片上系統(tǒng)設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，它意味著半導體的性能與容景將以指數級增長，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，他認為，每隔24個月，晶體管的數量將翻一番。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，主流集成電路設計已經達到0.18um～0.13um，高端設計已經進入90nm和45nm，Altera公司在2008年5月推出了40nm的FPGA芯片，芯片集成度達到108-109數量級。根據ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductor)公布的預測結果，2010年將實現45nm，2013年將實現32nm，2016年將實現22nm量產?！　∑舷到y(tǒng)的最初概念是將包括存儲器、信號采集和轉換電路、CPU核等模擬、數字和混合電路構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，我們已經從第一代的單核片上系統(tǒng)時代進入多核片上系統(tǒng)時代。多核片上系統(tǒng)時代有幾個主要特征，分別為單個芯片內常常嵌入多個處理器：片內總線日趨復雜并逐漸被片上網絡代替；更多的IP被復用；電子系統(tǒng)級設計和驗證方法、低功耗設計、可制造性設計和可測性設計越來越重要?！　⌒酒O計的復雜度在增加，而設計語言和設計方法學也在不斷發(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，并擴展了面向對象的功能，使它們支持抽象數據類型，從而具有系統(tǒng)描述能力。

內容概要

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的設計和這些子模塊的設計已經逐漸形成了明確的設計思想和方法。本書將片上系統(tǒng)最常見的模塊組織起來構成完整的SoC（DemoSoC），并以DemoSoC為例，講述片上系統(tǒng)的設計思想和最新的設計方法學。在最后幾章，對DemoSoC進行了完善的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含晶體管等電子組件的數量來劃分，其分類如下：　　MSI（中型集成電路），晶體管數100－1000；　　LSI（大規(guī)模集成電路），晶體管數1000－100000；　　VLSI（超大規(guī)模集成電路），晶體管數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，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，就再也沒有出現過被廣為接受的以晶體管個數形式命名的集成電路類型劃分名稱。如今，集成電路已經進入深弧微米階段，國外主流設計工藝尺寸已經達到90nm，最新工藝尺寸已達到40nm，國內也發(fā)展到了O.13um，單芯片可集成的晶體管數已經超過千萬。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工藝集成技術和面向應用的系統(tǒng)級芯片的發(fā)展?！　‰S著半導體產業(yè)進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一個復雜的電子系統(tǒng)，諸如手機芯片、數字電視芯片、DVD芯片等，這就是片上系統(tǒng)SoC(System-on-Chip)。在未來幾年內，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。

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的設計思想并分析其源代碼的圖書?！　?.《《片上系統(tǒng)設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成一個完整SoC（DemoSoc），以DemoSoc為例，講述片上系統(tǒng)設計思想和方法學?！　?.對DemoSoc進行了完善驗證，并贈送光盤1張，含有《《片上系統(tǒng)設計思想與源代碼分析》》所有源代碼，方便讀者實際應用。　　容納最新片上系統(tǒng)設計和驗證方法，市場上唯一講述片上系統(tǒng)的設計思想并分析源代碼的圖書　　。

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