62921 (Разработка компонентов инфраструктуры сервисного обслуживания встроенной памяти гибкой автоматизированной системы на кристалле)

26

26

26

Реферат

Пояснювальна записка до бакалаврської роботи в об’ємі 47 сторінок, містить 8 рисунків та 21 використане літературне джерело.

Мета роботи – розробити компоненти інфраструктури сервісного обслуговування кристала пам'яті гнучкої автоматизованої системи.

Об'єкт роботи – вбудована у гнучку автоматизовану систему пам'ять на кристалі.

У кваліфікаційній роботі бакалавра розроблено компоненти інфраструктури сервісного обслуговування вбудованої пам'яті на кристалі гнучкої автоматизованої системи.

В першому розділі роботи виконано наступні теоретичні етапи: подана загальна характеристика систем на кристалі та визначено сучасні тенденції їхнього розвитку, наведено номенклатуру випуску SoC-пам’яті.

У другому розділі роботи сформовано систему сервісної ідентифікації, складено інструкції сервісного обслуговування, систематизовано складові оцінки програмування SoC-пам'яті, вирішено проблему переключення напруги живлення у процесі сервісного обслуговування та розроблено способи підключення SoC-пам'яті.

Також, у роботі наведено вимоги щодо програмного забезпечення, яке створюється стосовно до завдань сервісного обслуговування систем SoC-пам'яті гнучкої автоматизованої системи.

СИСТЕМА НА КРИСТАЛІ, МІКРОСХЕМА ПАМ'ЯТІ, ІНФРАСТРУКТУРА СЕРВІСНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ, ІНСТРУКЦІЯ, ІДЕНТИФІКАЦІЯ, АРХІТЕКТУРА, СУПЕРВІЗОР, СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ЧАСУ, схема живлення.

abstract

The explanatory slip to bachelor work in volume 47 of sheets contains 8 figures and 21 of the references.

The work purpose is development of components an service infrastructure memory on crystal in flexible automated system.

The work plant is firmware in flexible automated system memory on crystal.

In bachelor qualifying work the components of service infrastructure firmware memory on crystal of a flexible automated system are developed.

In the first section of work the following theoretical stages are carried out: the total characteristic of systems on crystal is given and the modern lines of their development are outlined, the nomenclature of emitted SoC-memory is reduced.

In the second section of work the service system identification is generated, the instructions of service are composed, the component programming evaluations of SoC-memory are systematized, the problem of having voltage switching is solved during service and the connection modes of SoC-memory are developed.

Also, in work the software requirements the created with reference to the service tasks of SoC-memory systems in flexible automated system are reduced.

System on crystal, chip of memory, infrastructure of service, instruction, identification, architecture, supervisor, system of real time, circuit of a having voltage

перечень условных обозначений

ГАС – гибкая автоматизированная система

ИС – интегральная схема

ASIC – Application Specific Integrated Circuits

ASK – амплитудная модуляция

ASSP – Application Specific Standard Products

BPSK – двоичная фазовая модуляция

CSoC – Configurable System on a Chip

NRE – невозвращаемые затраты

PROM – programmable ROM

PSoC – Programmable System on a Chip

RFID – радиочастотная идентификация

RPROM – re-programmable ROM

Serial RTC – последовательные часы реального времени

SLI – System Level Integration

SoC – System on a Chip

SoPC – System on Programmable Chip

содержание

1. введение

2. 1. анализ технического задания

3. 1.1 Системы на кристалле. Общие представления

1.2 Современные тенденции развития

1.3 Номенклатура выпускаемой памяти на кристалле

2. разработка компонентов инфраструктуры сервисного обслуживания SoC-памяти ГАС

2.1 Принципы создания сервисного обслуживания систем на кристалле

2.2 Формирование системы сервисной идентификации SoC-памяти

2.3 Инструкции сервисного обслуживания SoC-памяти

2.4 Система сохранения параметров сервисного обслуживания

2.5 Составляющие оценки программирования SoC-памяти

2.5.1 Особенности бесконтактных микросхем памяти

2.5.2 Особенности супервизоров

2.6 Решение проблем переключения питающего напряжения в процессе сервисного обслуживания

2.7 Архитектура SoC-памяти

2.8 Корпус SoC-памяти

2.9 Система реального времени в SoC-памяти

2.10 Способы подключения SoC-памяти

3. программное обеспечение систем сервисного ОБСЛУЖИВАНИя soc-памяти

выводы

литературные источники

введение

В своем непрерывном развитии рынок микроэлектроники постоянно выдвигает все новые и более жесткие требования к появляющимся изделиям. Потребитель хочет получать быстродействующую, надежную и, в то же время, малогабаритную и малопотребляющую продукцию. Два этих противоречивых требования усугубляются тем, что микроэлектронные поколения очень быстро стареют, время морального износа исчисляется иногда месяцами. Поэтому особое внимание уделяется постоянному сокращению времени выхода на рынок новых изделий. Сроки, отводимые на разработку, проектирование, верификацию и выпуск в серию новых интегральных схем (ИС), стремятся сокращать всеми силами, не забывая при этом предъявлять повышенные требования к качеству самих ИС и их надежности.

Одним из способов разрешения данного противоречия стало создание заказных ИС с большим числом элементов и со сложной внутренней структурой, от которых требовались возможность гибкой специализации "под задачу" и кратчайшее время выхода на рынок. Такие заказные микросхемы класса Application Specific Integrated Circuits (ASIC) получили широкое распространение во всем мире, поскольку это было единственным приемлемым решением при реализации сложных изделий микроэлектроники для портативной и носимой аппаратуры.

Основным преимуществом заказных ИС является низкая стоимость конечного массового продукта. Поэтому, с постоянным совершенствованием технологического цикла производства микросхем снижаются и требования к минимальным заказам ASIC. Становится выгодно заказывать "свои" микросхемы даже для средних объемов производства, получая основную прибыль после реализации конечной продукции. При этом заказчик является владельцем как конечного продукта, так и заложенной в него идеи, и, следовательно, несет на себе всю тяжесть и ответственность принятия решения.

К сожалению, проекты на ASIC имеют свои недостатки: высокий уровень начальных невозвращаемых затрат (NRE), длительное время разработки и верификации а также значительные количества для минимального заказа партии готовых микросхем. Как результат, заказные ИС доступны только для конечных изделий при условии их большого тиража и длительного срока их активного использования. Требования к минимальному объему заказа микросхем ASIC зачастую превышают $500 тыс. в расчете на проект и на год. Проекты же с коротким временем их "жизни" (до морального старения), малых или средних объемов тиражности, требующих скорейшего выхода на рынок или частого обновления реализуемых стандартов или алгоритмов скорее всего не могут себе позволить быть реализованными в виде ASIC. Причем даже в случае, когда критерий "объем / цена" является для данной разработки приемлемым, любое изменение для исправления допущенной ошибки или для ее совершенствования оставит заказчика с большими складскими запасами, возможно, никому не нужных микросхем и запустит заново весь длительный цикл (не менее 4 – 6 месяцев) создания новой версии ASIC.

Данная проблема особенно актуальна для быстро эволюционирующих сегментов промышленности, таких как гибкие автоматизированные системы (ГАС) рынка. Очевидно, что здесь более предпочтительны программируемые, конфигурируемые решения в реализации ИС памяти, которые могут быть изменены как на стадии разработки, так и в стадии сервисного обслуживания.

Таким образом, целью бакалаврской работы – является разработка компонентов инфраструктуры сервисного обслуживания кристалла памяти ГАС.

Объектом работы – является встроенная в ГАС память на кристалле.

1. анализ технического задания

1. Системы на кристалле. Общие представления

Выражение "система на кристалле" не является, строго говоря, термином. Это понятие отражает общую тенденцию к повышению уровня интеграции за счет интеграции функций.

Под приборами класса "система на кристалле", в общем случае, понимаются приборы, на едином кристалле которых интегрированы процессор (процессоры, в т.ч. специализированные), некоторый объем памяти, ряд периферийных устройств и интерфейсов, т.е. максимум того, что необходимо для решения задач, поставленных перед системой.

Производительность приборов класса "система на кристалле" в значительной мере зависит от эффективности взаимодействия всех встроенных компонентов и от эффективности их взаимодействия с внешним, относительно прибора, миром. В первую очередь это связано с различием в быстродействии встроенных компонентов, в особенности организации интерфейсов.

1.2 Современные тенденции развития

В настоящее время значительная часть подобных конфигурируемых проектов разрабатывается в виде печатной платы как комбинация микросхем программируемой и жесткой логики, аналоговых блоков, микроконтроллеров, массивов памяти и фиксированных периферийных узлов (интерфейс Т1, АТМ, 10/100 PHY, видео/аудио кодеки и т.п.). Несмотря на то, что такие комбинированные решения позволяют достаточно быстро создавать разнообразные, быстро меняющиеся проекты, они не могут реально конкурировать с точки зрения производительности, энергопотребления, надежности и массогабаритных характеристик с монолитным решением – интегральной микросхемой системного уровня интеграции.

Таким образом, появились все предпосылки к реальному созданию коммерческих версий ИС нового поколения, сочетающих в себе преимущества традиционных заказных изделий класса ASIC, микросхем программируемой логики и интегрирующих широкий диапазон системных ресурсов для большей функциональности. Новые микросхемы был отнесены к группе изделий системного уровня интеграции SLI (System Level Integration), и до настоящего времени уровень SLI был реализован лишь в заказных микросхемах с фиксированной архитектурой, потому что это было единственным приемлемым технологическим решением.

Под интеграцией различных системных ресурсов здесь не следует понимать механистическое объединение отдельных систем, которыми могут быть (пусть и сколь угодно сложные, но в то же время типовые, стандартные) микропроцессоры, блоки памяти и периферийные узлы. Возможность сочетания различных типов электронных ячеек на площади одного кремниевого кристалла высвобождает новые потребительские качества выпускаемых микросхем, позволяет целенаправленно ориентировать новую продукцию на требуемые сегменты рынка, обеспечивая производителям современной электронной аппаратуры техническую и экономическую выгоду.

Реализованная на практике идея SLI оказалась настолько богатой, что сразу же нашла широкий отклик у многих мировых лидеров в производстве микроэлектронных изделий. Интеграция всех основных системных узлов на одной системно-ориентированной микросхеме обеспечивает повышение производительности, снижение энергопотребления, уменьшение цены конечного изделия в целом и позволяет выпускать малогабаритную продукцию. Все эти преимущества особенно важны в области ГАС, с точки зрения телекоммуникационных приложений портативной аппаратуре их сервисного обслуживания, а также в сетевых приложениях. Изделия нового поколения, выполняемые по идеологии SLI, стали называть "система на кристалле" – System on a Chip или SoC. И основным препятствием на пути активного внедрения микросхем SoC в массовое производство вплоть до начала 2000-х годов, были лишь технологические ограничения полупроводниковой промышленности.

Революционные изменения в технологии производства микроэлектронных изделий дали возможность комбинировать на одном кремниевом кристалле несколько разнородных типов электронных ячеек (CMOS+Flash, CMOS+EEPROM, SiGe/BiCMOS). Были выпущены первые интегральные заказные микросхемы ASIC, реализующие как цифровую, так и аналоговую обработку данных, в том числе и для радиочастотного диапазона).

Совершенствование технологического процесса позволило постоянно увеличивать количество интегрированных транзисторов в пределах одной и той же площади кремниевого кристалла. Тем не менее, оказалось невозможным полноценно использовать все преимущества этого увеличения без значительного удлинения временного цикла разработки проектов, особенно в связи с постоянно увеличивающейся сложностью последних.

Здесь же впервые встала и проблема дефицита высококвалифицированного инженерного труда, так как разработать современное заказное изделие микроэлектроники в кратчайшие сроки – очень непросто. Существенно обострилось и ранее дремавшее противоречие: с одной стороны, цены на конечные изделия должны быть как можно меньше; с другой – сложность микросхем должна быть как можно выше, а количество одновременно выполняемых ими функций – как можно больше. В значительной степени этому способствовало смещение рынка потребления в сторону сложной продукции массового спроса: Application Specific Standard Products (ASSP), а также активное влияние рынка телекоммуникаций, который развивается чрезвычайно быстро и требует реализации все более сложных и изощренных механизмов кодирования, передачи и обработки разнородных данных.

Таким образом, на сегодняшний день, сформировались все предпосылки к реальному созданию коммерческих, доступных версий микросхем SoC.

Многие фирмы-производители проводят, в настоящее время, активные исследования перспективности создания микросхем класса SoC различных архитектур. Несколько компаний уже реализовало свои идеи в конкретные семейства серийно выпускаемых ИС и продолжают работу в этом направлении. В результате можно сказать, что на рынок микроэлектроники действительно вышло новое поколение микросхем с возможно большим и перспективным будущим. Говорится об этом поколении уже много и всеми по-разному. При этом, к сожалению, нечетко поставлены акценты в терминологии, по-разному воспринимается сама концепция системы на кристалле, различаются подходы как к проектированию и производству самих ИС, так и к построению конечных проектов на этой новой элементной базе.

1.3 Номенклатура выпускаемой памяти на кристалле

Сформируем перечень различных микросхем памяти, обладающей уникальной программируемой технологией производства систем памяти на одном кристалле.

В настоящее время, разрабатываются и производятся, в промышленных масштабах, следующие виды микросхем памяти:

– EPROM – память с ультрафиолетовым стиранием и с однократным программированием, в том числе стандартные микросхемы памяти типа OTP и UV EPROM , усовершенствованные микросхемы памяти OTP и UV EPROM семейства Tiger Range, микросхемы нового семейства памяти FlexibleROM, разработаного для замены MaskROM, а также микросхемы памяти PROM и RPROM компании WSI (США), вошедшей в состав ST ;