임베디드 SoC 개요

System Trends

Darwin’s Philosophy on Wireless Communication?

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습2

Down Sizing Trends

컴퓨터desktop à Portable à Wearable à Implantable

($2,000) ($200) ($20) ($2 ~0.2)

OA à 개인용 (Quality of life)

General purpose à Dedicated

통신Office LAN à Home LANà PAN à BAN à Proximity

Wired à (short-range) wireless

Ubiquitous computingComputer & Communications for Consumer applications

Smart phone

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습3

SoC 필요성

■ 지속적인 시스템의 개발

■ 시스템의 복잡성과 고기능성 요구의 증가

설계복잡성증가, 처리속도증가, 테스트비용증가

제품의 라이프 사이클 단축

■ 프로세서와 로직 디바이스 사이의 처리 지연시간 증가

■ HW와 SW의 co-design과 co-verification

■ 비용과 시간에 대한 부담

■ OS에 대한 필요성

규모의 증가, 동시에 여러 태스크 처리 필요,

네트워크 및 멀티미디어 기능필요

실시간처리,

디바이스드라이버와 응용프로그램개발시 개발환경필요

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습 5

시스템온칩 (SoC : System on a Chip)

한 칩에 시스템 설계

è SOB (System on a board) : 한 보드에 시스템을 구성

별개의 칩으로 존재하던 메모리, 마이크로프로세서, 주변장치 등이 한 개의 칩에 집적됨

개개의 컴포넌트 혹은 모듈(IP)들의 모임

è RF 모듈, 아날로그 모듈, 특수기능의 ASIC 모듈,

주변기기 모듈 등

기존에 설계된 모듈들을 재활용

ASIC과 ASSP( Application Specific Standard Products)를 포함

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습6

SoC 설계

■ 장점

- 저전력소모

- 고속 및 고성능

- 소형화 및 경량화

■ 단점

- 긴 개발시간

- 설계의 복잡성이 증가

- 많은 개발비용

■ 해결책

기존에 수행되었던

설계(IP)를 다시 사용

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습7

SoC 설계시 문제점들

■ Time to Marketè 개발시간 단축이 요구됨

■ 성능, 면적, 전력소모è 성공여부를 결정

■ 칩의 복잡도 증가è 검증이 어려워짐

■ 설계흐름, 사용하는 CAD 툴, 설계지침의 변화

■ 내장된 프로세서 코어, 주변장치, 메모리, 소프트웨어 탑재를 위한 장치등이 함께 사용

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습8

IP (Intellectual Property)

■ SoC 내에 들어가는 개개의 모듈 혹은 컴포넌트

■ PCI, USB, IEEE1394, Audio Codec, MP3, MPEG, HomePNA, Bluetooth, Wireless 802.11b 등

■ 기존의 IP를 다른 시스템에서 재사용 가능하도록 하는 것이 중요

■ 임베디드 시스템, PDA(Personal Digital Assistances), 가전기기, 노래방기기, 디지털 TV, 통신기기 등에서 이용됨

■ 각 IP 에 대한 검증이 필수

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습9

임베디드 시스템

특수한 목적을 수행하기 위하여 개발된 하드웨어와 소프트웨어가 결합된

시스템

임베디드 시스템 특징

실시간(real time) 처리 지원

고도의 신뢰성 지원

소형(small) 및 경량 (light)

저전력

Cost sensitivity

è 강한 제약성 : 소형, 저전력, 실시간 반응요구, 경량 등

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습10

임베디드 시스템 구성

임베디드 시스템 구성

임베디드 H/W : 프로세서/컨트롤러, 메모리, I/O 장치, 네트워크 장치, 센서, 구동기

임베디드 S/W : 운영체제, 시스템 S/W, 응용 S/W

H/W

Processor

Memory

OS - Kernel

시스템소프트웨어

응용 소프트웨어

S/W

임베디드 시스템

입출력장치

네트워크장치

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습11

임베디드 시스템 구성 예

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습12

임베디드 시스템 응용분야

정보 가전 : 세탁기, 오디오, 인터넷 냉장고, HDTV 등

제어분야 : 공장자동화, 가정자동화, 로봇 제어, 공정제어 등

정보 단말 : 핸드폰, PDA, 스마트 폰, 네비게이션, MP3, PMP, DivX 플레

이어, 디지털 카메라 등

네트워크기기 : 교환기, Router, 공유기, 홈 게이트웨이 등

게임기기 : 가정용 게임기(PS2, XBox), 지능형 장난감 등

항공/군용 : 비행기, 우주선, 로켓, 야전 이동단말(GPS, GIS)

물류/금융 : ATM, RFID, 물류단말, 영업단말 등

차량/교통 : 자동차, ITS 등

사무, 의료 : 전화기, 프린터, Heart pacer, 수술로봇

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습13

공장자동화

공장자동화 : FA ( Factory Automation )

특정 기계나 장비를 통해 생산 과정을 자동적으로 관리하는 시스템

센서와 제어 시스템, 로봇 등으로 구성하여 무인시스템을 구축

공장 자동화 및 로봇은 실시간 시스템과 임베디드 시스템 발전의 원동력

생산성증대: 인건비감소, 오류감소, 품질의 균일화, 생산기간단축

로봇, conveyor belt

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습14

교통

자동차의 엔진 및 각종 제어 시스템, 무인 자동화 시스템

지능형 교통시스템(ITS : Intelligent Transport Systems)

사람, 자동차, 도로를 연결하는 새로운 교통 시스템

예: 자동 요금 지불 시스템, 도로 교통 정보 통신 시스템, 첨단 안전 자동차 등

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습15

������������K�������������������������3�������������� ��!��

Realtime (RT) 시스템

주어진 입력(event)에 대하여 정해진 시간 내에 처리하는 시스템

리얼타임 시스템의 종류

하드 리얼타임 시스템

리얼타임이 보장되지 않으면 시스템에 치명적인 오류를 유발

대부분의 제어용 기기

예) 원자력 발전소 제어, 화재 발생 검출시스템, 항공기, 우주 왕복선, 자

동차, 공장 자동화 등

소프트 리얼타임 시스템

주어진 시간 내에 결과를 출력하지 않아도 시스템 전반에 큰 영향이

없는 시스템

예) 컴퓨터, 정보기기, 네트워크 관련기기 등

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습17

임베디드 시스템의 구성

하드웨어

프로세서(컨트롤러), 메모리 장치(ROM,RAM),

입출력 장치(네트워크 장치, 센서, 구동기 등)

소프트웨어

운영체제(OS), 시스템 S/W, 응용 S/W

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습 18

하드웨어 구조

ARM, PowerPC, MIPS, …

ROM, Flash, DRAM, SRAM

키보드, 마우스, 터치스크린

LCD, 모니터

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습19

하드웨어 동작

ARM, PowerPC, MIPS, …

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습20

임베디드용 CPU 종류

i386

오랜 기간의 사용으로 안정성 확보

PC와 동일한 개발 환경 구성

ARM

간단한 명령어를 사용하고, 개발 환경이 간단하다.

전력 소모가 작아서 휴대폰이나 PDA같은 휴대 단말기에 많이 사용

PowerPC

강력한 네트워크 기능을 포함한 SoC로 널리 알려짐

M68K

네트워크 장비 및 휴대 단말기에서 많이 사용

MIPS

고속의 처리 능력

고속 네트워크 장비 등에 많이 사용

한국기술교육대학교 임베디드SOC설계및실습21