soc分類及其技術(shù)發(fā)展趨勢(文件)
【正文】 )可動態(tài)重構(gòu)實現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的硬件形式 [9] 。 I軸有 SISD、 SIMD、 MISD 和 MIMD 等 4 種基本體系結(jié)構(gòu)分類，共有 I = 04C + 14C + 24C + 34C + 44C =16（種），其中 n4C 表示 SoC 在 I 軸上有 n 種特征混合。 不論是 CSoC、 SoPC 還是 ASIC SoC，與計算機學科、微電子學、材料與工藝學、電子通信等日益關(guān)聯(lián)，它們的交叉學科發(fā)展為 SoC 的技術(shù)發(fā)展提供了強有力的支持。 計算機領(lǐng)域的總線架構(gòu)技術(shù)、算法實現(xiàn)技術(shù)、模塊化設(shè)計技術(shù)、 BIOS 技術(shù)、軟件工程技術(shù)、軟硬件調(diào)試技術(shù)、系統(tǒng)驗證技術(shù)、性能評估技術(shù)、實時處理技術(shù)、可靠性設(shè)計技術(shù)、人機交互技術(shù)、負載平衡技術(shù)和低功耗設(shè)計技術(shù)等等無不反映到 SoC 設(shè)計技術(shù)中，也促使 SoC 能在幾年內(nèi)迅猛發(fā)展起來，成為后 PC 時代 的計算機主要發(fā)展方向之一。 SoC 推動計算機體系結(jié)構(gòu)發(fā)展 SoC 技術(shù)發(fā)展與市場需求緊密相關(guān) 。 SoC 市場規(guī)模的日益擴大，在信息技術(shù)和電子產(chǎn)品領(lǐng)域的地位越來越重要。 SoC 將嵌入 32 位、 64 位 RISC24芯片 或 數(shù)字 信號處理 芯片（ DSP25）等 增強型 處理 器件， 同時 支持嵌入式 RTOS26發(fā)展， 采用實時多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復(fù)雜性， 繼承和發(fā)展計算機處理器技術(shù)。 隨著國內(nèi)外處理器 /IP 核設(shè)計技術(shù)快速發(fā)展，為計算機體系結(jié)構(gòu)學科發(fā)展提供了強大的推動力。它的發(fā)展已離不開計算機學科、微電子學、材料與工藝學、電子通信等領(lǐng)域的技術(shù)支持，新技術(shù)新產(chǎn)品會不斷涌現(xiàn)，需求不斷牽引對 SoC 做更深入的研究。 系統(tǒng)集成最大的優(yōu)勢在于繼承和發(fā)展各種工藝技術(shù)帶來的好處 。 5 結(jié)束語 面對集成電路向 SoC 的轉(zhuǎn)型，我國實現(xiàn)集成電路設(shè)計業(yè)跨越式發(fā)展的一 個歷史機遇正在來臨 。 SoC 必將與 MEMS、 SiP 相融合，在很多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ⅰ俺缘簟保ㄈ〈┪C，也必將導(dǎo)致又一次以系統(tǒng)集成芯片為特色的信息技術(shù)革命， 21 世紀初期將是 SoC 技術(shù)真正快速發(fā)展的時期。 應(yīng)該加強 吸收與培養(yǎng) 各相關(guān) 領(lǐng)域， 如光、機、電等學科的人才，不斷 改 善 SoC 研究 隊伍 組織結(jié)構(gòu)，加強 跨學科的 SoC 綜合技術(shù)研討 ，積極 溝通觀念、信息與技術(shù) ，通過跨 學科的相互交融 ，從戰(zhàn)略高度培養(yǎng) SoC 復(fù)合型人才。 SoC 的技術(shù)發(fā)展趨勢將是 SoC、 MEMS 和 SiP 這三者技術(shù)融合，計算機體系結(jié)構(gòu)不斷得到豐富發(fā)展 。但在實際應(yīng)用中，對微小型化和系統(tǒng)集成技術(shù)不斷提出新的更高需 求，發(fā)展 集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制及通訊接口電路、能源 23 Graphical User Interface 圖形用戶界面 24 Reduced Instruction Set Computer 精簡指令集計算 25 Digital Signal Processing 數(shù)字信號處理 26 Real Time Operating System 實時操作系統(tǒng) 等于一體的能完成特定功能的微系統(tǒng) 已經(jīng)提到議事日程，把微電子和微機械結(jié)合的 MEMS27將成為 SoC 發(fā)展的新基礎(chǔ) 。針對工業(yè)界的需求 SoC 設(shè)計人員在構(gòu)令流、指令流和數(shù)據(jù)流等體系結(jié)構(gòu)方面的深入研究，也會為計算機學科發(fā)展做出重大貢獻。 SoC 在計算機體系結(jié)構(gòu)學科引領(lǐng)下，將迎來新一輪技術(shù)大發(fā)展， 以嵌入式系統(tǒng) 應(yīng)用 為核心，集軟、硬件于一體，并 在系統(tǒng) 集成 中 追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容 性。隨著數(shù)字化產(chǎn)品需求日益旺盛，對高端 SoC的需求日益迫切，如在音視頻、通信等領(lǐng)域，對 SoC 提出了更高要求，需要雙核 、四核等多核集成。在 SoC 的銷售額中通信類、計算機類和消費類占 80%以上，消費類所占比重在不斷 增長。在總體性能評估和實現(xiàn)技術(shù)上，無不與計算機專業(yè)領(lǐng)域相關(guān) 。 通用計算機的微小型化，為 SoC 技術(shù)發(fā)展提供了源泉 。 故有 S=I?D?C?1=16?4?4?1=255（種），亦即利用 CDI 分類模型可以描述 255 種 SoC 體系結(jié)構(gòu)，可以采用“ CDI”這種表示方式，如 SCMDSIMD 就表示 SoC 具有單構(gòu)件流、多數(shù)據(jù)流、單指令多數(shù)據(jù)的混合體系結(jié)構(gòu)。 SoC 的分類模型 根據(jù)前述的 SoC 體系結(jié)構(gòu)的分類原則，我們在指令流、數(shù)據(jù)流和構(gòu)令流等概念基礎(chǔ)上，分別對應(yīng) I（ Instruction Stream Architecture指令流體系結(jié)構(gòu)）軸、 D（ Data Stream Architecture數(shù)據(jù)流體系結(jié)構(gòu)）軸和 C（ reConfiguration Stream Architecture構(gòu)令流體系結(jié)構(gòu)）軸，建立 CDI 體系結(jié)構(gòu)分類模型（三維），如圖 4 所示 。 PU陣列只有控制數(shù)據(jù)的功能，這也是流件（ FlowWare）的起源。按數(shù)據(jù)流原理工作，比指令流效率要高，但靈活性要差一點。需要開發(fā)者具有強大的計算機體系結(jié)構(gòu)背景知識，才能支持其得到快速發(fā)展。可喜的是國內(nèi)也有許多自主知識產(chǎn)權(quán)的總線架構(gòu)，如 L*BUS（中科院計算所，如圖 3 所示） ,C*BUS（蘇州國芯）等。同時，新的調(diào)試技術(shù)也已不斷涌現(xiàn)出來，如 Xilinx 公司的片內(nèi)邏輯分析儀 Chip Scope ILA 就是一種價廉物美的片內(nèi)實時調(diào)試工具；而在應(yīng)對復(fù)雜設(shè)計方面，諸如 Xilinx 公司的 System Generator for DSP 就是一個利用可編程硬件邏輯實現(xiàn)數(shù)字信號處理算法的強大輔助工具。 Trisce
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