Thế nào là System-on-a-Chip

[yesme@]

System-on-a-chip, viết tắt là SoC hay SOC là một hệ thống được xây dựng trên ý tưởng tích hợp tất cả các thành phần của một hệ thống máy tính lên trên một vi mạch đơn (hay còn gọi là một chip đơn). Hệ thống SoC này có thể bao gồm các khối chức năng số, tương tự, tín hiệu kết hợp (mixed-signal) và cả các khối tần số radio (RF). Ứng dụng điển hình của các hệ thống trên một vi mạch là các hệ thống nhúng.

Hệ thống trên một vi mạch (System-on-a-chip) đôi khi còn được gọi là hệ thống đơn chip, hay hệ thống "sốc" (SoC).

Một hệ thống máy tính điển hình bao gồm một loạt các mạch tích hợp cho phép thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Các mạch tích hợp này có thể là: bộ vi xử lý (microprocessor), bộ nhớ (RAM, ROM), khối truyền thông nối tiếp UART, các cổng song song, khối điều khiển truy xuất bộ nhớ trực tiếp (DMA controller)

Sự phát triển gần đây của công nghệ bán dẫn cho phép chúng ta tích hợp ngày càng nhiều thành phần vào một hệ thống trên một vi mạch.

Công nghệ thiết kế và xây dựng các hệ thống trên một vi mạch (SoC) có thể kể đến như:

- Công nghệ chế tạo ASIC
- FPGA

Các thiết kế SoC thường tiêu tốn ít năng lượng và có giá thành thấp hơn các hệ thống đa chip nếu so sánh cùng một thiết kế. Ngoài ra, hệ thống đơn chip cũng có tính ổn định cao hơn. Các ứng dụng xây dựng trên cơ sở sử dụng các hệ thống đơn chip cũng cho giá thành thấp hơn, không gian chiếm chỗ ít hơn.

Bài này còn được post tại:
http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB...i_m%E1%BA%A1ch

[DmdR]

SOC phân ra làm 2 loại:
Đồng nhất
SOC khối
SOC đồng nhất chứa nhũng tài nguyên đồng nhất có thể lập trình. Công ngệ SOC đồng nhất cho phép kết hợp trên 1 chip những component của những nhà sản xuất khác nhau (softcore).
SOC khối chứa những khối có thể lạp trình(thường là FPGA) và những khối được tạo ra để thực hiện những function nhất định (hardcode). Những function này rất hay được sử dụng trong quá trình thiết kế làm cho việc thiết kế mạch đơn giản đi rất nhiều và rút ngắn thời gian để ra 1 sản phẩm (time-to-market). 1 trong những điểm yếu của SOC khối là các block hardcore được cố định trên chip nên gây khó khăn cho việc phân bố va tối ưu hóa kết nối các vùng chip với nhau, giảm tính đa dụng của SOC . Ưu điểm của hardcore là chiếm diện tích nhỏ tren chip và tốc độ thực hiện operator nhanh hơn các phương pháp thông thường khác. vì vậy SOC khối được sủ dụng ở những mạch cần có tốc độ cao.

[yesme@]

* Mình thực sự không hiểu cách phân loại của bạn:
Thế nào là SoC đồng nhất? thế nào là SoC khối? Mình chưa bao giờ nghe đến các thuật ngữ này và cả cách phân loại này. Bạn có thể post thuật ngữ tiếng anh được không?

Trong SoC thông thường bao gồm các embedded cores và một kiến trúc truyền thông giữa các embedded cores này. Các embedded cores có thể là vi xử lý, bộ nhớ và các IP (Intellectual Property). IP có thể là các bộ mã hoá, giải mã, có thể là các khối xử lý/tính toán, có thể là cái đơn vị vào ra.

Để giảm thời gian thiết kế một SoC người ta có thể mua lại các IP hay vi xử lý từ các hãng khác và các embedded cores có thể là hardcore, softcore hay firmcore. Hiện nay, để tăng tính linh hoạt cho sản phẩm và cho phép người dùng có thể sử dụng theo mục đích riêng của mình các nhà sản xuất đã nhúng luôn cả FPGA vào SoC.

p/s: time-to-market không phải là thời gian để sản xuất một sản phẩm. Nó là thời gian được tính từ khi có ý tưởng ban đầu đến khi sản phẩm hoàn thiện được đưa ra thị trường. Time-to-market = thời gian xây dựng ý tưởng + thời gian thiết kế + thời gian chế tạo sản phẩm + thời gian test sản phẩm.

[DmdR]

I'm sorry. Thứ nhất em không trưc tiếp đọc từ tiếng Anh(mà từ 1 ngôn ngữ khác) và vốn thuật ngữ tiếng Việt của em về những từ chuyên ngành còn hạn chế nên em chỉ viết theo ý mà em hiểu. Bác yesme@ hỏi em mới thử tìm thuật ngữ tiếng Anh thì thấy nó thế này (có lẽ sẽ dễ hiểu hơn):SOC gồm 2 loại:
-Generic SoC platform (programmable, configurable, …)
-Specific SoCs with heterogeneous components (RF, Analog, MEMS, …)
Theo architecture thi Generic SOC là sự kết hợp của CPLD & FPGA.
Câu hỏi là nên chọn loại SOC nào??? Điều này cần được đánh giá qua những thông số kỹ thuật và mục đích sủ dụng của SOC. Ở nhũng system có f lên tới vìa trăm MHz thì sự lựa chọn duy nhất là Specific SoCs (Generic soft không thể đạt được tới tần số này). trong những trường hợp khác cần phải đánh giá complex factors ccủa SOC.
Cả 2 loại SOC trên vẫn song song được các công ti lớn phát triển (không nhiều khoảng trên 10 công ti ). vd dòng Generic SOC: АРЕХ20К/КЕ, АРЕХII (Altera); Vitex II (Xilinx)
dòng specìic SOC: FPSLIC (Atmel); E5(Trícend); Excalibur(Altera) ...

[anh_hao_hoa]

Một trong những loại IP được cung cấp có những dạng như : hardcore(mask_level designed blocks), softcore(RTL HDL), firmcore(target netlist after synthesis)

Đó là những thành phần được định nghĩa trước và cho phép user sử dụng lại, nhằm rút ngắn thời gian thiết kế cũng như sai sót trong lần test đầu tiên.

Như vậy, một SoC có thể có nhiều IP và các hệ thống bus liên kết.FPGA là công nghệ hardware design, SoC là khái niệm System_on_chip, vậy phải nói là embed SoC trên FPGA, chứ sao lại nói là nhúng FPGA trên SoC,khái niệm bác yesme@ đưa ra em thấy hơi confuse. Nếu tích hợp FPGA trên SoC thì device nào để thiết kế SoC?

[yesme@]

Hay là ở chỗ FPGA được nhúng vào SoC đấy anh_hao_hoa ạ. Việc tích hợp một FPGA vào SoC cho phép người dùng có thể lập trình thêm một số module phụ (chẳng hạn module giao tiếp, module mã hóa bảo mật dữ liệu,...) theo nhu cầu của họ một cách linh hoạt.

Về device để thiết kế SoC thì:
Có hai cách để bạn thực hiện một SoC: một cách là thiết kế và thực hiện trên FPGA; cách còn lại là thiết kế và thực hiện trên ASIC. Với những ứng dụng SoC nhỏ chúng ta còn có thể dùng FPGA để thiết kế chứ còn với những ứng dụng lớn thì FPGA không thể hỗ trợ. Với những ứng dụng lớn này người ta thường chọn phương án 2 (tất nhiên cơ sở nghiên cứu phải có đủ điều kiện để làm hoặc thuê/nhờ một hãng sản xuất chip làm hộ).