Система на кристалле ZFx86.|
В. Ломакин Система на кристалле ZFx86Новая разработка фирмы ZF Micro Devices ZFx86, состоящая из центрального процессора x86 архитектуры и подсистемы периферии, интегрированных на один кристалл, является представителем современного, эффективно развивающегося класса микросхем высокой степени интеграции - систем на кристалле (System оn Chip - SoC). ZFx86 требует минимального числа внешних компонентов для построения необходимого пользователю устройства. При проектировании системы на кристалле ZFx86 инженеры компании ZF Micro Devices стремились создать недорогой полностью х86-совместимый однокристальный компьютер. Структурная схема ZFx86 приведена на рис. 1. Рисунок 1. Структурная схема ZFx86
32-бит процессорZFx86 содержит 32-бит микропроцессор 586 FP DX, производимый фирмой Cyrix. Процессорное ядро содержит 8 Кбайт кэш-памяти, которая конфигурируется для работы в режиме сквозной и обратной записи. Режим обратной записи исключает ненужные циклы записи во внешнюю память, что повышает общую производительность процессора. Процессор поддерживает 8-, 16- и 32-бит типы данных и работает в реальном, виртуальном 8086 и в защищ╦нном режимах. Центральный процессор способен адресовать 256 Мбайт физической памяти, используя 32-бит шину c режимом пакетного доступа. Инструкции с плавающей точкой выполняются параллельно, при помощи математического сопроцессора. Структурная схема центрального процессора приведена на рис. 2. Рисунок 2. Структурная схема центрального процессора
North BridgeБлок North Bridge традиционно присутствует в архитектуре процессоров Pentium класса. North Bridge реализован на PC87750 PCI системном контроллере, разработанном для процессоров класса Pentium. Блок-схема North Bridge приведена на рис. 3. Рисунок 3. Блок-схема North Bridge
North Bridge обеспечивает интерфейс центрального процессора с остальными ресурсами кристалла и организует циклы работы внутренней системной шины кристалла. Одной из основных задач North Bridge является управление SDRAM-памятью. На сегодняшний день SDRAM-память является более предпочтительной, чем EDO и Fast Page Mode память, так как, во-первых, SDRAM-память более быстродействующая, чем EDO и Fast Page Mode DRAM, а во-вторых, EDO и Fast Page Mode память стремительно устаревают, и в скором времени возникнут проблемы с их покупкой, поэтому ZF остановил свой выбор на SDRAM-памяти. ZFx86 имеет 4 банка памяти с общим объ╦мом 256 МБайт. Одним из важных преимуществ ZFx86, по сравнению с аналогичной продукцией фирм-конкурентов, является то, что SDRAM-контроллер в ZFx86 поддерживает 16- и 32-бит шины DRAM. Это сделано потому, что большинство продаваемых сегодня на рынке микросхем памяти DRAM имееют 16-бит организацию. В то же время, процеcсоры других производителей (MediaGX фирмы NATIONAL SEMICONDUCTOR, Pentium фирмы INTEL и STPC фирмы ST Microelectronics) имеют 64-бит шину DRAM. Для приложений, требующих компактный встраиваемый контроллер с небольшим объ╦мом памяти, решение на базе ZFx86 позволит сэкономить 30√40$. North Bridge также осуществляет арбитраж шины PCI и определяет, какое устройство будет управлять этой шиной. North Bridge поддерживает три внешних устройства и два внутренних (это CPU и South Bridge). North Bridge поддерживает режим управления энергопотребления, формируемый модулем South Bridge. South BridgeМодуль South Bridge является улучшенным PCI-ISA-мостом, обеспечивая ISA/AT-функционирование. Структура модуля приведена на рис. 4. Рисунок 4. Структура модуля South Bridge
South Bridge стыкуется с системным контроллером North Bridge по внутренней шине FRONT PCI и организует системный PCI-интерфейс, обеспечивая внешнюю шину PCI (Back Side PCI). Модуль содержит IDE-контроллер, поддерживающей до четыр╦х ATA-совместимых устройств, USB хост-контроллер на два порта (совместим со спецификацией USB1.1). IDE- и USB-контроллеры поддерживают режим PCI bus mastering и стыкуются с быстродействующей PCI-шиной, обеспечивая высокопроизводительную работу системы со скоростной периферией. Интегрированная подсистема ввода/вывода содержит:
В табл. 1 приведены интерфейсы, реализованные в ZFx86.
Система ZFx86 является AT-совместимой, что достигается наличием на кристалле следующих компонентов:
Модуль South Bridge выполняет функции контроля энергопотребления системы на кристалле ZFx86. ZF Логика - ZFLСистема на кристалле ZFx86 содержит блок ZFL, который реализует набор дополнительных функций. Внутри кристалла блок ZFL стыкуется с ISA-шиной. ZFL реализует управление внешней памятью (ОЗУ и ПЗУ) и внешними устройствами ввода/вывода, подключенными к ISA-шине. ZFL содержит Watchdog-таймер, один канал ШИМ-генератора, который позволяет реализовать управление постоянным напряжением, что требуется для питания LCD с подсветкой. Кроме этого, в состав ZFL входит Bootstrap-регистр (доступный только для чтения), содержащий 24 сигнала с ISA-шины, который хранит конфигурационные данные системы. Система тактирования ZFx86 предствалена в табл. 2. Таблица 2. Система тактирования ZFx86
ZTAG и BURНа кристалле ZFx86 содержится специальная область памяти (BUR - BIOS Update ROM), предназначенная для обновления содержимого FLASH ПЗУ, содержащего BIOS. Память BUR содержит минимально необходимый код для считывания данных из внешнего источника в процессор ZFx86 для последующей записи данных во FLASH. Соединение чипа ZFx86 и внешнего источника данных может быть осуществлено, используя специально разработанный Z-TAG-интерфейс, или через последовательный порт, что позволяет реализовать управление процессом обновления программ с удал╦нного терминала. Интегрированная среда разработкиИнтегрированная среда разработки IDS для ZFx86 представляет собой отладочную плату ATX-формата с видеокартой и сетевой картой. Комплект IDS содержит:
Часто задаваемые вопросы по архитектуре ZFx86Почему в качестве центрального процессора в составе ZFx86 используется CYRIX 586 FP DX, а не Pentium? Использование Pentium в качестве центрального процессора, во-первых, усложняет систему, а во-вторых, увеличивает стоимость системы на кристалле. CYRIX 586 FP DX является по сути улучшенным 486/133-ядром. Архитектура, использующая 486/133 ядро с шинами PCI и ISA и разв╦рнутой системой ввода/вывода, является оптимальной для реализации управляющих контроллеров встраиваемых систем. Так, в ZFx86 ядро 486/133 имеет окружение (North Bridge и South Bridge), аналогичное тому, которое реализовано в процессорах класса Pentium, что обеспечивает высокопроизводительную работу системы на кристалле при невысокой цене. Почему ZFx86 не содержит на кристаллеграфический контроллер и Ethernet-контроллер? Стоимость кристалла, содержащего графический и Ethernet-контроллеры, значительно возрастает, однако не во всех задачах эти компоненты оказываются востребованными, поэтому на кристалле ZFx86 их нет. Большой ряд приложений (прежде всего, для телекоммуникационного рынка и мультимедиа систем) требует наличия этих контроллеров в системе. Для таких применений ZF Micro Devices планирует начать выпуск вспомогательного Companion-чипа, содержащего графический контроллер и Ethernet-контроллер и стыкующегося с основным чипом ZFx86 по шине PCI. Система на кристалле ZFx86 выпускается в 388-выводном BGA-корпусе, в коммерческом и индустриальном температурных диапазонах. Выводы и сравненияСегодня многие ведущие фирмы-производители электронных компонентов выпускают микропроцессоры, предназначенные для встраиваемых управляющих контроллеров (Embedded system). Однако микросхема становится действительно системой на кристалле, только если аппаратная архитектура поддерживается необходимым системным программным обеспечением (BIOS, операционные системы, утилиты). ZFx86 имеет программную совместимость с операционными системами Linux, DOS, WinCE, Windows 9x/NT и VxWorks (RTOS). Для покупателей чипов ZFx86 ZF Micro Devices предоставляет лицензию на PhoenixBIOS, целевую лицензию на использование ядра VxWorks и Caldera DOS бесплатно. Нельзя не отметить низкое энергопотребление ZFx86. При тактовой частоте 133 МГц кристалл потребляет 0,5 Вт. Для сравнения, встраиваемые микропроцессоры фирм AMD (ELAN400, ELANSC520), Transmeta (TM3120), National Semiconductor (Geode GXLV) и ST-Microelectronics (STPC) потребляют не меньше 2 Вт. Табл. 3 содержит сводные сравнительные характеристики ZFx86 и процессоров других производителей.
Более подробную информацию о системе ZFx86 можно получить в офисе ⌠Макро Тим■ или в интернете на сайте www.zfmicro.com. |
|
ak-consultnib пишет... Юридическая группа АК-Консалт - команда высококлассных юристов и адвокатов. Ведущей нашей специализацией является юридическое сопровождение бизнеса: от первоначального этапа регистрации фирмы и постановки договорной работы, до этапа полноценной жизнедеятельности компании, когда становятся необходимы такие юридические услуги как сопровождение сделок, представление интересов в суде, в том числе международном коммерческом арбитраже, защита при проверках или абонентское юридическое обслуживание. В нашей команде высококвалифицированные юристы, специализирующиеся в различных областях права и имеющих богатую юридическую практику, связанную с налоговыми, таможенными, антимонопольными, корпоративными спорами, спорами в области интеллектуальной собственности и др, что позволяет нам осуществлять юридическое обслуживание организаций различных отраслей экономики.
21/12/2016 19:33:03 |
| Ваш комментарий к статье | ||||
