System-on-a- chip ( SoC , sistema de un solo chip ; en inglés System-on-a-Chip, SoC ) es un circuito electrónico que realiza las funciones de un dispositivo completo (por ejemplo, una computadora ) y está ubicado en un circuito integrado único .
Dependiendo del propósito, puede operar tanto señales digitales como analógicas, de analógico a digital, así como frecuencias de radio. Normalmente se utiliza en sistemas portátiles e integrados .
Si no es posible colocar todos los circuitos necesarios en un cristal semiconductor, se utiliza un esquema de varios cristales colocados en un solo paquete (Ing. System in a package , SiP). SoC se considera un diseño más rentable, ya que le permite aumentar el porcentaje de dispositivos adecuados en la fabricación y simplificar el diseño de la carcasa.
Un SoC típico contiene:
Los SOC programables a menudo también incluyen bloques de matriz lógica programable: los PLA y los SOC de analógico a digital programables también incluyen bloques analógicos programables.
Los bloques se pueden conectar mediante un bus propietario o un diseño estándar como AMBA [1] en chips ARM . Si el chip tiene un controlador de acceso directo a la memoria ( DMA ), entonces se puede usar para ingresar datos a alta velocidad desde dispositivos externos directamente en la memoria del chip, sin pasar por el núcleo del procesador.
Para el funcionamiento del sistema, el software no es menos importante que el hardware. El desarrollo suele llevarse a cabo en paralelo. La parte de hardware se ensambla a partir de bloques estándar depurados; para ensamblar la parte de software, se utilizan subrutinas preparadas para configurar los bloques correspondientes, que implementan los procedimientos y funciones necesarios, que a menudo se denominan "controladores" en la literatura en idioma inglés . Se utilizan herramientas de automatización de desarrollo CAD y shells de software integrados .
Para asegurarse de que la combinación de bloques creada funcione correctamente, los controladores y el programa se cargan en el emulador de hardware ( un chip de circuito programable , FPGA ). También se requiere establecer la ubicación de los bloques y desarrollar comunicaciones entre bloques.
Antes de ponerlo en producción, se prueba la corrección del hardware utilizando los lenguajes Verilog y VHDL , y para circuitos más complejos, SystemVerilog , SystemC , e y OpenVera . Hasta el 70% del esfuerzo total de desarrollo se gasta en esta etapa.
Los SoC consumen menos energía, cuestan menos y funcionan de manera más confiable que los conjuntos de chips con la misma funcionalidad. Menos carcasas simplifica la instalación. Sin embargo, diseñar y depurar un sistema en un chip grande y complejo es más costoso que una serie de pequeños.
Al diseñar sistemas en un chip, debe resolver el problema de los retrasos y la desincronización de la señal. Esto es especialmente importante en la formación de estructuras de red. La forma más prometedora de resolver este problema es el uso de redes inalámbricas en un chip (Wireless network-on-chip, WNOC), que superará las limitaciones de las redes clásicas y proporcionará comunicación entre los componentes del microcircuito a nanoescala y el nivel macro. [2] .
| Tecnologías de procesadores digitales | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Arquitectura | |||||||||
| Set de instrucciones arquitectura | |||||||||
| palabra maquina | |||||||||
| Paralelismo |
| ||||||||
| Implementaciones | |||||||||
| Componentes | |||||||||
| Administración de energía | |||||||||
| Computadoras de placa única | |
|---|---|