XC7Z100-2FFG900I – الدوائر المتكاملة، المدمجة، النظام على الشريحة (SoC)

بنية SoC الأساسية

تتكون البنية النموذجية للنظام على الرقاقة من المكونات التالية:
- وحدة تحكم دقيقة واحدة على الأقل (MCU) أو معالج دقيق (MPU) أو معالج إشارة رقمية (DSP)، ولكن يمكن أن يكون هناك العديد من مراكز المعالج.
- قد تكون الذاكرة واحدة أو أكثر من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وذاكرة القراءة فقط (ROM) وذاكرة EEPROM (EEPROM) وذاكرة فلاش.
- دائرة مذبذبة وحلقة مقفلة الطور لتوفير إشارات نبضية زمنية.
- الأجهزة الطرفية المكونة من العدادات والمؤقتات ودوائر إمداد الطاقة.
- واجهات لمعايير الاتصال المختلفة مثل USB وFireWire وEthernet وجهاز الإرسال والاستقبال غير المتزامن العالمي والواجهات الطرفية التسلسلية، وما إلى ذلك.
- ADC/DAC للتحويل بين الإشارات الرقمية والتناظرية.
- دوائر تنظيم الجهد ومنظمات الجهد.
القيود المفروضة على شركة نفط الجنوب

في الوقت الحالي، يعد تصميم معماريات اتصالات SoC ناضجًا نسبيًا.تستخدم معظم شركات الرقائق بنيات SoC لتصنيع الرقائق الخاصة بها.ومع ذلك، مع استمرار التطبيقات التجارية في متابعة التعايش التعليمي وإمكانية التنبؤ، سيستمر عدد النوى المدمجة في الشريحة في الزيادة وستصبح معماريات SoC القائمة على الناقل أكثر صعوبة لتلبية المتطلبات المتزايدة للحوسبة.المظاهر الرئيسية لهذا هي
1. ضعف قابلية التوسع.يبدأ تصميم نظام soC بتحليل متطلبات النظام، والذي يحدد الوحدات النمطية الموجودة في نظام الأجهزة.لكي يعمل النظام بشكل صحيح، يكون موضع كل وحدة مادية في SoC على الشريحة ثابتًا نسبيًا.بمجرد الانتهاء من التصميم المادي، يجب إجراء التعديلات، والتي يمكن أن تكون عملية إعادة تصميم بشكل فعال.من ناحية أخرى، فإن SoCs المستندة إلى بنية الناقل محدودة في عدد نوى المعالج التي يمكن توسيعها عليها بسبب آلية الاتصال التحكيمية المتأصلة في بنية الناقل، أي يمكن لزوج واحد فقط من نوى المعالج الاتصال في نفس الوقت.
2. مع بنية الناقل التي تعتمد على آلية حصرية، لا يمكن لكل وحدة وظيفية في SoC التواصل مع الوحدات الأخرى في النظام إلا بعد أن تكتسب السيطرة على الناقل.بشكل عام، عندما تحصل الوحدة على حقوق تحكيم الناقل للاتصال، يجب على الوحدات الأخرى في النظام الانتظار حتى يصبح الناقل مجانيًا.
3. مشكلة مزامنة ساعة واحدة.يتطلب هيكل الناقل تزامنًا عالميًا، ومع ذلك، نظرًا لأن حجم ميزة العملية يصبح أصغر فأصغر، يرتفع تردد التشغيل بسرعة، ليصل إلى 10 جيجا هرتز لاحقًا، وسيكون التأثير الناجم عن تأخير الاتصال خطيرًا للغاية لدرجة أنه من المستحيل تصميم شجرة ساعة عالمية وبسبب شبكة الساعة الضخمة، فإن استهلاكها للطاقة سيشغل معظم إجمالي استهلاك الطاقة للرقاقة.