《soc设计概论》PPT课件.ppt

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1、SoC微体系结构设计马志欣张剑贤刘锦辉教学目标与任务培养学生理论联系实际应用的能力，了解微处理器技术发展的最新情况。本课程主要讲述SoC系统的概念、设计方法和关键技术的实现。主要包括：SoC微体系结构系统中定点/浮点原理及实现方法、四则运算部件实现方法、系统存储接口的实现方法、系统指令集实现方法、系统设计实例及工程问题及技术发展的现状等相关内容。课程内容安排（1）SoC设计概论（2学时）（2）逻辑设计基础（2学时）（3）SoC微体系结构定点/浮点原理及设计方法（2学时+4小时）（4）SoC微体系结构乘/除法器原理及设计方法（2学时+8小时）（5）SoC微体系结构存储器设计实

2、现方法（2学时+4小时）课程内容安排（6）SoC微体系结构系统指令集实现方法（2学时+8小时）（7）SoC微体系结构系统设计实例（4学时+12小时）（8）SoC微体系结构验证与测试方法（2学时）（9）SoC微体系结构典型实例及技术发展（2学时）第一讲SoC设计概论SoC基本概念SoC关键技术分析SoC设计方法SoC总线结构什么是SoC？片上系统（SystemonChip,SoC），是指在单一芯片上集成了数字电路、模拟电路、信号采集和转换电路、存储器、MPU、MCU、DSP、MPEG等，实现了一个系统的功能。uPFPGAMPEGASICUSBROMRAMuPCoreSRAMR

3、OMUSBMPEGFLASHFPGAUARTA/DBlockPCBSoCSoCVSPCB相对于PCB整机微型化：体积小、重量轻工作速度↑：传输路径短，寄生效应弱，芯片内部总线速度>>PCB板总线速度功耗↓：单个芯片功耗↑，但整个系统功耗↓，引线电容小，驱动能力要求低可靠性↑：焊点数↓，屏蔽效果好，干扰小9SoC化实例:手机SoC化前SoC化后优点体积小、功耗低、可靠性高、成本低以及更完善的功能和更高的性能指标。缺点复杂性上升、设计成本高、开发时间长，完全改变了先前整机系统的总体设计方案。SoC特点SoC基本构成嵌入式处理器核（如MPU、MCU或DSP）存储器（如SRAM、S

4、DRAM、FlashROM）专用功能模块（如ADC、DAC、PLL、2D/3D图形运算单元）I/O接口模块（如USB、UART、Ethernet等）等多种功能模块片内总线（AMBA、Wishbone、Avalon等）嵌入式处理器专用功能模块(ADC、DAC、PLL)存储器（RAM、ROM）I/O接口模块(USB、UART、Ethernet)SoC基本结构片内总线SoC与计算机SoC是属于计算机与微电子学科交叉的新兴方向。微电子方向注重电路级设计，包括管级电路设计、芯片版图设计、材料工艺实现等。计算机方向注重于系统级设计，包括SoC结构、IP核间逻辑关系、片内总线结构设计、行

5、为级/RTL级功能设计实现，FPGA验证、测试验证等。SoC强化了计算机基础理论知识之间的联系，为理论与实践的有机结合提供了有效的途径。SoC与计算机相关基础课程SoC类型计算控制型通信网络型信号处理型16SoC类型--计算控制型微处理器CPUCISC：硬件复杂，软件简化，指令执行效率低，功耗大，如IntelX86系列，微机操作系统（Windows系列），用于微机与工业机。RISC：硬件简单，软件优化，指令执行效率高，功耗低，如ARM系列，嵌入式操作系统（如PalmOS、WindowsCE），用于信息家电、个人电器、移动通信。数字信号处理器DSP通用DSP：强调高性能、高速

6、，～1GHz嵌入式DSP：强调多功能、低功耗，～100MHz1720.7SoC设计流程计算控制型SoC示例18前放/功放：800MHz～5GHz，RFCMOS基带：100MHz，带CPU、SRAM、ROM等，标准CMOS调制：GSM，CDMA，WLAN，TCP/IP，Bluetooth移动电话手机的SoCSoC类型—通信网络型19编解码：语音PCM，音乐MP3，图片JPEG，视频MPEG信号采集：声音（话筒），图像（CCD，CMOS）信号输出：声音（扬声器），图像（LCD、CRT）用于HDTV的飞利浦SoC芯片NexperiaSoC类型—信号处理型SoC的应用领域非常广泛消

7、费电子（包含白色家电和黑色家电，如数字电视、DVD、STB、家庭网关、MP3播放器）通信设备（包含各种终端设备、接入设备和交换设备，如手机和路由器）控制类设备（包含汽车电子、仪器仪表、军事电子、工业控制、医疗电子等，如智能化家用仪器仪表）SoC应用领域SoC系统级研究内容软硬件协同设计技术设计重用技术与底层相结合设计技术SoC系统级研究内容SoC设计关键技术设计重用技术低功耗设计技术软硬件协同设计总线架构可测试性设计设计验证物理综合设计重用技术基于IP的模块级重用建立在IP芯核基础上的，它是将已经验证的各种超级宏单