第2课嵌入式soc系统设计概述

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1、第2课嵌入式SoC系统设计概述嵌入式SoC系统设计技术嵌入式系统的系统级描述方法12.1嵌入式系统设计技术处理器技术IC技术设计技术21.处理器技术(体系结构考虑)31处理器定制化程度随着处理问题的不同，处理器有不同的定制化程度total=0fori=1toNlooptotal+=M[i]endloop通用目的处理器单用途处理器专用处理器需要的功能42处理器计算引擎结构计算引擎结构--实现系统所需功能处理器不必是可编程的“处理器”不等于是通用目的处理器IRPC寄存器文件通用ALU数据通道控制器程序存储器Assemblycodefor:total=0fori=1to…控制逻辑和状态寄存

2、器数据存储器通用目的处理器(“软件”)单用途(“硬件”)数据通道控制器控制逻辑状态寄存器数据存储器索引总计+IRPC寄存器文件专用ALU数据通道控制器程序存储器Assemblycodefor:total=0fori=1to…控制逻辑和状态寄存器数据存储器专用5MicrocontrollerCCDpreprocessorPixelcoprocessorA2DD2AJPEGcodecDMAcontrollerMemorycontrollerISAbusinterfaceUARTLCDctrlDisplayctrlMultiplier/AccumDigitalcamerachiplensC

3、CDHardwareSoftware举例：数码相机SoC系统62.IC技术(实现技术考虑)7数字电路实现方式把数字（门级）实现映射到IC上的方法IC技术的差别在于如何根据特定的设计来定制ICIC一般都有10层以上的结构谁来建立布局层？何时建立布局层？sourcedrainchanneloxidegateSiliconsubstrateICpackageIC83类IC技术全定制VLSI半定制ASIC(门阵列和标准Cell)PLD(可编程逻辑阵列)91全定制VLSI-ASIC所有的层均根据嵌入式系统的特定数字实现进行优化晶体管的布局放置，降低连线长度调整晶体管尺寸，优化信号的传输走线调整

4、优点非常高的性能、尺寸小、低功耗缺点非常高的NRE成本、非常长的上市时间102半定制IC较低层已经全部或部分建立晶体管和逻辑门级的掩模已经建立，设计师只需要完成连线的各层优点良好性能、比全定制低的NRE成本缺点仍然需要几周到几个月的流片开发时间113PLD(可编程逻辑器件)所有的层都已经存在设计师可以购买一个IC（FPGA芯片）通过修改IC中各模块的连接可以实现需要的功能现场可编程门逻辑阵列(FPGA)非常流行优点低NRE成本、IC立即可用缺点体积更大、单位成本更高、功耗大、速度较慢124处理器和IC技术的权衡基本权衡通用vs定制处理器技术与IC技术的取舍两种技术是独立的。通用目的处

5、理器ASIP单用途处理器Semi-customPLDFull-custom通用型改善之处:定制型改善功耗性能大小成本（高产量）灵活性可维护性NRE成本建立样机时间上市时间成本（低量产）133.设计技术(设计方法学考虑)14设计技术—自顶向下流程如何将所需的系统功能从概念转变成实现的方法库/IP:将预先设计好的低抽象级实现用于高级系统规范行为级规范寄存器传输规范逻辑实现至最终实现编译/综合:自动产生低级实现细节测试/验证：确保每级功能正确，减少各级之间来回反复的成本编译/综合:库/IP测试/验证系统级综合行为级综合RT综合逻辑综合硬件/软件/OS核RT元件逻辑门/单元模型仿真器/检查器

6、硬件软件协同仿真器HDL仿真器逻辑门仿真器15改进设计流程以提高设计效率的方法编译/综合库/IP测试/验证162.2嵌入式系统级描述方法计算模型计算模型实例-FSM状态机的实现17需求分析规格说明体系结构设计硬件设计系统集成系统测试产品软件设计执行装置设计传统设计主要抽象层次18体系结构设计规格说明不讲系统如何做，而只讲系统做什么体系结构设计是设计者认为的设计第一阶段目的：描述系统如何实现那些功能，如何计划系统的各个构件。GPS接受信号数据库显示器搜索引擎转换器用户界面移动地图框图19数据库搜索转换器位置用户界面时钟像素软件显示器帧缓冲器ＣＰＵＧＰＳ信号接收器Ｉ/Ｏ面板存储器硬件图１

7、－６移动地图的硬件和软件系统移动地图系统体系结构细化20如何继续向下细化直至系统实现？一般采用经验性设计如何验证性能满足要求？如何避免系统实现中的功能性错误？如何保证上市时间？212.2.1嵌入式系统的计算模型描述系统行为的复杂度模型与语言22随着IC容量的增加而增加过去:洗衣机,小游戏等（几百条语句）目前:TV机顶盒,移动电话等（几十万条语句）描述的行为通常初始阶段无法很好理解由于描述错误造成的大量实现Bug用汉语描述系统嵌入式系统行为的复杂度23模型与