XC7Z100-2FFG900I - מעגלים משולבים, משובצים, מערכת על שבב (SoC)

ארכיטקטורת SoC בסיסית

ארכיטקטורת מערכת-על-שבב טיפוסית מורכבת מהרכיבים הבאים:
- לפחות מיקרו-בקר אחד (MCU) או מעבד מיקרו (MPU) או מעבד אותות דיגיטלי (DSP), אך יכולות להיות מספר ליבות מעבד.
- הזיכרון עשוי להיות אחד או יותר של RAM, ROM, EEPROM וזיכרון פלאש.
- מתנד ומעגלי לולאה נעילת פאזה לאספקת אותות פולס זמן.
- ציוד היקפי המורכב ממונים וטיימרים, מעגלי אספקת חשמל.
- ממשקים לסטנדרטים שונים של קישוריות כגון USB, FireWire, Ethernet, מקלט משדר אסינכרוני אוניברסלי וממשקים היקפיים טוריים וכו'.
- ADC/DAC להמרה בין אותות דיגיטליים ואנלוגיים.
- מעגלי ויסות מתח ווסת מתח.
מגבלות של SoCs

נכון לעכשיו, העיצוב של ארכיטקטורות תקשורת SoC בוגר יחסית.רוב חברות השבבים משתמשות בארכיטקטורות SoC לייצור השבבים שלהן.עם זאת, ככל שיישומים מסחריים ימשיכו לרדוף אחר דו קיום הוראות ואפשרות חיזוי, מספר הליבות המשולבות בשבב ימשיך לגדול וארכיטקטורות SoC מבוססות אוטובוסים יהפכו לקשות יותר ויותר לעמוד בדרישות ההולכות וגדלות של המחשוב.הביטויים העיקריים לכך הם
1. מדרגיות לקויה.עיצוב מערכת soC מתחיל בניתוח דרישות המערכת, המזהה את המודולים במערכת החומרה.על מנת שהמערכת תעבוד נכון, המיקום של כל מודול פיזי ב-SoC בשבב קבוע יחסית.לאחר השלמת התכנון הפיזי, יש לבצע שינויים, שיכולים למעשה להיות תהליך עיצוב מחדש.מצד שני, SoCs המבוססים על ארכיטקטורת אפיק מוגבלים במספר ליבות המעבד שניתן להרחיב עליהם בשל מנגנון תקשורת הבוררות המובנה של ארכיטקטורת האוטובוס, כלומר רק זוג אחד של ליבות מעבד יכול לתקשר בו זמנית.
2. עם ארכיטקטורת אוטובוס המבוססת על מנגנון בלעדי, כל מודול פונקציונלי ב-SoC יכול לתקשר עם מודולים אחרים במערכת רק לאחר שהשיג שליטה על האוטובוס.ככלל, כאשר מודול רוכש זכויות בוררות אפיק לתקשורת, מודולים אחרים במערכת חייבים להמתין עד שהאוטובוס יהיה פנוי.
3. בעיה בסנכרון שעון בודד.מבנה האוטובוס דורש סנכרון גלובלי, עם זאת, ככל שגודל תכונת התהליך הולך וקטן, תדר ההפעלה עולה במהירות, ומגיע מאוחר יותר ל-10GHz, ההשפעה הנגרמת על ידי עיכוב החיבור תהיה כה חמורה עד שאי אפשר לתכנן עץ שעון גלובלי. , ובגלל רשת השעונים העצומה, צריכת החשמל שלו תתפוס את רוב צריכת החשמל הכוללת של השבב.