Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
реализации проекта влияет совокупность свойств. Основные соображения
можно пояснить с позиций экономики, обратившись к формуле стоимости ИС,
которая производится с использованием освоенного технологического
процесса:
С = С + С /N,
ис тг пр
где С - стоимость изготовления ИС (стоимость кристалла и других
материалов, стоимость технологических операций по изготовлению ИС,
контрольных испытаний); затраты на изготовление относятся к каждой ИС, т.
е. повторяются столько раз, сколько ИС будет произведено; С , - стоимость
проектирования ИС, т. е. однократные затраты для данного типа ИС; iV-
объем производства (тиражность), т. е. число ИС, которое будет
произведено.
Стоимость проектирования БИС/СБИС велика и может достигать сотен
миллионов долларов. Для дорогостоящих вариантов проектирования БИС/СБИС
производство становится рентабельным только при большом объеме их продаж.
Затраты Сп> и Стг находятся во взаимосвязи. Рост затрат на
проектирование, как правило, ведет к снижению Ciuf, поскольку, чем
совершеннее проект, тем рациональнее используется площадь кристалла и
другие его ресурсы. Отсюда видно, что выигрыш по экономичности могут
получать те или иные типы СпИС в зависимости от тиражно-сти их
производства N и сложности.
Применительно к микросхемам программируемой логики справедливы следующие
положения. Простые устройства со сложностью в сотни эквивалентных
вентилей целесообразно реализовывать на PLD (PAL, GAL, PLA). При росте
сложности проекта естественен переход kFPGAh CPLD, если тиражность ИС
сравнительно невелика. Росттиражно-сти (приблизительно свыше десятков
тысяч) ведет к преимуществам реализаций на БМК, так как стоимость
изготовления небольшого числа шаблонов для создания межсоединений
разложится на большое число микросхем, а стоимость изготовления каждой ИС
уменьшится благодаря исключению из схемы схем программируемых связей и
средств их программирования.
При еще большей тиражности выгодным оказывается метод стандартных ячеек,
позволяющий дополнительно улучшить параметры схемы, плотнее разместить ее
элементы на кристалле, т. е. уменьшить Стг и улучшить быстродействие. При
этом слагаемое С /N в формуле стоимости ИС не окажется слишком большим
благодаря большой величине N, хотя необходимость проектировать весь
комплект шаблонов для технологических процессов приводит к большим
затратам С .
Полностью заказное проектирование для СпИС не характерно. Оно стоит
настолько дорого, что применяется практически только для создания
стандартных БИС/СБИС массового производства. Например, проектирование
первого 32-разрядного микропроцессора обошлось в свое время в 140 млн
долл., а ЗУ емкостью в 1 Мбит- в 395 млн долл.
Диаграмма областей целесообразного применения разных типов СпИС в
зависимости от их сложности и тиражности приведена на рис. 8.2.
Интересно отметить, что ведущая компьютерная фирма IBM использует
методологию проектирования смешанного типа БМК/СЯ (Gate-Array/Standard
Cell Intermix), размещая в одной СБИС области, выполненные по методу
стандартных ячеек СЯ и по методу БМК. Более плотные и быстродействующие
схемы типа СЯ используются в критических трактах обработки сигналов,
остальная площадь занимается транзисторами БМК.
829
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МПС
Уровень интег-
производ-ства. шт
Рис. 8.2. Диафамма областей целесообразного применения различных типов
специализированных БИС/СБИС
8.1.4. МЕСТО БИС С ПРОГРАММИРУЕМЫМИ СВОЙСТВАМИ В ПРОЦЕССЕ СОЗДАНИЯ
СОВРЕМЕННОЙ АППАРАТУРЫ
Проектирование стандартных ИС массового производства, как и
проектирование заказными методами вообще - удел крупных
специализированных фирм. На долю системотехников приходятся главным
образом другие разработки: цифровые устройства малой сложности на МИС и
СИС, микропроцессорные системы для целей управления техническими
объектами и технологическими процессами, малотиражная аппаратура либо
прототипы систем на основе ИС программируемой логики.
Проектирование на основе МИС, СИС - наиболее традиционный процесс, в
котором используются как эвристические подходы, так и формализованные
методики. Проектировщик задает структуру устройства на базе своих знаний,
идей и освоения опыта предшественников, а при определении функций
отдельных блоков пользуется и формальными методами. Требуется знание
типовых функциональных узлов, их свойств и параметров. В современных
условиях (тенденции снижения стоимости схем с программируемой структурой)
следует ожидать замещения систем, построенных на МИС/СИС, на БИС
программируемой логики.
Микропроцессорная система создается в результате разработки комплекса
программно-аппаратных средств. Разработка аппаратной части сводится к
компоновке системы из типовых модулей: центрального процессорного
элемента, различных видов памяти, адаптеров, контроллеров и внешних
устройств. Способы подключения модулей к шинам микропроцессорной системы,
описания основных модулей, сведения о типах и методике их выбора,
