x86構架的SoC及STPC的一種應用

時間：2024-06-08 10:10:28 理工畢業(yè)論文我要投稿

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x86構架的SoC及STPC的一種應用

摘要：講述x86構架的SoC的發(fā)展及近況，并描述一種基于STPC-Industrial芯片的網(wǎng)絡終端設備的設計與實現(xiàn)。這種網(wǎng)絡終端設備具有體積小、結構簡單、功能強、軟件適應性強的特點。

新世紀電子工程師們面臨的一個重要課題就是如何面對國民經(jīng)濟和社會生活的信息化挑戰(zhàn)。以網(wǎng)絡通信、軟件和微電子為主要標志的信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，既為我們提供了一個前所未有的發(fā)展機遇，也營造了一個難得的市場與產(chǎn)業(yè)環(huán)境。隨著電子工業(yè)中深亞微米、超深亞微米技術的突破，以往電子工程師們擅長的電路設備正在一步步被IC設計所取代。也正是由于這種小型化的趨勢，使得SoC（System on Chip）成為超大規(guī)模集成電路(VLSI)的發(fā)展趨勢和新世界集成電路的主流。

1 x86構架的SoC

對于計算機的核心—CPU來說，從應用的角度可將其分為主要的三類：x86 CPU、嵌入式CPU和其它高性能CPU。x86 CPU是指PC用的CPU，即x86體系結構的CPU，主要是Intel公司的CPU，也包括AMD和威盛（Cyrix）等公司與其兼容的CPU；嵌入式CPU是指應用了各種小型、專用信息設備里的CPU，主要是以低價格、低功耗為特征，著名的有ARM、MIPS等公司的CPU；其它高性能CPU是指用于于服務器和超級計算機中的高性能64位CPU，例如Alpha、UltraSparc、PowerPC等等。人們常說的“通用CPU”，一般是指x86 CPU。上述所謂“通用”或“專用”的分類都是不大嚴格的，例如ARM公司的CPU是“嵌入式CPU”，但它也非常通用；x86 CPU是“通用CPU”，但它也可以用在嵌入式設備上，而且現(xiàn)在x86 CPU的性能很高，在服務器上也有廣泛的應用。所以，這些分類都是相對的，只是在一定程序上反映這些CPU的特性。

SoC的出現(xiàn)，尤其是x86構架的SoC擴展了嵌入式系統(tǒng)應用領域，同時也推出了嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式軟件的發(fā)展，使得消費類電子產(chǎn)品的應用領域更加寬廣。實際上，目前SoC已經(jīng)成為整個IC技術發(fā)展的一個主要方向。現(xiàn)在，大家都在談論全球 PC市場發(fā)展速度的趨勢、談論所謂的“后PC時代”、談論信息家電。盡管2001年全球半導體產(chǎn)值將衰退20%以上，是半導體產(chǎn)業(yè)有史以來最大幅度的負增長，不過SoC技術的應用卻是有增無減。2000年約有40%的ASIC設計使用SoC技術，2001年有60%以上的ASIC設計使用SoC技術，顯然這并不是一個終結數(shù)字。

圖1 總體框圖

2 STPC

意法半導體公司（STMicroelectronics，簡稱ST）是最早充分認識到SoC技術對消費電子業(yè)意義的芯片制造廠商之一。正是由于ST具有敏銳的洞察力，當然不會放過兼容Intel x86 CPU的SoC市場。1995年，當ST的新風險組織（NVG）意識到越來越多的嵌入式應用需要構建PC結構的平臺，而ST也有能力和技術在單一芯片為用戶提供這樣的一個平臺時，STPC就誕生了。今天，STPC已經(jīng)能夠提供從486到PII級的、整合了芯片集的x86構架的SoC。

STPC高度綜合的x86 PC兼容SoC設備家族中的3個新設備是建立在0.25μm技術上的。該技術允許它們提供高度綜合、低能源消耗和低成本。它們是：STPC-Client、STPC-Customer II和STPC Industrial。其共有的功能如下：

*64位、133MHz x86兼容的CPU；

*8KB L1高速緩存；

*轉移率為720MB/s的64位SDRAM內存控制器；

*PC兼容的DMA、中斷、定時控制器；

*ISA和PCI總線控制器；

*總線控制EIDE控制器；

*JTAG測試端口。

每種STPC設備的目標都有不同類型的應用。

①STPC-Client。“無組織應用”的“服務器產(chǎn)品引擎”。典型的應用是帶有存儲器的網(wǎng)絡、防火墻、Web服務器、傳真服務器、打印服務器、家庭網(wǎng)關、路由器、PBX等。

STPC-Client增加的功能：

*16線通用I/O模塊。