在使用SoC之前，工程師們可以通過一束電線將數(shù)據(jù)從A板連接到B板。最大的擔(dān)憂是管理電線長度并確保A和B使用完全相同的協(xié)議進(jìn)行通訊，僅此而已。真正的動作是在計算元素中。然后，在這些珍貴的組件之間布線是一個簡單的設(shè)計任務(wù)。

從電線到有源總線邏輯

隨著SoC功能的增長，將整個電路板甚至更大的系統(tǒng)整合到單個芯片上成為可能，所有這些芯片都由中央處理器（CPU）或處理器集群控制。每個CPU都運行軟件來協(xié)調(diào)系統(tǒng)，以處理需要靈活性軟件啟用的功能。提供處理器的Arm等公司的解決方案增長迅速。其他供應(yīng)商也緊隨其后，包括除CPU以外的其他功能的知識產(chǎn)權(quán)（IP）提供商。首先，通過提供外圍IP來處理許多接口協(xié)議，然后發(fā)展為用于無線通信，圖形處理，音頻，計算機(jī)視覺和人工智能（AI）的專用處理器。片上工作存儲器，高速緩存，與片外或片外DRAM的雙倍數(shù)據(jù)速率（DDR）接口以及更多內(nèi)容，也添加到了此列表中。

準(zhǔn)備將許多強(qiáng)大的功能集成到高級SoC中，但是它們將如何通信？不通過直接連接，因為整個芯片將被電線覆蓋。CPU和內(nèi)存在確定接下來要維修的內(nèi)容時會緩慢進(jìn)行。取而代之的是，所有這些流量都必須通過有坡道計費的高速公路。如果IP要與CPU對話，反之亦然，則必須等待轉(zhuǎn)彎才能進(jìn)入高速公路。

公共汽車不再只是笨拙的電線。有邏輯來監(jiān)視發(fā)生了什么以及下一步允許什么，以及對受支持的數(shù)據(jù)進(jìn)行排隊以使它們以不同的速度在各個域之間流動。流水線寄存器有助于在滿足時序約束的同時跨越很大的距離。許多集成團(tuán)隊將其稱為“總線結(jié)構(gòu)”，通過控制邏輯，混合，寄存器和先入先出排隊來編織連接。

總線架構(gòu)不斷發(fā)展

既然有了總線結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)，就可以想象出針對不同目的的不同體系結(jié)構(gòu)。僅高級微控制器總線體系結(jié)構(gòu)（AMBA）系列就具有多種風(fēng)味，每種風(fēng)味都有其自身的優(yōu)勢和局限性?？赡茉趶?fù)雜的SoC中需要幾個。但是還有另一種截然不同的技術(shù)，即片上網(wǎng)絡(luò)（NoC），其概念完全不同，并且不會將互連通信和物理傳輸緊密耦合，從而提供了新的架構(gòu)選擇。在我的下一個博客中，我將更多地討論這些選項的相對優(yōu)勢。

NoC互連是SoC架構(gòu)。資料來源：Arteris IP

還有另一個重要的考慮因素。現(xiàn)在，典型的SoC將圍繞許多第三方IP和一些具有定制優(yōu)勢的集成商自己的IP構(gòu)建。但是優(yōu)勢是多少？競爭對手可以購買相同的第三方產(chǎn)品，從而稀釋了差異化的可能性。然后，挑戰(zhàn)就變成了設(shè)計團(tuán)隊如何有效地集成SoC。

好消息是，還有足夠的空間可以做到這一點。帶寬，吞吐量，服務(wù)質(zhì)量（QoS），功耗，安全性和成本都由集成決定。這些因素受已實施的通信體系結(jié)構(gòu)（很可能是NoC）的影響，如下一個博客所示。最終，使芯片具有競爭力的是精心選擇IP和片上通信體系結(jié)構(gòu)。
編輯：hfy