SoC设计第10章

高级片上系统设计知到章节测试答案智慧树2023年最新上海电力大学第一章测试1.SoC是一种单硅芯片，可用于实现整个系统的功能参考答案:对2.SoC的缺点有哪些？参考答案:复杂的设计过程3.以下哪项陈述不正确？参考答案:SoC通常用于基本嵌入式应用，而MCU 用于智能手机等复杂应用;MCU 能够运行多个操作系统，而 SoC 通常不具有此功能4.在 SoC 设计过程中，包含以下哪些阶段？参考答案:软件模拟;布线;综合5.SoC 的基本组件包含哪些参考答案:系统总线;CPU;系统外设和协处理器第二章测试1.ZYNQ-7000系列FPGA通常采用Vivado软件进行电路设计参考答案:对2.PS的全称是Processing System参考答案:对3.本次实验不仅使用了ZYNQ-7000中的PS部分，还使用了PL部分参考答案:错4.本次实验中用到的PS部分的组件包括哪些参考答案:DDR3控制器;UART;ARM Cortex A9 核5.xc7z010clg400-1中的400表示什么意思参考答案:芯片封装的400个对外引脚第三章测试1.以下哪些是系统总线的功能？参考答案:将 ALU 单元连接到寄存器;控制处理器和内存块之间的数据传输;为控制信号提供临时缓冲器2.SoC 的以下哪些特性通常受其总线设计的影响？参考答案:功耗;可靠性;性能3.以下哪些 AMBA 总线系列用于与外围设备的通信？参考答案:APB4.AMBA 是芯片总线标准架构中应用最广泛的技术之一参考答案:对5.AXI4-Lite 是 AXI4 接口的轻量级变体，其数据位宽度限制为 16 位参考答案:错第四章测试1.IP在Vivado中指具有知识产权的具有一定电路功能的设计模块参考答案:对2.GPIO的全称是：General Processing I/O.参考答案:错3.32b GP AXI Master Ports是将PS部分模块作为master参考答案:对4.本次实验中用到的时钟是哪个部分提供的参考答案:PS5.本次实验需要生成Bitstream的原因是什么参考答案:因为用到了PL部分的FPGA第五章测试1.片上内存过小，会导致SoC的性能降低。

第1章绪论1.1 概述微电子技术与计算机技术的发展历史是一个不断创新的过程，这种创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。

每一项创新都能开拓出一个新的领域，带来新的巨大的市场，对我们的生产、生活方式产生重大的影响。

自集成电路发明以后，集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的Gordon EMoore 1965年预言的摩尔定律，即每隔3年集成度增加4倍，特征尺寸缩小1.4倍。

在集成电路（IC）发展初期，电路设计都是从器件的物理版图设计入手。

后来出现了集成电路单元库（Cell-Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，极大地推动了IC产业的发展。

不过，集成电路只有安装在整机系统中才能发挥它的作用。

IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。

尽管IC的速度可以很高，功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。

随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高。

传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。

同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，整个系统已可以集成在一个芯片上。

目前已经可以在一个芯片上集成108～109个晶体管。

SOC（System on Chip：片上系统）就是在这种条件下应运而生的。

SOC从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路，直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能。

SOC的设计以IP核为基础，以分层次的硬件描述语言为系统功能和结构的主要描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行。

研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，因而可以在同样的工艺技术条件下，实现更高性能的系统指标。

SOC技术，也大大促进了软硬件协同设计及计算机系统设计自动化的发展。

soc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握soc（社会学科）基本概念，如社会结构、文化差异和社会制度等；2. 学生能够描述并分析我国及世界各地的社会现象，了解不同文化背景下的社会行为规范；3. 学生能够运用所学知识，对现实生活中的社会问题进行思考，提出合理的观点和建议。

技能目标：1. 学生通过小组合作、讨论等方式，提高沟通协作能力；2. 学生能够运用批判性思维，对社会现象进行分析和评价；3. 学生掌握基本的社会调查方法，能够独立完成简单的调查报告。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对社会学科的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的社会责任感和公民意识，使其关注社会问题，积极参与社会公益活动；3. 培养学生的包容性和尊重多元文化的态度，使其形成正确的价值观。

本课程针对年级特点，结合学科性质，注重培养学生的实践能力和综合素质。

课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握基础知识，提高分析问题和解决问题的能力，同时培养其情感态度价值观，使其成为具有社会责任感和创新精神的优秀学子。

二、教学内容1. 社会结构：介绍社会阶层、家庭、社会组织等基本概念，分析其功能和作用。

教材章节：第一章《社会学的基本概念》内容列举：社会阶层的形成与功能；家庭结构与功能；社会组织类型及作用。

2. 文化差异：探讨世界各地的文化现象，分析文化差异的原因及其影响。

教材章节：第二章《文化人类学》内容列举：文化概念及其分类；文化差异的表现与原因；跨文化交流的意义与挑战。

3. 社会制度：讲解社会制度的基本类型，分析其对个体和社会的影响。

教材章节：第三章《社会制度》内容列举：社会制度的定义与功能；现代社会制度类型及运作机制；社会制度的变革与影响。

4. 社会问题：探讨现实生活中的社会问题，分析其原因、影响及解决办法。

教材章节：第四章《社会问题》内容列举：社会问题的概念与分类；我国当前的主要社会问题；解决社会问题的策略与方法。

5. 社会调查方法：介绍社会调查的基本方法，培养学生实际操作能力。

第1 章SoC 简介近10 年来，无论是消费类产品如电视、录像机，还是通信类产品如电话、网络设备，这些产品的核心部分都开始采用芯片作为它们的“功能中枢”，这一切都是以嵌入式系统技术得到飞速发展作为基础的。

SoC (System on Chip，片上系统) 是ASIC(Application Specific Integrated Circuits) 设计方法学中的新技术，是指以嵌入式系统为核心，以IP 复用技术为基础，集软、硬件于一体，并追求产品系统最大包容的集成芯片。

狭意些理解，可以将它翻译为“系统集成芯片”，指在一个芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O 等功能，包含嵌入软件及整个系统的全部内容；广义些理解，可以将它翻译为“系统芯片集成”，指一种芯片设计技术，可以实现从确定系统功能开始，到软硬件划分，并完成设计的整个过程。

1.1 SoC1.1.1 SoC 概述SoC 最早出现在20 世纪90 年代中期，1994 年MOTOROLA 公司发布的Flex CoreTM 系统，用来制作基于68000TM 和Power PCTM 的定制微处理器。

1995 年，LSILogic 公司为SONY 公司设计的SoC，可能是基于IP ( Intellectual Property)核进行SoC 设计的最早报道。

由于SoC 可以利用已有的设计，显著地提高设计效率，因此发展非常迅速。

SoC 是市场和技术共同推动的结果。

从市场层面上看，人们对集成系统的需求也在提高。

计算机、通信、消费类电子产品及军事等领域都需要集成电路。

例如，在军舰、战车、飞机、导弹和航天器中集成电路的成本分别占到总成本SOC 设计初级培训（Altera篇）2的22％、24％、33％、45％和66％。

随着通讯行业的迅猛发展和信息家电的迅速普及，迫使集成电路产商不断发展IC 新品种，扩大IC 规模，增强IC 性能，提高IC 的上市时间(Time to maeket) ，同时还需要实现品种的通用性和标准化，以利于批量生产，降低成本。

“微处理器系统结构与嵌入式系统设计”第一章习题解答1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片1.3 阐述摩尔定律。

每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。

1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。

IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。

它有软核、硬核和固核三种实现形式。

1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。

特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。

2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。

3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。

4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。

①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中；②要求高质量、高可靠性的软件代码；③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。

5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。

6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

第二章习题答案2.2 完成下列逻辑运算（1）101+1.01 = 110.01（2）1010.001-10.1 = 111.101（3）-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1（4）10.1101-1.1001 = 1.01（5）110011/11 = 10001（6）(-101.01)/(-0.1) = 1010.12.3 完成下列逻辑运算（1）1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101（2）1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001（3）1010 1011⊕0001 1100 = 1011 01112.4 选择题（1）下列无符号数中最小的数是( A )。

《现代电子设计技术》课程要点归纳第1章概述1 SOPC名词解释2 VHDL名词解释：Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language超高速集成电路硬件描述语言3 集成电路发展的6个阶段：晶体管，小规模集成电路（SSI），中规模集成电路(MSI)，大规模集成电路（LSI），超大规模集成电路(VSLI)，片上可编程系统(SOC)4 片上系统（SOC）基本概念：SoC (System on Chip,片上系统) 是ASIC(Application Specific IntegratedCircuits) 设计方法学中的新技术,是指以嵌入式系统为核心,以IP 复用技术为基础,集软、硬件于一体,并追求产品系统最大包容的集成芯片.狭意些理解,可以将它翻译为“系统集成芯片”,指在一个芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O 等功能,包含嵌入软件及整个系统的全部内容;广义些理解,可以将它翻译为“系统芯片集成”,指一种芯片设计技术,可以实现从确定系统功能开始,到软硬件划分,并完成设计的整个过程.5 SOC设计方法学中的系统集成芯片技术包括的三个方面：设计重用技术，软硬件协同设计技术，纳米级电路设计技术6 SOC设计重用技术的概念、特点、构成及要求：主要指的是IP重用技术，重用预先设计并经验证的模块（可从第三方获得），以达到缩短设计周期、加快投入市场的目的；它由IP的设计和IP的使用两个部分构成，要求所设计的IP可重用、可配置和可升级，目标是IP能即插即用。

7 软硬协同技术的概念及其构成：一般来说，面向SOC的软硬件协同设计理论是从一个给定的系统描述着手，通过有效地分析系统任务和所需的资源，采用一系列变换方法并遵循特定的准则自动生成符合系统功能要求、符合系统约束的硬件和软件架构。

软硬协同主要包括系统描述、软硬件划分、软硬件协同综合以及软硬件协同模拟与验证。

《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》教学大纲教案课程英文名称：Microcomputer System Theory and Embedded System Design课程代码：E0130340 学时数：64 学分数：4课程类型：学科基础课程适用学科专业：工学，仪器仪表类、电气类、电子信息类、自动化类、计算机类各专业以及机械类、测绘类、航空航天类、能源动力类、交通运输类、生物医疗工程类各相关专业先修课程：数字逻辑设计及应用，高级语言程序设计，软件技术基础执笔者：编写日期：审核人：一、课程简介本课程是工学电子电气信息工程及相关专业的学科基础课程，与实践类课程《微处理器系统与嵌入式系统综合设计》（课程代码：K0175010）互为配套课程。

本课程在阐述通用微处理器系统的架构、组成及工作原理的基础上，介绍了基于ARM CPU的、现代嵌入式微系统的设计与实现技术。

课程全面涵盖了微处理器、存储器、总线及接口等计算机子系统，重点体现了嵌入式系统/片上系统中硬件电路和软件程序的协同工作原理与设计方法，具体讲述了微处理器中数据通路、控制部件及指令的实现技术、分层存储器设计技术、输入/输出接口控制技术，以及ARM微处理器程序设计技术、异常处理技术，嵌入式系统引导程序设计、接口驱动程序设计及操作系统移植等内容。

This course is a basic subject-centered course in electrical and electronic information engineering and other related specialties. It will be helpful to understand the knowledge of the co-requisite experimental course K0175010 - Microprocessor and Embedded System Laboratory.The architecture, organization and operation principles of general-purpose microprocessor systems will be elaborated, as well as the design and implementation technology for current embedded microsystems based on ARM CPU. The subsystems in a computer, including microprocessor, memories, buses, input/output interfaces and others, will be completely involved. The primary goal of this course is to studying the cooperated relationship between the hardware and software in an embedded system or a System-on-Chip, by discussing in detail on the design method for data path and the controller inside CPU, the implementation technology for hierarchy storage system, the control mode for peripherals, and the program skill for APPs, exception handlers, boot codes, drivers and operating system transplantation, and so on.二、课程目标本课程旨在培养学生深入理解微处理器芯片与嵌入式系统的架构、组成及工作原理，熟练掌握现代嵌入式微系统中硬件电路和软件程序的基本分析、设计与实现方法。

soc课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握XX学科的基本概念、原理和方法，能够运用所学知识解决实际问题。

具体来说，知识目标包括：了解XX学科的基本概念和原理，掌握XX学科的基本方法，了解XX学科的发展趋势。

技能目标包括：能够运用XX学科的基本方法分析问题和解决问题，能够运用XX学科的知识进行创新性研究。

情感态度价值观目标包括：形成对XX学科的兴趣和热情，培养科学精神和探索精神，增强社会责任感和使命感。

二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括XX学科的基本概念、原理和方法。

具体来说，教学大纲如下：第一章：XX学科的基本概念和原理1.1 XX学科的定义和发展历程1.2 XX学科的基本原理1.3 XX学科的基本概念第二章：XX学科的基本方法2.1 XX学科方法的含义和特点2.2 XX学科的基本研究方法2.3 XX学科方法的应用案例第三章：XX学科知识的应用3.1 XX学科在实际问题中的应用3.2 XX学科在创新性研究中的应用3.3 XX学科在解决社会问题中的应用三、教学方法为了实现课程目标，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

具体来说：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生了解和掌握XX学科的基本概念、原理和方法。

2.讨论法：通过分组讨论，培养学生的思考能力和团队协作能力。

3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解XX学科知识在实际问题中的应用。

4.实验法：通过实验操作，培养学生的动手能力和实践能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的XX学科教材，作为学生学习的主要参考资料。

2.参考书：推荐学生阅读相关的XX学科参考书籍，拓展知识面。

3.多媒体资料：制作教学PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。

4.实验设备：准备必要的实验设备，为学生提供动手实践的机会。

五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观地评价学生的学习成果。