SOC设计方法与实现

有关对《SoC设计办法与实现》的一点认识'作者杨红松学号指导教师{山丹完毕日期3月30日|目录摘要 3一SoC概述……………………….3二SoC设计现状…………………..41芯核的设计流程 72软硬件协同设计的流程 83Soc的系统级设计流程 8三SoC发展的现状 10（1SoC在中国发展的现状 102国外ＳＯＣ的发呈现状 11四SOC的将来发展趋势 12;\摘要通过将近四周的学习,我已经对SoC有了某些基本的认识。在任课教师的指导下，我完毕了此篇论文。本文重要从什么是SoC,SoC有什么用途，SoC的设计，SOC发展的现状和将来趋势这五个方面来简朴叙述的，在叙述的过程中查阅了一部分文献资料，并且兼顾含有了集成电路的有关知识。核心词SoC用途发展趋势=一\*CHINESENUM3一SoC概述\随着集成电路1952年5月，英国皇家研究所的达默就在美国工程师协会举办的座谈会第一次提到了集成电路的构想。他说：“能够想象，随着晶体管和半导体工业的发展，电子设备能够在一块固体块上实现，而不需要外部的连接线。这块电路将有绝缘层、导体和含有整流放大作用的半导体等材料构成”，这就是最早的集成电路的概念。技术进入新的阶段，市场开始转向追求体积更小、成本更低、功耗更少的产品，因此出现了将多个甚至整个系统集成在一种芯片普通所说的“芯片”是指集成电路，它是微电子产业的重要产品。上的产品1952年5月，英国皇家研究所的达默就在美国工程师协会举办的座谈会第一次提到了集成电路的构想。他说：“能够想象，随着晶体管和半导体工业的发展，电子设备能够在一块固体块上实现，而不需要外部的连接线。这块电路将有绝缘层、导体和含有整流放大作用的半导体等材料构成”，这就是最早的集成电路的概念。普通所说的“芯片”是指集成电路，它是微电子产业的重要产品。MPU有两种意思，微解决器和内存保护单元。在微机中，CPU被集成在一片超大规模集成电路芯片上，称为微解决器（MPU），微解决器插在主板的cpu插槽中。MCU(MicroControlUnit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多个I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。数字信号解决或数字信号解决器的简称动态图像专家组系统芯片并不是各个芯片功效的简朴叠加，而是从整个系统的功效和性能出发，用软硬件结合的设计和验证办法，运用芯核复用技术及深亚微米技术，在一种芯片上实现复杂功效。一种典型的SoC普通由一下部分构成：微解决器、存储器、提供数据途径的片上总线、定时和中断控制器、外部存储器、通信控制器、通用I/O接口。另外还能够涉及视频解码器、UART（通用异步收发器）接口等。*SoC按用途可分为两种类型：一种是专用SoC芯片，是专用集成电路（ASIC）向系统级集成的自然发展；另一种是通用SoC芯片，将绝大部分部件，如CPU、DSP、RAM、I/O等集成在芯片，同时提供顾客设计所需的逻辑资源和软件编程所需的软件资源。现在，SoC含有系统功效强、工作速度高、体积小、低成本、功耗低等优点，在高端微解决器、ＧＰＳ控制器、GSM手机、数码相机、数字电视、多媒体、视频游戏机、无线/有线网络、工业控制、交通运输等领域含有较强的市场竞争力，应用越来越广泛。=二\*Arabic二SoC设计现状集成电路设计是将系统、逻辑与性能的设计规定转化为具体的物理幅员的过程，也是一种把产品从抽象的过程一步步具体化直至最后物理实现的过程。为了完毕这一过程，人们提出了构造化和层次化的设计办法。构造化的设计办法是把复杂抽象的系统划分成某些可操作的模块，允许多个设计者同时进行设计，并且某些字模块的资源能够共享。层次化的设计办法是在不同的多个层次上对系统进行设计，它能使复杂的系统简化，并能在不同的设计层次上及时发现错误并加以纠正。现在，在实际中进行具体的集成电路设计时，重要是通过ＥＤＡ软件，完毕逻辑级描述和电路级描述，形成幅员文献，根据幅员文献制作掩膜版，在特定的工艺条件下加工制造，封装测试，最后形成集成电路芯片。集成电路芯片的设计流程图以下:图电路芯片的设计流程系统描述就是在最高层对芯片进行规划,涉及芯片的功效、成本、功耗甚至尺寸大小等一系列指标，并拟定选择什么样的工艺。功效设计是对系统的功效行为特性进行设计，惯用的办法是时序图、子模块关系图和状态机等。通过这一步将得到系统的逻辑构造，并重复模拟以验证其对的性。之后,需要对设计进行综合和优化。通过电路设计这一步,就能够把设计转化为晶体管级或电路级,普通用具体的电路图来表达。[幅员设计是芯片设计中最费时的一步,它要把每个元件的电路表达转换成几何表达,同时元件间的网表也被转换为几何连接图形。这种电路的几何表达即为幅员。幅员设计规定符合与制造工艺有关的设计规则规定,普通要进行物理设计规则检查、幅员网表提取、电学规则检查、幅员和原理图一致性比较等一系列检查，以确保幅员设计的对的性。芯片制造也成为流片,是指把通过验证的幅员送到半导体厂家去做芯片,普通要通过氧化、光刻、掺杂、金属化等工艺过程。芯片的封装形式有多个，能够根据需要封装为贴片或其它形式,同时对芯片进行功效测试和构造测试,以确保芯片的性能满足规定。与普通的集成电路芯片的设计流程类似,对功效上比较复杂的电路,他们的设计环节更多,在物理实现时对工艺的规定高。在图中,给出了一种超大规模集成电路的设计流程,在完毕了行为级描述的转换,获得RTL描述。这里的重要因素在于现有的某些点子设计自动化工具是接受ＲＴＬ级描述的ＨＤＬ文献进行自动逻辑综合。转化后的RTL描述同样需要进行验证与仿真。在RTL描述中,设计者需要描述所设计电路中的数据流。从这步之后,设计过程是在计算机辅助设计(ＣＡＤ)工具的协助下完毕的。图一种超大规模集成电路的设计流程系统芯片的设计重要涵盖设计复用技术、软硬件协同设计技术、纳米级电路设计技术。设计复用重要是软硬件划分、硬件构造设计、基于硬件的软件构造生成、面对软件的多解决单元设计等。纳米级电路设计重要是时序综合及时延续驱动的逻辑设计、低压低功耗设计等。=1\*Arabic1芯核的设计流程IP芯核的设计，除了需要使用先进的开发工具之外，还要符合原则的接口方式及采用严格的测试与验证手段。芯核的设计能够分为两个方面：设计与验证。芯核的设计流程普通可划分为：规范的拟定与模块划分、子模块设计、顶层模块的设计、产品化等几个阶段。芯核的验证流程普通重要有：建立参考模型、建立测试平台和准备验证用例、形式验证等。芯核设计的重要环节与流程如!图所示：图芯核的设计流程=2\*Arabic2软硬件协同设计的流程为了缩短系统开发周期，提高系统的设计质量，人们提出了软硬件协同设计的办法。软硬件协同设计是将软件设计和硬件设计作为作为一种整体并行进行，在设计过程中，硬件和软件设计是互相作用的。这种互相作用发生在设计过程的各个阶段和各个层次，从而使所设计的系统能高效工作。软硬件协同设计的基本流程如图所示：图软硬件协同设计流程[=3\*Arabic3Soc的系统级设计流程在系统芯片的系统级设计过程中,应当根据顾客的需求,拟定系统芯片应实现的系统级功效和性能。SoC的系统级设计流程图如图所示。图SoC的系统级设计流程根据顾客的需求来定制系统芯片的系统规约，从而拟定系统芯片的功效需求与性能需求。通过行为/功效设计与分析来分解系统芯片的系统级描述，这里重要是对系统在多个模式下的解决规定以及对应的数据流、控制流进行细致的分析。在行为/功效设计之后，能够得到系统芯片的软件功效与硬件功效的划分，并将系统行为映射为IP库中已有的多个硬件和软件元素所构成的一种装备选架构，然后验证该架构与否符合拟定的功效和性能。如果不符合，则选择其它的架构。=三\*Arabic三SoC发展的现状=1\*Arabic1SoC在中国发展的现状SoC这个概念，自传入中国起，就深深地烙下了中国特色。由于信息产业安全公司和需求的也属性使然，由于中国网络与安全管理理念、制度、体系、机制的落后使然。中国SoC的引入和发展与国外的状况有一种很大的不同，就是国内在提出SoC的时候，除了电信、高度信息化的单位，大部分公司和组织连ＮＯＣ都没有建立起来。于是，国内SoC的发展一句行业的不同出现了截然不同的发展轨迹。电信、移动、民航、金融等单位较早的建立了ＮＯＣ，对ＳＯＣ的人是过程与国外基本保持一致。其它公司和组织则对ＳＯＣ的认识含糊，从而更加讲求实效。这两类客户对于ＳＯＣ的需求和盼望是截然不同的，后者在需求的广度上超出了前者，因而用移动、民航、金融领域的ＳＯＣ反而难以满足政府等企事业单位客户的需求。"SOC在国内也有两个发展维度，产品和服务。SOC产品在国内，普通把SOC产品成为安全管理平台，但是，公安部的《安全管理平台产品检测规范》并没有真正涵盖现在的SOC的全部内容。国内的安全管理平台含有侠义和广义两个定义。狭义上，安全管理平台中待你是指对安全设备的集中管理，涉及集中的运行状态监控、事件采集分析、安全方略下发。而广义的安全管理平台则不仅针对安全设备进行管理，还要针对全部IT资源，甚至是业务系统进行集中的安全管理，涉及对IT资源的运行监控、事件采集分析、还涉及风险管理与运维等内容。这也是ＳＯＣ的普通定义。SOC服务在国内，ＳＯＣ服务始终处在萌芽状态，与国外的如火如荼形成了鲜明的对比。这是国内信息安全产业发展整体所处的阶段所致。最后，无论SOC如何在国内发展，这个概念已经渐渐为业界所认同，也得到了客户的承认。随着国内信息安全水平的提高，信息安全产、学、研都纷纷加大了对他的关注力度。—2国外ＳＯＣ的发呈现状国外的SOC并没有明确的定义，其发展轨迹能够从产品和服务两个角度来看。SOC产品国外鲜见以ＳＯＣ命名的产品，SOC更多地是与服务挂钩的。国外产品厂使用了SIEM（SecurityInformationandEventMangement,安全信息与事件管理）这个词来代表SOC产品，以示产品与服务的区隔。必须指出的是，SIEM产品与我们理解的SOC产品是有区别的，ＳＩＥＭ产品是ＳＯＣ的核心产品，但不是全部。=四\*Arabic四SOC的将来发展趋势展望将来，ＳＯＣ的发展始终会沿着两个途径迈进：产品和服务。从产品的角度来看，从到ＳＯＣ２.０，实现了业务与安全的融合，符合整个ＩＴ管理需求、技术的发展大势。下一步，将会不停涌现面对业务的产品。随着客户需求的日益突出，业务系统的日益复杂，越来越多的公司和组织会布署SOC系统。从服务的角度看，ＳＯＣ将成为ＭＳＳＰ（可管理安全服