片上系統(tǒng)設(shè)計思想與源代碼分析

前言

　　1965年，摩爾在文章中指出，芯片中的晶體管和電阻的數(shù)量每年將會翻一番，原因是工程師可以不斷縮小晶體管的體積。這被稱為摩爾定律，它意味著半導(dǎo)體的性能與容景將以指數(shù)級增長，并且這種增長趨勢將延續(xù)下去。1975年，摩爾又修正了摩爾定律，他認(rèn)為，每隔24個月，晶體管的數(shù)量將翻一番。這篇文章發(fā)表的時候，芯片上的元件大約只有60種，而現(xiàn)在，英特爾最新的Itanium芯片上有17億個硅晶體管。歷史證明了摩爾定律的正確性。目前，主流集成電路設(shè)計已經(jīng)達(dá)到0.18um～0.13um，高端設(shè)計已經(jīng)進(jìn)入90nm和45nm，Altera公司在2008年5月推出了40nm的FPGA芯片，芯片集成度達(dá)到108-109數(shù)量級。根據(jù)ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductor)公布的預(yù)測結(jié)果，2010年將實現(xiàn)45nm，2013年將實現(xiàn)32nm，2016年將實現(xiàn)22nm量產(chǎn)。　　片上系統(tǒng)的最初概念是將包括存儲器、信號采集和轉(zhuǎn)換電路、CPU核等模擬、數(shù)字和混合電路構(gòu)成的一個完整的電子系統(tǒng)集成到一個芯片上。單處理器片上系統(tǒng)，如S3C2410、AT9200之類的芯片早已為大家所熟悉，而越來越多的片上系統(tǒng)正在配備多個處理器，我們已經(jīng)從第一代的單核片上系統(tǒng)時代進(jìn)入多核片上系統(tǒng)時代。多核片上系統(tǒng)時代有幾個主要特征，分別為單個芯片內(nèi)常常嵌入多個處理器：片內(nèi)總線日趨復(fù)雜并逐漸被片上網(wǎng)絡(luò)代替；更多的IP被復(fù)用；電子系統(tǒng)級設(shè)計和驗證方法、低功耗設(shè)計、可制造性設(shè)計和可測性設(shè)計越來越重要?！　⌒酒O(shè)計的復(fù)雜度在增加，而設(shè)計語言和設(shè)計方法學(xué)也在不斷發(fā)展。歷史上使用最廣泛的硬件描述語言為VHDL和Verilog，它們最初分別由Open Verilog International和VHDL International兩個組織維護(hù)和發(fā)展。這兩個組織于2000年合并成立了Accellera組織，并發(fā)展了SystemVerilog語言。SystemVerilog集成了VHDL和Vefilog各自的優(yōu)點(diǎn)，并擴(kuò)展了面向?qū)ο蟮墓δ埽顾鼈冎С殖橄髷?shù)據(jù)類型，從而具有系統(tǒng)描述能力。

內(nèi)容概要

片上系統(tǒng)是一個完整的系統(tǒng)，包括多個子模塊，許多子模塊是SoC必備模塊。整個SoC的設(shè)計和這些子模塊的設(shè)計已經(jīng)逐漸形成了明確的設(shè)計思想和方法。本書將片上系統(tǒng)最常見的模塊組織起來構(gòu)成完整的SoC（DemoSoC），并以DemoSoC為例，講述片上系統(tǒng)的設(shè)計思想和最新的設(shè)計方法學(xué)。在最后幾章，對DemoSoC進(jìn)行了完善的FPGA驗證。

書籍目錄

第1章  片上系統(tǒng)概述第2章  開源嵌入式處理器第3章  片上總線第4章  NandFlash控制器第5章  SDRAM控制器第6章  IIS音頻控制器第7章  LCD控制器第8章  DMA控制器與總線橋第9章  USB控制器第10章  PCI主設(shè)備橋第11章  PS/2接口第12章  SPI接口第13章  UART控制器第14章  IIC接口第15章  定時器、看門狗和PW第16章  GPIO接口第17章  JTAG調(diào)試接口第18章  鍵盤掃描與鍵盤控制器第19章  處理器集成與TLM驗證第20章  片上系統(tǒng)的FPGA驗證第21章  片上系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展展望附錄A  SystemC基本語法（一）附錄B  SystemC基本語法（二）附錄C  ModelSim下仿真Verilog/ SystemVerilog和SystemC設(shè)計附錄D  NandFlash控制器的驗證

章節(jié)摘錄

　　與分立元件相比，集成電路將晶體管、電阻、電容、二極管等電子組件整合裝至一塊芯片(chip)上，由于集成電路的體積極小，使載流子運(yùn)動的距離大幅縮小，因此速度更快且可靠性更高。在集成電路的發(fā)展初期，集成電路的種類一般是以內(nèi)含晶體管等電子組件的數(shù)量來劃分，其分類如下：　　MSI（中型集成電路），晶體管數(shù)100－1000；　　LSI（大規(guī)模集成電路），晶體管數(shù)1000－100000；　　VLSI（超大規(guī)模集成電路），晶體管數(shù)100000以上。　　然而集成電路的發(fā)展一直遵循摩爾指示的規(guī)律推進(jìn)，即工藝特征尺寸大約每18個月減小一倍，集成度大約每18個月翻一番，至今已有40年的歷史。在VLSI之后，就再也沒有出現(xiàn)過被廣為接受的以晶體管個數(shù)形式命名的集成電路類型劃分名稱。如今，集成電路已經(jīng)進(jìn)入深弧微米階段，國外主流設(shè)計工藝尺寸已經(jīng)達(dá)到90nm，最新工藝尺寸已達(dá)到40nm，國內(nèi)也發(fā)展到了O.13um，單芯片可集成的晶體管數(shù)已經(jīng)超過千萬。由于信息市場的需求和微電子自身的發(fā)展，引發(fā)了以微細(xì)加工（集成電路特征尺寸不斷縮?。橹饕卣鞯亩喾N工藝集成技術(shù)和面向應(yīng)用的系統(tǒng)級芯片的發(fā)展?！　‰S著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入超深亞微米乃至納米加工時代，在單一集成電路芯片上就可以實現(xiàn)一個復(fù)雜的電子系統(tǒng)，諸如手機(jī)芯片、數(shù)字電視芯片、DVD芯片等，這就是片上系統(tǒng)SoC(System-on-Chip)。在未來幾年內(nèi)，有上億個晶體管、幾千萬個邏輯門的集成電路都可望在單一芯片上實現(xiàn)。

編輯推薦

　　1.采用最新的Verilog/SystemVerilog和SystemC語言，是市場上唯一講述SoC的設(shè)計思想并分析其源代碼的圖書?！　?.《《片上系統(tǒng)設(shè)計思想與源代碼分析》》將片上系統(tǒng)最常見模塊組織起來構(gòu)成一個完整SoC（DemoSoc），以DemoSoc為例，講述片上系統(tǒng)設(shè)計思想和方法學(xué)?！　?.對DemoSoc進(jìn)行了完善驗證，并贈送光盤1張，含有《《片上系統(tǒng)設(shè)計思想與源代碼分析》》所有源代碼，方便讀者實際應(yīng)用?！　∪菁{最新片上系統(tǒng)設(shè)計和驗證方法，市場上唯一講述片上系統(tǒng)的設(shè)計思想并分析源代碼的圖書　　。

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