Программируемые системы на кристалле Psoc

Систе́ма на криста́лле (СнК), однокриста́льная систе́ма (англ. System-on-a-Chip, SoC (произносится как "эс-оу-си")) — в микроэлектронике — электронная схема, выполняющая функции целого устройства (например, компьютера) и размещенная на одной интегральной схеме.

В зависимости от назначения она может оперировать как цифровыми сигналами, так и аналоговыми, аналого-цифровыми, а также частотами радиодиапазона. Как правило, применяются в портативных и встраиваемых системах.

Если разместить все необходимые цепи на одном полупроводниковом кристалле не удается, применяется схема из нескольких кристаллов, помещенных в единый корпус (англ. System in a package, SiP). SoC считается более выгодной конструкцией, так как позволяет увеличить процент годных устройств при изготовлении и упростить конструкцию корпуса.

Типичная SoC содержит:

один или несколько микроконтроллеров, микропроцессоров или ядер цифровой обработки сигналов (DSP). SoC, содержащий несколько процессоров, называют многопроцессорной системой на кристалле (MPSoC).

банк памяти, состоящий из модулей ПЗУ, ОЗУ, ППЗУ или флеш.

источники опорной частоты, например, кварцевые резонаторы и схемы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты),

таймеры, счётчики, цепи задержки после включения,

блоки, реализующие стандартные интерфейсы для подключения внешних устройств: USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI.

блоки цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.

регуляторы напряжения и стабилизаторы питания.

В программируемые SOC часто входят также блоки программируемых логических матриц — ПЛМ; а в программируемые аналого-цифровые SOC — еще и программируемые аналоговые блоки. Блоки могут быть соединены с помощью шины собственной разработки или стандартной конструкции.

Системы-на-кристалле потребляют меньше энергии, стоят дешевле и работают надёжнее, чем наборы микросхем с той же функциональностью. Меньшее количество корпусов упрощает монтаж. Тем не менее, проектирование и отладка одной большой и сложной системы на кристалле оказывается более дорогим процессом, чем серии из маленьких.

Плисы. Архитектура, применение, программирования.

Программи́руемая логи́ческая интегра́льная схе́ма (ПЛИС, англ. programmable logic device, PLD) — электронный компонент, используемый для создания цифровых интегральных схем. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования (проектирования). Для программирования используются программатор и IDE (отладочная среда), позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства в виде принципиальной электрической схемы или программы на специальных языках описания аппаратуры: Verilog, VHDL, AHDL и др. Альтернативой ПЛИС являются программируемые логические контроллеры (ПЛК);

Некоторые производители для своих ПЛИС предлагают программные процессоры, которые можно модифицировать под конкретную задачу, а затем встроить в ПЛИС. Тем самым:

1) обеспечивается увеличение свободного места на печатной плате (возможность уменьшения размеров платы);

2) упрощается проектирование самой ПЛИС;

3) увеличивается быстродействие ПЛИС.

ПЛИС широко используется для построения различных по сложности и по возможностям цифровых устройств, например:

1) устройств с большим количеством портов ввода-вывода (бывают ПЛИС с более чем 1000 выводов («пинов»));

2) устройств, выполняющих цифровую обработку сигнала (ЦОС);

3) цифровой видеоаудиоаппаратуры;

4) устройств, выполняющих передачу данных на высокой скорости;

5) устройств, предназначенных для проектирования и прототипирования интегральных схем специального назначения (ASIC);

6) устройств, выполняющих роль мостов (коммутаторов) между системами с различной логикой и напряжением питания;

7) реализаций нейрочипов;

Типы ПЛИС:

1) PAL (англ. programmable array logic) — программируемый массив (матрица) логики.

2) GAL (англ. gate array logic) — это ПЛИС, имеющие программируемую матрицу «И» и фиксированную матрицу «ИЛИ».

3) CPLD (англ. complex programmable logic device) содержат относительно крупные программируемые логические блоки — макроячейки, соединённые с внешними выводами и внутренними шинами.