調(diào)制解調(diào)器（Modem）是調(diào)制器（Modulator）和解調(diào)器（Demodulator）合在一起的總稱，使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)能在模擬信號(hào)傳輸線上傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換接口。是一種計(jì)算機(jī)硬件，它能把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)翻譯成可沿普通電話線傳送的脈沖信號(hào)，而這些脈沖信號(hào)又可被線路另一端的另一個(gè)調(diào)制解調(diào)器接收，并譯成計(jì)算機(jī)可懂的語言。這一簡單過程完成了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間的通信。

　　計(jì)算機(jī)內(nèi)的信息是由“0”和“1”組成數(shù)字信號(hào)，而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號(hào)。于是，當(dāng)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)要通過電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，就需要一個(gè)設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)模的轉(zhuǎn)換。這個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是Modem。計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先由Modem把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)，這個(gè)過程稱為“調(diào)制”。經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)通過電話載波傳送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)之前，也要經(jīng)由接收方的Modem負(fù)責(zé)把模擬信號(hào)還原為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，這個(gè)過程稱為“解調(diào)”。正是通過這樣一個(gè)“調(diào)制”與“解調(diào)”的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，從而實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的遠(yuǎn)程通訊。

　　新型3G無線技術(shù)的應(yīng)用使得BTS（發(fā)器基站）的負(fù)載情況大大提高。實(shí)際上，在日益提高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)面前，各地?zé)o線運(yùn)營商不得不開始擴(kuò)容。在2006年3月，獨(dú)立分公司（Heavy Reading）曾指出“一般根據(jù)每個(gè)蜂窩站點(diǎn) 2 條 T-1/E1 回程電路制訂初的 HSDPA/EV-DO 部署計(jì)劃；但隨著容量擴(kuò)展，他們開始意識(shí)到需要多達(dá) 10 條此類電路?！?/P>

　　為避免基站不出現(xiàn)瓶頸，移動(dòng)行業(yè)正在迅速向采用多核基帶處理器的基站調(diào)制解調(diào)器過渡，以適應(yīng)回程容量與用戶需求的日益增長。在無線基站領(lǐng)域之外，多核處理器在性能平衡與功率效率方面都成效顯著。僅德州儀器 （TI） 一家公司的處理器出貨量就超過了 10 億就說明了這是為什么。

　　多核設(shè)計(jì)可將任務(wù)分配至多個(gè)內(nèi)核，而不是為承擔(dān)附加工作負(fù)荷而單純提高單個(gè)處理器內(nèi)核的頻率。例如，如果系統(tǒng)需要數(shù)字信號(hào)處理器 （DSP） 提供 3GHz 性能，多核設(shè)計(jì)可以在單個(gè) DSP 封裝中采用三個(gè)頻率為 1GHz 的內(nèi)核，將效率二字變現(xiàn)的淋漓盡致。相比而言，如果單純?yōu)榱颂岣邌魏?DSP 的速度，則所需功率和產(chǎn)生的熱量會(huì)達(dá)到讓人無法承受的水平，而多核設(shè)計(jì)可以在無損性能的情況下避免這些缺陷。

　　此外，芯片制造商還可以通過開發(fā)的低功耗技術(shù)來進(jìn)一步提高多核 DPS 的功率效率。TI 的 Smart Reflex 技術(shù)就是一個(gè)很好的范例，其可以在保持規(guī)定器件性能的同時(shí)降低靜態(tài)與動(dòng)態(tài)功耗。Smart Reflex 技術(shù)可根據(jù)制造工藝考慮到器件專用的硅芯片特征以及熱參數(shù)等因素。這樣不僅可以有效降低 DSP 的功耗，同時(shí)還能保持性能目標(biāo) —— TI 的 TCI6488 基帶處理器（采用 Smart Reflex 技術(shù)的DSP 之一）目前達(dá)到 1GHz。

　　多核的另一種優(yōu)勢(shì)是能夠集成片上加速器來提高自身性能，進(jìn)而消除對(duì)附加 FPGA 或微處理器的需求，同時(shí)還能降低組件數(shù)與材料清單 （BOM） 成本。這種競爭優(yōu)勢(shì)也是多核設(shè)計(jì)能夠吸引系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員及其基礎(chǔ)局端客戶的原因所在。對(duì)于大多數(shù)無線運(yùn)營商而言，由于電子郵件、Web 瀏覽、音樂等數(shù)據(jù)應(yīng)用的廣泛普及，他們都面臨著數(shù)據(jù)流量快速增長的挑戰(zhàn)。此外，遙測(cè)、遠(yuǎn)程信息處理技術(shù)以及其它機(jī)器對(duì)機(jī)器 （M2M） 等應(yīng)用的更廣泛應(yīng)用也是數(shù)據(jù)流量不斷增長的原因。所有這些因素共同造成了每個(gè) BTS 或基站需要承擔(dān)更多的負(fù)載，在城市區(qū)域尤其如此。

　  隨著運(yùn)營商部署長期演進(jìn) （LTE） 等 4G 技術(shù)，其工作負(fù)載還會(huì)進(jìn)一步提高 —— 預(yù)計(jì)要支持超過 300Mbps 的峰值速度和超過 80Mbps 的峰值上傳速度。另外，3G 調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)要求支持每個(gè)用戶的特定數(shù)據(jù)速率與服務(wù)質(zhì)量 （QoS） 要求。這種功能性會(huì)帶來各方面的 I/O、MIPS 與內(nèi)存需求。因此，在準(zhǔn)備對(duì)現(xiàn)有片上系統(tǒng) （SoC）（如 TCI6488 等）進(jìn)行編程或者開發(fā)一種新的片上系統(tǒng)（SoC）以支持當(dāng)今多用戶 BTS 調(diào)制解調(diào)器時(shí)，軟件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會(huì)面臨多種挑戰(zhàn)并需要周全考慮設(shè)計(jì)事項(xiàng)。從說明簡單調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)流程的圖 1 可以了解這些 SoC 執(zhí)行的任務(wù)。四種方框分別表示濾波器、解調(diào)、正向糾錯(cuò)與拆包任務(wù)。此外，圖中還顯示了一個(gè)時(shí)延要求較低的控制通道和一個(gè)時(shí)延要求更寬松的數(shù)據(jù)通道。

　　　　 
圖1：基本 BTS 調(diào)制解調(diào)器模型。

　  根據(jù)IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。目前國內(nèi)一個(gè)普遍被認(rèn)同的定義是：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　  嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能，對(duì)可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　  典型嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)包括對(duì)軟件組件或任務(wù)的開發(fā)，這些軟件組件或任務(wù)運(yùn)行于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS) 上，而且為實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能相互之間需要實(shí)時(shí)互動(dòng)。設(shè)計(jì)人員一開始就必須決定每項(xiàng)任務(wù)是與用戶還是與功能相關(guān)。如果與用戶相關(guān)，則可能會(huì)執(zhí)行多個(gè)功能，但僅限于該用戶。如果與某個(gè)功能相關(guān)，則會(huì)對(duì)所有用戶執(zhí)行該功能。這種基本決策具有多方面影響：產(chǎn)生中斷的方式、任務(wù)切換頻率、軟件與所有外設(shè)的互動(dòng)方式以及 SoC 的硬件加速等。

    根據(jù)用戶分配任務(wù)

　  圖 2 說明，當(dāng)根據(jù)用戶分配任務(wù)的系統(tǒng)中存在兩個(gè)用戶時(shí)將如何安排任務(wù)。利用標(biāo)簽結(jié)尾的編號(hào)區(qū)分每個(gè)用戶，而每個(gè)標(biāo)簽標(biāo)明是長時(shí)延（慢）還是短時(shí)延（快）通道。

 
圖2：根據(jù)用戶進(jìn)行的任務(wù)分配。

　  SoC 的內(nèi)核不知道同時(shí)存在多少個(gè)用戶，因此它必須： 在復(fù)位時(shí)預(yù)定義所需的任務(wù)數(shù)；或者隨著用戶在系統(tǒng)的出現(xiàn)而動(dòng)態(tài)生成任務(wù)并在用戶退出系統(tǒng)時(shí)刪除任務(wù)。每種技術(shù)各有優(yōu)劣。例如，對(duì)于預(yù)定義任務(wù)，即使它們未被使用，內(nèi)核也必須知道所需任務(wù)的數(shù)量并且維護(hù)這些任務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如果內(nèi)核對(duì)每個(gè)任務(wù)的差情況也維持完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求），則所帶來的挑戰(zhàn)是必須提供可支持所有用戶按數(shù)據(jù)速率運(yùn)行時(shí)的足夠內(nèi)存。

　  一種解決方案是定義高速率和中等速率等多個(gè)任務(wù)級(jí)別，并且定義每個(gè)等級(jí)的具體數(shù)量。然后內(nèi)核可根據(jù)所需的用戶速率選擇任務(wù)類型。問題是用戶速率可能會(huì)改變，從而迫使內(nèi)核將所有狀態(tài)信息從一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至另一種結(jié)構(gòu)。因此，雖然可以針對(duì)所有任務(wù)預(yù)定義某些結(jié)構(gòu)，但其他結(jié)構(gòu)必須與任務(wù)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。在此情況下，內(nèi)存管理必須盡可能簡單，而且還得避免內(nèi)存碎片。在用戶出現(xiàn)時(shí)可以動(dòng)態(tài)生成任務(wù)及其方式，然后在用戶退出時(shí)刪除。這種方法很明確，但是缺點(diǎn)是在內(nèi)存中創(chuàng)建和刪除結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)產(chǎn)生開銷并且造成相關(guān)內(nèi)存管理問題。

　  在根據(jù)用戶分配任務(wù)時(shí)，任務(wù)數(shù)隨著用戶數(shù)的增加會(huì)成倍增長。在WCDMA 基站中，一顆芯片支持的 32～64 個(gè)用戶中的每一個(gè)都會(huì)需要數(shù)百個(gè)任務(wù)，這是巨大的工作負(fù)載。隨著任務(wù)數(shù)量的增加，每秒的任務(wù)切換次數(shù)也會(huì)相應(yīng)增加。因此中斷程序和內(nèi)核會(huì)耗費(fèi)更多時(shí)間，而用于有效工作的時(shí)間會(huì)更少。TI 相信，如果存在數(shù)十個(gè)用戶，那么基于用戶的任務(wù)組織工作會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無法管理。

    根據(jù)功能分配任務(wù)

      圖 3 所示系統(tǒng)存在 7 項(xiàng)針對(duì)2 名用戶按顏色劃分的任務(wù)，其按功能分配。 
 

圖3：根據(jù)功能進(jìn)行的任務(wù)分配。

　  在這種設(shè)計(jì)中，內(nèi)核無需知道系統(tǒng)中存在多少用戶。相反，它只需知道必須執(zhí)行多少個(gè)功能。隨著用戶數(shù)量增加，完成一項(xiàng)任務(wù)的時(shí)間也會(huì)隨之增加。如果在數(shù)據(jù)可用時(shí)立即調(diào)用某項(xiàng)任務(wù)，則會(huì)為每個(gè)用戶調(diào)用每項(xiàng)任務(wù)，而且任務(wù)切換次數(shù)隨用戶數(shù)量增加而增加，這種情況會(huì)造成大量的任務(wù)切換次數(shù)。更好的方法是為每項(xiàng)任務(wù)分配一個(gè)鏈接列表。當(dāng)任務(wù)完成時(shí)，將在該用戶中執(zhí)行作為該任務(wù)（與下項(xiàng)功能相關(guān)聯(lián)）鏈接列表項(xiàng)目的系統(tǒng)。這種方法不會(huì)隨著用戶在鏈接列表中的累加而產(chǎn)生中斷。在每項(xiàng)任務(wù)被激活時(shí)，它會(huì)完成其鏈接列表或者運(yùn)行至鏈接列表被搶占為止。其中一種選擇是僅允許鏈接列表用戶處理之間的搶占，這樣用戶功能就永遠(yuǎn)不會(huì)中斷。這種選擇可以在存儲(chǔ)需求狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)搶占，因?yàn)樗行枰臓顟B(tài)已經(jīng)保存到相關(guān)列表中了。

　  其中一個(gè)關(guān)鍵的考慮事項(xiàng)是激活任務(wù)的頻率：簡單的周期性中斷：通過將任務(wù)分組到少量優(yōu)先級(jí)隊(duì)列可以進(jìn)一步簡化此類中斷。在 WCDMA 中，只需兩個(gè)隊(duì)列即可獲得良好的性能。其中存在單個(gè)周期中斷，內(nèi)核在切換到低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列之前先清空高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。高優(yōu)先級(jí)任務(wù)允許搶占時(shí)間更長的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)，而不需要隨用戶數(shù)增加的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)中斷。需要計(jì)算中斷周期，以確保能夠在期限之前以足夠快的速度完成高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的差情況負(fù)載。

　  多個(gè)周期中斷：其能夠迅速完成高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，同時(shí)在完成較低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列之前保留盡可能多的時(shí)間。因此，只要不全部完成高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，就不會(huì)遺留低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的任務(wù)。隊(duì)列達(dá)到特定大小時(shí)的中斷：這是希望將中斷次數(shù)化時(shí)執(zhí)行隊(duì)列的有效方式，但是它會(huì)使任務(wù)的延遲取決于到達(dá)任務(wù)的數(shù)量。因此它不太適用于嚴(yán)格的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

　  隊(duì)列頭 (head of queue) 達(dá)到特定時(shí)的中斷：可以實(shí)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)一定水平的服務(wù)保證，同時(shí)將中斷次數(shù)化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的可以為每個(gè)隊(duì)列 頭設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，然后在定時(shí)器達(dá)到指定值時(shí)產(chǎn)生中斷。如果需要處理隊(duì)列頭，則必須采取某種方法將定時(shí)器重新設(shè)置到下一個(gè)隊(duì)列項(xiàng)目的等待時(shí)間長度。其適用于需要跟蹤隊(duì)列中各項(xiàng)任務(wù)所耗時(shí)間的復(fù)雜系統(tǒng)。為了將任務(wù)數(shù)量和任務(wù)搶占開銷保持在可控水平，它們不可根據(jù)用戶數(shù)量而定。相反，任務(wù)應(yīng)當(dāng)與功能而不是與用戶關(guān)聯(lián)。由于目前的 BTS 為了實(shí)時(shí)滿足客戶需求而必須承擔(dān)更多數(shù)據(jù)流量，因此這種設(shè)計(jì)越來越重要。

    多核考慮

　  當(dāng)今的 SoC 一般是多核 CPU ，采用獨(dú)立的 IP 塊，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的調(diào)制解調(diào)器功能必須實(shí)現(xiàn)互操作和同步化。這種架構(gòu)需要某種方式將優(yōu)先級(jí)隊(duì)列系統(tǒng)（圖 4）映射至多 CPU 環(huán)境。

 
圖4：基于功能的任務(wù)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。紅色箭頭表示處理順序的依存性。

　  簡單的選項(xiàng)是將用戶分配到相關(guān) CPU，使每個(gè) CPU 都保持其自己的隊(duì)列。但是這樣會(huì)有兩個(gè)缺點(diǎn)：，所有用戶有可能共享某些功能（如過濾與解調(diào)）。第二，某些功能可能需要共享協(xié)處理器或外設(shè)，造成它們不具有完全獨(dú)立性。這樣會(huì)造成一系列優(yōu)先級(jí)隊(duì)列之間的交互復(fù)雜化，從而難以保證實(shí)時(shí)性能。由于必須要支持多個(gè) CPU 的存取，協(xié)處理器和外設(shè)也將變得更為復(fù)雜，因此必須決定 CPU 的哪項(xiàng)任務(wù)優(yōu)先。所有這些都會(huì)增加軟、硬件驅(qū)動(dòng)程序的復(fù)雜性，使終系統(tǒng)的測(cè)試更加困難、更加耗時(shí)。

　　為避免這些缺點(diǎn)，TI 采取了不同的方案：為單個(gè) CPU 分配功能任務(wù)，從而使每個(gè) CPU 都負(fù)責(zé)一組功能。一般只加速特定類型功能的每一個(gè)協(xié)處理器都與單個(gè) CPU 關(guān)聯(lián)。這種方法可以顯著簡化協(xié)處理器所執(zhí)行任務(wù)的排序。在許多情況下，外設(shè)也會(huì)與單個(gè) CPU 通信，從而減少對(duì)不缺乏數(shù)據(jù)的任務(wù)進(jìn)行檢驗(yàn)所需的測(cè)試。TI 的設(shè)計(jì)采用全系統(tǒng)同步排列 CPU 的幀、時(shí)隙 （slot） 與符號(hào)邊界。這種通信采用由一項(xiàng)任務(wù)產(chǎn)生、發(fā)送到另一個(gè)任務(wù)的數(shù)據(jù)塊來實(shí)現(xiàn)，一般由 L2 存儲(chǔ)器之間的 DMA 執(zhí)行。（每個(gè) CPU 都具有其自己的 L2 存儲(chǔ)器，因?yàn)楣蚕泶鎯?chǔ)器需要在速度等方面做出權(quán)衡折中。）

　　由于 TI DSP 可用于眾多功能，因此 TCI6488 SoC具有高度的對(duì)稱性。例如，所有 CPU 都可以訪問接收機(jī)加速協(xié)處理器 （RAC）。這種設(shè)計(jì)允許在所有 CPU 上運(yùn)行相同的功能并且允許所有 CPU 訪問所有協(xié)處理器和外設(shè)資源。不過，TI 建議系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員讓一個(gè) CPU 與 RAC 交互，以簡化器件的操作。通過實(shí)現(xiàn) CPU的資源負(fù)載平衡，根據(jù)每項(xiàng)任務(wù)所采用的代碼，一個(gè) CPU 可能會(huì)先于其他 CPU 達(dá)到容量。解決方案是進(jìn)行重新分組，但這需要軟件架構(gòu)改頭換面 —— 這是在完成 CPU 測(cè)試時(shí)設(shè)計(jì)人員更愿意避免的情況。TI 相信，軟件無線電方法與工具的進(jìn)步會(huì)讓軟件分配變得更為輕松。

　　TI 采用代碼周期估算、電子表格以及事務(wù)處理級(jí)模型來開發(fā)用于 WCDMA TCI6488 SoC 的建議軟件分組。TI 相信，這種分組可以提供近乎完美的解決方案，同時(shí)仍然保留以下簡單性：用一個(gè) CPU 控制 RAC、一個(gè) CPU 控制 TCP 和 VCP，以及用一個(gè) CPU 執(zhí)行 Tx 芯片頻率加速和與天線陣列接口的輸出通信。對(duì)于其他標(biāo)準(zhǔn)（如不采用 RAC而是基于 OFDM 的標(biāo)準(zhǔn)），更易于開發(fā)對(duì)稱軟件架構(gòu)。不過，即使在這些情況下仍然更便于分配此問題，這可以讓一個(gè) CPU 執(zhí)行 FFT/IFFT 和部分調(diào)制/解調(diào)任務(wù)，而將相關(guān)結(jié)果發(fā)送至另一個(gè) CPU 以便進(jìn)行符號(hào)率處理。若用于天線數(shù)據(jù)，這種方法可以簡化天線接口 或串行 RapidIO 與負(fù)責(zé)前端處理的 CPU 之間的通信。另外，其還可以簡化后端符號(hào)率處理及其與以太網(wǎng)或串行 RapidIO 的通信。

　　事實(shí)上，可共同為所有用戶執(zhí)行 OFDMA 調(diào)制，此項(xiàng)任務(wù)無法被完全分配到不同的 CPU。因此，TI 任務(wù)軟件架構(gòu)的簡單性以及眾多調(diào)制解調(diào)器算法的特性決定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)以不對(duì)稱的方式將任務(wù)分配到 CPU。

　　實(shí)現(xiàn)多個(gè) SoC 的資源平衡

    SoC稱為系統(tǒng)級(jí)芯片,也有稱片上系統(tǒng),意指它是一個(gè)產(chǎn)品,是一個(gè)有專用目標(biāo)的集成電路,其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部內(nèi)容。同時(shí)它又是一種技術(shù),用以實(shí)現(xiàn)從確定系統(tǒng)功能開始,到軟/硬件劃分,并完成設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。

    它是信息系統(tǒng)的芯片集成,是將系統(tǒng)關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上;從廣義角度講, SoC是一個(gè)微小型系統(tǒng),如果說中央處理器(CPU)是大腦,那么SoC就是包括大腦、心臟、眼睛和手的系統(tǒng)。國內(nèi)外學(xué)術(shù)界一般傾向?qū)oC定義為將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存儲(chǔ)器(或片外存儲(chǔ)控制接口)集成在單一芯片上,它通常是客戶定制的,或是面向特定用途的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

    本質(zhì)上，SOC不是一款單純的產(chǎn)品，而是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，他既有產(chǎn)品，又有服務(wù)，還有運(yùn)維（運(yùn)營），SOC是技術(shù)、流程和人的有機(jī)結(jié)合。SOC產(chǎn)品是SOC系統(tǒng)的技術(shù)支撐平臺(tái)，這是SOC產(chǎn)品的價(jià)值所在，我們既不能夸大SOC產(chǎn)品的作用，也不能低估他的意義。這就好比一把好的掃帚并不意味著你就天然擁有干凈的屋子，還需要有人用它去打掃房間。

    SoC定義的基本內(nèi)容主要表現(xiàn)在兩方面:其一是它的構(gòu)成,其二是它形成過程。系統(tǒng)級(jí)芯片的構(gòu)成可以是系統(tǒng)級(jí)芯片控制邏輯模塊、微處理器/微控制器CPU 內(nèi)核模塊、數(shù)字信號(hào)處理器DSP模塊、嵌入的存儲(chǔ)器模塊、和外部進(jìn)行通訊的接口模塊、含有ADC /DAC 的模擬前端模塊、電源提供和功耗管理模塊,對(duì)于一個(gè)無線SoC還有射頻前端模塊、用戶定義邏輯(它可以由FPGA 或ASIC實(shí)現(xiàn))以及微電子機(jī)械模塊,更重要的是一個(gè)SoC 芯片內(nèi)嵌有基本軟件(RDOS或COS以及其他應(yīng)用軟件)模塊或可載入的用戶軟件等。

    當(dāng)前芯片設(shè)計(jì)業(yè)正面臨著一系列的挑戰(zhàn),系統(tǒng)芯片SoC已經(jīng)成為IC設(shè)計(jì)業(yè)界的焦點(diǎn), SoC性能越來越強(qiáng),規(guī)模越來越大。SoC芯片的規(guī)模一般遠(yuǎn)大于普通的ASIC,同時(shí)由于深亞微米工藝帶來的設(shè)計(jì)困難等,使得SoC設(shè)計(jì)的復(fù)雜度大大提高。在SoC設(shè)計(jì)中,仿真與驗(yàn)證是SoC設(shè)計(jì)流程中復(fù)雜、耗時(shí)的環(huán)節(jié),約占整個(gè)芯片開發(fā)周期的50%～80% ,采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證方法成為SoC設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。SoC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是基于SoC開發(fā)平臺(tái),基于平臺(tái)的設(shè)計(jì)是一種可以達(dá)到系統(tǒng)重用的面向集成的設(shè)計(jì)方法,分享IP核開發(fā)與系統(tǒng)集成成果,不斷重整價(jià)值鏈,在關(guān)注面積、延遲、功耗的基礎(chǔ)上,向成品率、可靠性、EMI 噪聲、成本、易用性等轉(zhuǎn)移,使系統(tǒng)級(jí)集成能力快速發(fā)展。 所謂SoC技術(shù)，是一種高度集成化、固件化的系統(tǒng)集成技術(shù)。使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的思想，就是要把整個(gè)應(yīng)用電子系統(tǒng)全部集成在一個(gè)芯片中。在使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，除了那些無法集成的外部電路或機(jī)械部分以外，其他所有的系統(tǒng)電路全部集成在一起。 

　　例如，只執(zhí)行符號(hào)率處理的 TCI6488 器件就需要更強(qiáng)大、高功率并且占用大量空間的 Turbo 與 Viterbi解碼器。但是此類解碼器對(duì)于只執(zhí)行碼片級(jí)關(guān)聯(lián)的另一個(gè) SoC 毫無用處，因此 需要功率高得多的接收加速器。所以，除非為每個(gè)主板功能提供不同的 SoC，否則協(xié)處理器就必須考慮到每項(xiàng)功能的差情況。為每一類功能都開發(fā)不同的 SoC 是一種成本浪費(fèi)。

　　將 SoC 專用于某一類特定功能也不利于實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的系統(tǒng)。顯然，如果我們希望提高主板的通道密度并讓每個(gè) SoC 執(zhí)行一整套相同的功能，則只需在主板中增加更多 SoC。TCI6488 旨在以少的附加硬件達(dá)到上述目的。天線接口和串行 RapidIO 都可采用菊花鏈連接方式，而以太網(wǎng)和 RapidIO則可連接到交換機(jī)。但是，如果不同 SoC 提供不同的功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性就需要將用戶數(shù)量提高一倍。如果所需用戶數(shù)量提高 15％，則讓執(zhí)行符號(hào)率的 SoC 功能提高 15％ 的方式是再增加一個(gè) SoC，而其利用率只有 15％。其他 SoC 的情況同樣如此，因此會(huì)造成擴(kuò)展后解決方案效率極低。

    在使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用電子系統(tǒng)中，可以十分方便地實(shí)現(xiàn)嵌入式結(jié)構(gòu)。各種嵌入結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)十分簡單，只要根據(jù)系統(tǒng)需要選擇相應(yīng)的內(nèi)核，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇之相配合的IP模塊，就可以完成整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。尤其是采用智能化電路綜合技術(shù)時(shí)，可以更充分地實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的固件特性，使系統(tǒng)更加接近理想設(shè)計(jì)要求。必須指出，SoC的這種嵌入式結(jié)構(gòu)可以大大地縮短應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)周期。由于SoC可以充分利用已有的設(shè)計(jì)積累,顯著地提高了ASIC的設(shè)計(jì)能力,因此發(fā)展非常迅速,引起了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。

　　對(duì)于采用多核、協(xié)處理器加速 SoC 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有板級(jí)可擴(kuò)展性、實(shí)現(xiàn)簡單、易于測(cè)試的軟件的系統(tǒng)架構(gòu)需要 SoC 中的每個(gè) CPU 都執(zhí)行一組的任務(wù)，但是系統(tǒng)中的每個(gè) SoC 都執(zhí)行與其它 SoC 相同的一組任務(wù)。TI 針對(duì) WCDMA/HSPA 網(wǎng)絡(luò)中這種情況而推出了 TCI6488，其強(qiáng)調(diào)以相同方式有效支持其它調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)的靈活性。結(jié)果是多核處理器總算及時(shí)到來，而此時(shí)無線運(yùn)營商及其基礎(chǔ)局端供應(yīng)商在奮力滿足 HSPA+、LTE 以及移動(dòng) WiMAX 等 3G 與 4G 技術(shù)的苛刻的新需求。通過巧妙平衡功耗與性能，多核處理器為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員滿足今后 10 年的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求帶來了亟需的工具。

    隨著信息安全問題的日益突出，安全管理理論與技術(shù)的不斷發(fā)展，需要從安全的角度去管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的NOC在這方面缺少技術(shù)支撐，于是，出現(xiàn)了SOC的概念。不過，至今國外都沒有形成統(tǒng)一的SOC的定義。維基百科也只有基本的介紹：SOC（SecurityOperationsCenter）是組織中的一個(gè)集中單元，在整個(gè)組織和技術(shù)的高度處理各類安全問題。SOC具有一個(gè)集中化的辦公地點(diǎn)，有固定的運(yùn)維管理人員。國外各個(gè)安全廠商和服務(wù)提供商對(duì)SOC的理解也差異明顯。