计算机软考嵌入式系统设计师考试知识点(2)
嵌入式系统的组成与微电子技术(集成电路、EDA、SoC、IP核等技术的作用和发展)
(1)集成电路IC
集成电路的制造大约需要几百道工序,工艺复杂。集成电路是在硅衬底上制作而成的。硅衬底是将单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片,它的厚度不足1mm,其直径可以是6、8、12英寸甚至更大这种硅片称为硅抛光片,用于集成电路的制造。
制造集成电路的工艺技术称为硅平面工艺,包括氧化、光刻、掺杂等多项工序。把这些工序反复交叉使用,最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。
集成电路的特点:体积小、重量轻、可靠性高。其工作速度主要取决于逻辑门电路的晶体管的尺寸。尺寸越小,工作频率就越高,门电路的开关速度就越快。
(2)EDA(电子信号自动化)
(3)SoC芯片(片上系统)
既包含数字电路,也可以包含模拟电路,还可以包含数模混合电路和射频电路。SoC芯片可以是一个CPU,单核SoC,也可以由多个CPU和/或DSP,即多核SoC。
开发流程:
(1)总体设计 可以采用系统设计语言System C(或称IEEE 1666,它是C++的扩充)或System Vetilog语言对SoC芯片的软硬件作统一的描述,按照系统需求说明书确定SoC的性能能参数,并据此进行系统全局的设计。
(2)逻辑设计 将总体设计的结果用RTL(寄存器传输级描述语言)语言进行描述(源文件)后,在使用逻辑综合将源文件进行综合生成,生成最简的布尔表达式核心好的连接关系(以类型为EDF的EDA工业标准文件表示)
(3)综合和仿真
(4)芯片制造 借助EDA中的布局布线工具
(4)IP核
IC设计文件:逻辑门级,包括各种基本的门电路;寄存器传输级,如寄存器、译码器、数据转换器;行为级,如CPU、DSP、存储器、总线与接口电路等。
核库中的设计文件均属于知识产权IP保护的范畴,所以称为“知识产权核”或“IP核”。
IP核是开发SoC的重要保证。按IC设计文件的类型,IP通常分为:软核、固核、硬核。IP核的复用可以减少研发成本,缩短研发时间,是实现SoC的快速设计,尽早投放市场的有效途径。
目前主要的CPU内核有ARM、MIPS、PowerPC、Coldfile、x86、8051等。ARM内核占所有32位嵌入式RISC处理器的90%以上。