Место БИС с программируемой структурой
· Курс «Информационные технологии
· в проектировании ЭВС»
· Лекция №9
· «Технологии проектирования ИСПС»
9. Место БИС с программируемой структурой в процессе создания современной аппаратуры
Проектирование стандартных ИС массового применения, как и проектирование заказными методами вообще, — удел крупных специализированных фирм. На долю системотехников приходятся главным образом другие разработки: цифровые устройства малой сложности на МИС и СИС, микропроцессорные системы для целей управления техническими объектами и технологическими процессами, малотиражная аппаратура либо прототипы систем на основе ИС с программируемой структурой.
Проектирование на основе МИС и СИС — наиболее традиционный процесс, в котором используются как эвристические подходы, так и формализованные методики. Проектировщик задает структуру устройства на базе своих знаний, идей и освоения опыта предшественников, а при определении функций отдельных блоков пользуется и формальными методами. Требуется знание функциональных возможностей ИС из выбранных наборов ИС, их свойств и параметров. В современных условиях, когда наблюдается тенденции снижения стоимости схем с программируемой структурой, следует ожидать замещения систем, построенных на МИС/СИС, на системы с ИСПС. При этом МИС/СИС останутся в тех фрагментах схемы, где требуются специфические характеристики (оптронная развязка, повышенное выходное напряжение и т. д.).
Рекомендуемые материалы
Микропроцессорная система создается в результате разработки комплекса программно-аппаратных средств. Проектирование аппаратной части сводится к компоновке системы из типовых модулей: центрального процессорного элемента, различных видов памяти, адаптеров, контроллеров и внешних устройств. Способы подключения модулей к шинам микропроцессорной системы, описания основных модулей, сведения о типах и методике их выбора, о методике их программирования и применения изложены в литературе [1]. Ключевой проблемой при проектировании микропроцессорных систем была и остается проблема разработки программного обеспечения.
Помимо проектирования микропроцессорных систем различного уровня и функционального назначения, львиной долей инженерных разработок аппаратуры в условиях современной России, по-видимому, явится использование схем с программируемой структурой как для создания автономных устройств, так и их применения в составе микропроцессорных систем. Более того, в соответствии с ростом возможностей построения систем на одном кристалле сами микропроцессорные системы могут оказаться одним из элементов, входящих в состав БИС с программируемой структурой. В подобной ситуации уже трудно определить — являются ли подобные СБИС программируемой логикой со встроенным микропроцессором или это МП-система со встроенной программируемой периферией. Также трудно провести четкую грань между проектированием собственно МП, проектированием его периферии и, тем более, проектированием связи между МП-ядром и периферией. Сведения о средствах и методике отладки ПО, входящего в состав SOPC, приведены в данной главе.
Целесообразность использования того или иного типа СпИС может определяться различными соображениями. Наиболее распространенной ситуацией оказывается случай, когда с целью обеспечения минимального времени выхода конечного изделия на рынок (time-to-market), производимые приборы на начальном этапе жизненного цикла изделия строятся на основе схем с программируемой структурой, затем (по мере готовности) продукция переводится на использование полузаказных БИС. На рис. 2.3 показана такая зависимость. Выбор типа полузаказных БИС (БМК или стандартные ячейки) может определяться необходимостью сокращения времени выпуска серийной продукции (time-to-silicon).
Ещё посмотрите лекцию "4 Вынос в натуру проектных отметок" по этой теме.
На рисунке также отражена ситуация, соответствующая случаю, когда на заключительных этапах жизненного цикла могут оказаться нецелесообразными заказы новых партий полузаказных БИС, а экономически обоснованным будет возврат к использованию ИСПС. Кроме соображений быстрого выхода на рынок, причиной ориентации первых опытных партий конечной продукции на использование ИСПС может служить простота корректировок внутренней конфигурации БИС по результатам эксплуатации опытной партии.
Достоинством применения БИС типа ИСПС, и в том числе типа SOPC, явяляется не только легкость корректировок как макетов, так и опытных партий продукции, но и определенная секретность разработок. В отличие от традиционной реализации на стандартных дискретных элементах, при воплощении системы на ИСПС структура ее оказывается невидимой, и этими соответственно затрудняется несанкционированное повторение разработок, а тем более выпуск их усовершенствованных вариантов.
Широкое внедрение БИС типа SOPC в настоящее время сдерживается не только и не столько экономическими соображениями (БИС пока относительно дороги), сколько издержками новизны (недостаточная подготовленность кадров, малое количество у разработчиков апробированных решений, недостаточное качество и количество методических и учебных материалов). В силу сказанного, отечественным разработчикам следует уделять особое внимание вопросам проектирования схем с программируемой структурой.
Дополнительная литература к лекции
1. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ-Петербург, 2000. – 528 с.
