数字IC学习笔记(三)

发布于:2025-06-26 ⋅ 阅读:(14) ⋅ 点赞:(0)


1,片上系统级芯片SoC

SoC(System on Chip,片上系统)由处理器,总线和外围设备组成的一个微型系统级的芯片;

  • 中央处理器(Central Processing Unit,CPU):负责控制各个模块进行工作,相当于芯片大脑;(如51单片机,RISC-V,ARM架构等)
  • 总线(Bus):就是一根根连接线,通过规定的格式,向各个外围设备传递CPU的指令;其采用的格式被称为总线协议(如 AXI,AHB,APB等)
  • 外围设备(Peripheral)负责辅助CPU工作的一些器件(如通信外设:USB、UART等;存储外设:SRAM,ROM等;功能外设:ADC、DAC等)

需要注意的是,很多时候并没有严格的划分界限。比如,VPU(Video Processing Unit,视频处理单元)在高性能 SoC中,VPU 常与 CPU并列,作为核心计算单元存在,不视为外设,但在一些低功耗SoC 中,VPU 可能作为专用功能外设存在。

2,CPU简介

CPU结构参考资料【2】,CPU底层只会执行一些简单二进制命令,需要编译器将程序员写的高级语言(C,C++)等转换为二进制机器码,送给CPU执行。

3,存储器类型

  • ROM (Read-Only Memory):存储的数据不能被随意更改,仅支持读取;一般用于存储上电后启动程序(Boot,Bootrom)
  • NVM(Non-Volatile Memory) : 可读可写,掉电后内容不丢失,用于存储一些软件或者资料(硬盘,如FLash,EEPROM等)
  • RAM(Random Access Memory): 可读可写,用于存储缓存的中间数据(内存条),掉电后内容会丢失
    • SRAM (Static Random Access Memory):依靠触发器电路的稳定状态存储数据,无需刷新芯片开发中常用,用于存储运算中间数据,但成本较高;
    • DRAM(Dynamic Random Access Memory):成本较低,但需要控制器不断刷新来维持存储的数据
      • SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)通过时钟同步机制解决了异步 DRAM 的时序混乱问题。
        • DDR(Double Data Rate SDRAM)双边沿触发,在时钟信号的上升沿和下降沿均传输数据,速度更快
类型 带宽 延迟 刷新机制
SRAM 高速 极低 无需刷新
DRAM 低速 手动刷新
SDRAM 中速 自动刷新
DDR SDRAM 中速 自动刷新

4,参考资料

【1】什么是SOC芯片?-知乎

【2】从0到1设计一台计算机-哔哩哔哩


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