XC7Z100-2FFG900I – integrerte kretser, innebygd, system på brikke (SoC)

Grunnleggende SoC-arkitektur

En typisk system-on-chip-arkitektur består av følgende komponenter:
- Minst én mikrokontroller (MCU) eller mikroprosessor (MPU) eller digital signalprosessor (DSP), men det kan være flere prosessorkjerner.
- Minnet kan være ett eller flere av RAM, ROM, EEPROM og flash-minne.
- Oscillator og faselåst sløyfekrets for å gi tidspulssignaler.
- Periferiutstyr som består av tellere og tidtakere, strømforsyningskretser.
- Grensesnitt for forskjellige standarder for tilkobling som USB, FireWire, Ethernet, universell asynkron transceiver og serielle perifere grensesnitt, etc.
- ADC/DAC for konvertering mellom digitale og analoge signaler.
- Spenningsreguleringskretser og spenningsregulatorer.
Begrensninger for SoCs

Foreløpig er utformingen av SoC-kommunikasjonsarkitekturer relativt moden.De fleste brikkeselskaper bruker SoC-arkitekturer for sin brikkeproduksjon.Men ettersom kommersielle applikasjoner fortsetter å søke sameksistens og forutsigbarhet av instruksjoner, vil antallet kjerner integrert i brikken fortsette å øke og bussbaserte SoC-arkitekturer vil bli stadig vanskeligere å møte de økende kravene til databehandling.De viktigste manifestasjonene av dette er
1. dårlig skalerbarhet.soC-systemdesign starter med en systemkravanalyse, som identifiserer modulene i maskinvaresystemet.For at systemet skal fungere riktig, er posisjonen til hver fysisk modul i SoC-en på brikken relativt fast.Når den fysiske utformingen er fullført, må modifikasjoner gjøres, som effektivt kan være en redesignprosess.På den annen side er SoCs basert på bussarkitektur begrenset i antall prosessorkjerner som kan utvides på dem på grunn av bussarkitekturens iboende voldgiftskommunikasjonsmekanisme, dvs. bare ett par prosessorkjerner kan kommunisere samtidig.
2. Med en bussarkitektur basert på en eksklusiv mekanisme kan hver funksjonsmodul i en SoC kun kommunisere med andre moduler i systemet når den har fått kontroll over bussen.Som helhet, når en modul erverver buss-arbitreringsrettigheter for kommunikasjon, må andre moduler i systemet vente til bussen er ledig.
3. Enkeltklokkesynkroniseringsproblem.Bussstrukturen krever global synkronisering, men ettersom størrelsen på prosessfunksjonene blir mindre og mindre, øker driftsfrekvensen raskt og når 10 GHz senere, virkningen forårsaket av tilkoblingsforsinkelsen vil være så alvorlig at det er umulig å designe et globalt klokketre , og på grunn av det enorme klokkenettverket vil strømforbruket oppta det meste av det totale strømforbruket til brikken.