiunii și regulatoare de tensiune.
Limitările SoC-urilor

În prezent, designul arhitecturilor de comunicare SoC este relativ matur.Majoritatea companiilor de cipuri folosesc arhitecturi SoC pentru fabricarea lor.Cu toate acestea, pe măsură ce aplicațiile comerciale continuă să urmărească coexistența instrucțiunilor și predictibilitatea, numărul de nuclee integrate în cip va continua să crească, iar arhitecturile SoC bazate pe magistrală vor deveni din ce în ce mai dificile pentru a satisface cerințele tot mai mari ale calculului.Principalele manifestări ale acestui fapt sunt
1. scalabilitate slabă.Proiectarea sistemului soC începe cu o analiză a cerințelor sistemului, care identifică modulele din sistemul hardware.Pentru ca sistemul să funcționeze corect, poziția fiecărui modul fizic în SoC pe cip este relativ fixă.Odată ce proiectarea fizică a fost finalizată, trebuie făcute modificări, care pot fi efectiv un proces de reproiectare.Pe de altă parte, SoC-urile bazate pe arhitectura magistrală sunt limitate în numărul de nuclee de procesor care pot fi extinse pe ele datorită mecanismului inerent de comunicare de arbitraj al arhitecturii magistrală, adică doar o pereche de nuclee de procesor poate comunica în același timp.
2. Cu o arhitectură magistrală bazată pe un mecanism exclusiv, fiecare modul funcțional dintr-un SoC poate comunica cu alte module din sistem numai după ce a câștigat controlul asupra magistralei.În ansamblu, atunci când un modul dobândește drepturi de arbitrare pe magistrală pentru comunicare, alte module din sistem trebuie să aștepte până când magistrala este liberă.
3. Problemă de sincronizare a unui singur ceas.Structura magistralei necesită sincronizare globală, cu toate acestea, pe măsură ce dimensiunea caracteristicii procesului devine din ce în ce mai mică, frecvența de operare crește rapid, ajungând mai târziu la 10 GHz, impactul cauzat de întârzierea conexiunii va fi atât de grav încât este imposibil să proiectați un arbore de ceas global. și datorită rețelei uriașe de ceas, consumul său de energie va ocupa cea mai mare parte din consumul total de energie al cipului.