Контроллерные сложно-функциональные блоки и их применение в составе СБИС класса "система-на-кристалле"

• Автор: Родионов, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с. : ил.

Оглавление

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

чВВЕДЕНИЕ..

ГЛАВА 1. СНК СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ И ЕРСПЕКТИВЫ

1.1. Системы на кристалле современное состояние

1.2. Маршрут проектирования СнК, программноаппаратное проектирование

1.3. Обзор номенклатуры современных 8разрядных Iпроцессоров микроконтроллеров. Сравнительный анализ характеристик.

1.4. Номенклатура существующих контроллерных СФблоков.

1.5. Способы повышения производительности при помощи различных структур

1.6. Выводы и постановка задачи

ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТРОЛЛЕРНЫХ СФБЛОКОВ

2.1. Методика проектирования программносовместимых контроллерных СФ
блоков.
2.2. Структурный синтез процессорного СФблока методом маршрутизации выполнения набора реализуемых команд
2.3. Проектирование моделей контроллерных СФблоков совместимых с
3.
2.4. Структура и функционирование разработанных моделей и
2.4.1. Организация работы ядра.
2.4.2. Реализация внутренней системной шины
2.5. Программная модель контроллерных СФблоков
2.5.1. Общие сведения и карта памяти.
2.5.2. Регистры управления и состояния, прерывания.
2.5.3. Периферийные блоки1.
2.5.4. Система команд и выполнение инструкций в тактах.
2.6. Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ПАРАМЕТРИЗОВАННАЯ МОДЕЛЬ 8, ПРИМЕНЕНИЕ КОНТРОЛЛЕРНЫХ СФБЛОКОВ И ИХ ВЕРИФИКАЦИЯ
3.1. Анализ зависимости реализации ядра от его конфигурации.
3.2. Методика проектирования системнакристаллс СнК с гибридной реализацией алгоритмов на базе моделей микроконтроллеров 3 и
3.3. Перспективные направления расширения возможностей интегрирования контроллерных СФблоков в СнК
3.4. Методика верификации контроллерных СФблоков.
3.5. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ПРАК ТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ КОНТРОЛЛЕРНЫХ СФБЛОКОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
4.1. Реализация и тестирование СФблоков на ПЛИС
4.2. Предварительная оценка параметров СБИС.
4.3. Управляющий контроллер для универсальной СБИС цифровой обработки в оптикоэлектронных системах.
4.4. Тестовый стенд для верификации образцов управляющей СБИС.
4.5. Блок управления универсальным декодером ЦТВ стандарта ОУВТ
4.6. Поддержка стандартных и специализированных средств программирования, программная реализация интерфейсов.
4.7. Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Общая тенденция к удорожанию данного подхода наряду с его усложнением приводит к существенному снижению количества выпуска новых устройств. Это видно из статистики стартующих СБИС проектов - за первые несколько лет этого века произошло их снижение от 0 в год и более до и менее. Некоторая часть проектов в силу представленных ограничений была переведена на-реализацию в виде ASSP (Application-Specific Standard Part), а некоторые используют в качестве элементной базы FPGA (Field-Programmable Gate Array). Все это объясняется высоким риском неудачного завершения дорогостоящих СнК проектов, несостоятельность которых может легко привести к банкротству проводящих их небольших компаний. Снижения рисков пытаются достичь путём развития средств автоматизации проектирования (EDA). Все большее значение придаётся созданию сильно интегрированных «платформ» для проектирования СнК платформ. Таким образом, опережение темпов роста технологической базы по сравнению с темпами роста эффективности САПР порождает разрыв в производительности проектирования (Design gap). Проблема унификации СФ-блоков и универсальности применения изготавливаемых СБИС. Первое условие подразумевает использование эффективных средств и методов проектирования, хорошо проработанные наборы тестов с большой площадью покрытия, минимальное количество итераций при производстве тестовых образцов. Reuse). СБИС. Повторное использование интеллектуальной собственности может быть полезным и эффективным при наличии чётких стандартов по её созданию, распространению и применению, т. Второе условие может быть выполнено при больших объемах партий выпуска готовых изделий (именно СБИС), как одного из наиболее технологически сложных элементов конечного устройства. Крупномасштабное производство имеет смысл, если изготавливаемая СнК имеет возможность гибкой настройки для использования в различных задачах, то есть является универсальной и, соответственно, имеет расширенную область применения. Поэтому, необходимо закладывать в структуру СнК различные интерфейсные блоки и возможность программирования. Создание инфраструктуры проектирования СнК. Проектирование СнК затрагивает множество подходов и дисциплин, обучение которым инженерных кадров является необходимым условием. Т.е. СнК, путем создания соответствующей инфраструктуры проектирования. Поддержка проектов СнК на национальном и региональных уровнях. Возможность быстрого развития отрасли производства СнК связана с непосредственной помощью национальных и региональных Проектов, адаптированных под существующую инфраструктуру образования и бизнес-сообщество. Система на ПЛИС - СнК, реализованная в виде ПЛИС (обычно FPGA). ASIC требует значительных финансовых затрат. СБИС (несколько тысяч образцов) по технологии 0,-0, мкм стоит несколько сотен тысяч долларов, а по технологии 0, мкм - свыше миллиона долларов. При этом следует учесть, что согласно имеющемуся опыту разработки СнК только в % проектов первоначально полученные опытные образцы соответствуют заданным требованиям. В большинстве случаев для получения необходимого результата требуется несколько итераций, что значительно увеличивает стоимость выполнения проекта. Можно надеяться, что развитие средств САПР позволит снизить риски при выполнении таких проектов. Однако в настоящее время реализация СнК в виде ASIC является приемлемой только для ограниченного числа высокобюджетных проектов. Во всех случаях, когда можно достичь заданных характеристик, реализуя «системы на плате», этот вариант является более предпочтительным ввиду вышеуказанных преимуществ. Альтернативой может быть реализация СнК на базе FPGA высокой степени интеграции, содержащих миллионы эквивалентных логических вентилей. Таким образом, СнК на базе FPGA имеют практически те же достоинства, что и «системы на плате», но отличаются от них лучшими техническими характеристиками - более низким энергопотреблением, меньшими габаритами и массой. При этом по таким параметрам, как производительность и энергопотребление, СнК в виде FPGA уступают СнК, реализованным в виде ASIC (СБИС).