本文介紹在現(xiàn)代片上系統(tǒng)(SoC)設(shè)計中使用開放式內(nèi)核協(xié)議(OCP) ，解釋了為什么標準的工業(yè)套接口在富有競爭性的SoC設(shè)計很重要，說明了OCP如何實現(xiàn)接口功能。討論中說明了加速SoC設(shè)計以滿足更短的上市時間的必要性，和復用IP的優(yōu)勢。最后，本文討論了三種不同的實現(xiàn)方法，闡明OCP給半導體內(nèi)核設(shè)計帶來的靈活性。

半導體行業(yè)面臨的問題

近年來，半導體工藝的改進和日益增長的市場壓力使上市時間和設(shè)計重用成為半導體工業(yè)的熱門話題。顯然，減少SoC設(shè)計周期可以減少上市時間。設(shè)計重用表面上很簡單－一次設(shè)計，多次使用。但是減少SoC設(shè)計時間和實現(xiàn)設(shè)計重用被證明是很困難的。

由Moore定律知，每過18個月，隨著工藝的改進集成電路密度增加一倍。這允許在給定大小的半導體面積上極大增加電路范圍和功能，但由此引起的制造成本的增加確是微不足道的。比如，在過去的5年里，半導體門數(shù)從20萬到50萬門增加到上千萬門，甚至2千5百萬門。門數(shù)提高了50倍，這也是SoC設(shè)計得以實現(xiàn)的根本原因。

隨著密度增加的還有性能的提高，設(shè)計者努力同時降低原型設(shè)計和后續(xù)改進設(shè)計的設(shè)計周期。這都是因為激烈的市場競爭壓力，產(chǎn)品生命周期的縮短和功能的提高導致設(shè)計頻繁修改，設(shè)計時間減半。見表1。
                                 1997        1998      1999         2002           Delta
工藝技術(shù)                    0.35m       0.25m     0.18m      0.13m         ~7x
門數(shù)                        200-500K     1-2M       4-6M        10-25M        ~50x
設(shè)計周期(月)              12-18         10-12      8-10          6-8            ~2x
后續(xù)設(shè)計周期(月)        6-8           4-6           2-4           2-3            ~2x
表1不斷增加的設(shè)計復雜度和不斷減少的設(shè)計周期時間

總之，由簡單一道數(shù)學題知，在一半的設(shè)計時間芯片，電路增加50倍等同于產(chǎn)率提高100倍。但通常這是很難實現(xiàn)的，尤其是在今天芯片設(shè)計的復雜度不斷提高、設(shè)計周期不斷縮短的情況下。其結(jié)果就是另外上市時間和內(nèi)核的復用不斷受挫、產(chǎn)品進度表和設(shè)計效率都受影響。

縮短SoC設(shè)計時間

為解決上市時間問題，首先想到的是并行設(shè)計單獨的SoC內(nèi)核和最終的SoC產(chǎn)品，設(shè)計企業(yè)可以在這方面減少設(shè)計時間因為設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，包括SoC仿真(時序和性能分析等)都并行進行。

這可以將SoC設(shè)計時間減少為單個部件的最大設(shè)計時間。單個部件可以是單獨的SoC內(nèi)核，或是SoC集成。不管怎樣，開發(fā)進度分險得到控制－允許在加速設(shè)計進度表的前提下保證SoC產(chǎn)品更高可靠性。這也允許進度表更可預測。因為所有的設(shè)計是受控的，所有的設(shè)計并行進行，問題不是被串行解決。這意味著問題可以更快被發(fā)現(xiàn)和解決，設(shè)計流程變得非�？深A見。

然而，并行設(shè)計需要定義分割的每個內(nèi)核和共享的SoC資源。這是因為內(nèi)核只執(zhí)行自身功能，而無系統(tǒng)信息。比如，PCI接口內(nèi)核或MPEG解壓內(nèi)核只執(zhí)行自身的功能，而不需了解SoC互連機制的任何信息。相似的，互連機制處理傳輸信息時，像進行判決控制、地址映射、數(shù)據(jù)傳輸時不需要了解內(nèi)核提供任何信息。幸運的是，這種方法已經(jīng)存在而且被研究好多年了，這種方法叫做分層法。

分層法已成功地被運用在網(wǎng)絡(luò)上，在每一層定義了不同的功能和與相連層之間的接口。在軟件上也一樣，每個功能和任務都定義自身的功能和接口。分層法已經(jīng)在不同的領(lǐng)域被證明是很有效的。

用分層法來解決問題

分層法自然地將系統(tǒng)處理的部件分離出來，部件可以是大軟件程序的一個軟件模塊，或SoC中的半導體內(nèi)核，這對SoC設(shè)計者更為重要，兩者的原理是相同的。分層法的優(yōu)勢有：
• 減少設(shè)計時間
• 更簡單的驗證
• 增加IP復用
分層法使得設(shè)計團隊能將設(shè)計努力分解成許多獨立活動，能被同步處理，因為這些活動間相互依存度最低�？s小單個活動的時間能增加成功的幾率，也更容易被驗證。這可以大幅地加速最終產(chǎn)品的交付時間。

分層法使內(nèi)核能重用在不同的系統(tǒng)內(nèi)。采用分層法方法，其他的系統(tǒng)資源只需考慮其他的設(shè)計要求，而不需考慮單個內(nèi)核的功能。如果用正確的內(nèi)核接口設(shè)計，內(nèi)核只在支持接口的子系統(tǒng)內(nèi)不用改變的被重用。通過選擇工業(yè)級標準接口，不需要增加額外的時間實現(xiàn)重用，因為所有內(nèi)核都需要這樣的接口。但是，什么是內(nèi)核接口呢？這個問題的答案就是套接口socket。

……

結(jié)論

標準的套接口內(nèi)核協(xié)議對SoC設(shè)計社區(qū)非常重要。OCP是唯一的，完整的、全面支持的和已被證明的套接口。采用OCP能避免互相不兼容或私有權(quán)引起的問題，也有利于擴展IP內(nèi)核商業(yè)化交易市場。

完整全面支持的以核為中心的OCP相比以前的以總線為中心的協(xié)議有很多重大的優(yōu)勢。OCP是以內(nèi)核為中心、公開授權(quán)、免版稅的內(nèi)核接口協(xié)議。它不會限制和干涉內(nèi)在內(nèi)核的信息。OCP是可升級的、可配置的，以滿足不同內(nèi)核和SoC設(shè)計需要的不同的通信要求。

擁有OCP接口和OCP互連系統(tǒng)使內(nèi)核真正的模塊化，集成“即插即用”，允許設(shè)計者自由選擇內(nèi)核以最優(yōu)化應用互連系統(tǒng)。設(shè)計內(nèi)核和設(shè)計系統(tǒng)能并行進行，可以縮短設(shè)計時間。另外，因為內(nèi)核沒有系統(tǒng)邏輯，使得內(nèi)核能被復用和重新被設(shè)計。

最后在寫OCP規(guī)范中，驗證和測試在多重設(shè)計中完全是可移植的，不需要對某個特定的接口橋哪怕做最小的調(diào)整詳細的OCP規(guī)范可在網(wǎng)站免費獲得www.ocpip.org。

詳細了解Socket在SoC設(shè)計中的重要性，請訪問http://www.ocpip.org/chinese/whitepapers/White_Paper_Importance_of_Sockets_sc.pdf。