片上系统（System on Chip,SoC），是指在单一芯片上集成了数字电路、模拟电路、信号采集和转换电路、存储器、MPU、MCU、DSP、MPEG等，实现了一个系统的功能。
soc相对于PCB整机
微型化：体积小、重量轻
工作速度↑：传输路径短，寄生效应弱，芯片内部总线速度>>PCB板总线速度 功耗↓：单个芯片功耗↑，但整个系统功耗↓，引线电容小，驱动能力要求低 可靠性↑：焊点数↓，屏蔽效果好，干扰小
soc优点:体积小、功耗低、可靠性高、成本低以及更完善的功能和更高的性能指标。
缺点:复杂性上升、设计成本高、开发时间长，完全改变了先前整机系统的总体设计方案。
SoC基本构成:嵌入式处理器核（如MPU、MCU或DSP）,存储器（如SRAM、SDRAM、Flash ROM）,专用功能模块（如ADC、DAC、PLL、2D/3D图形运算单元）,I/O接口模块（如USB、UART、Ethernet等）等多种功能模块,片内总线（AMBA、Wishbone、Avalon等）
soc类型：计算控制型，通信网络型，信号处理型
SoC的应用领域：
消费电子（包含白色家电和黑色家电，如数字电视、DVD、STB、家庭网关、MP3播放器） 通信设备（包含各种终端设备、接入设备和交换设备，如手机和路由器）
控制类设备（包含汽车电子、仪器仪表、军事电子、工业控制、医疗电子等，如智能化家用仪器仪表）
SoC系统级研究内容：软硬件协同设计技术 ，设计重用技术，与底层相结合设计技术
SoC设计关键技术：设计重用技术、低功耗设计技术、软硬件协同设计、总线架构、可测试性设计、设计验证、物理综合。
系统描述模型：离散事件模型、有限状态机模型、 通信进程网络模型、 Petri网模型、任务流图模型、控制数据流图模型。
典型SoC片上总线：AMBA、Core Connect、Avalon、Wishbone、OPC
IP核是指经过反复验证过的、具有特定功能的，可重复利用的逻辑块或数据块，用于专用集成电路（ASIC）或者可编辑逻辑器件（FPGA） IP核的分类：软核；固核；硬核
同步控制的FIFO：FIFO的读写时钟相同。
异步控制的FIFO：用于跨时钟域的数据交换；FIFO的读写时钟不同；读写时钟之间不一定存在相位、周期方面的约束关系。
CRC特点:检错能力极强；开销很小；易于实现；应用范围广。
CRC能检测出全部单个错误；随机二位错误；奇数个错误；长度小于k位的突发错误； 能以[1-（1/2）k-1]概率检测出长度为（k+1）位的突发性错误。
CPU主要由控制部件和运算部件两部分构成。
CPU的主要功能单元通过内部总线建立CPU内部的信号传送通路，实现信息交换。
控制器分为硬布线控制器和微程序控制器两种基本类型。
运算部件主要由输入逻辑、算术/逻辑运算单元及输出逻辑等三部分组成。
在复杂指令集计算机系统中一般有5种类型的寄存器：指令寄存器；程序计数器；存储器数据缓冲寄存器（Memory Buffer Register,MBR）；存储器地址寄存器（Memory Address Register,MAR）；程序状态字寄存器（Program Status Word,PSW）
四种类型指令（27条）：传送类型指令(7)；逻辑运算指令(5)；算术运算指令(7)；调用及转移指令(8)。
指令寻址方式:立即寻址;直接寻址；寄存器直接寻址.
算术逻辑单元（ALU）：执行各种算术和逻辑运算。算术运算操作：加、减、乘、除。逻辑运算操作：与、或、非、异或。
VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口 VHDL描述方式:行为描述、数据流描述、结构描述
逻辑电路
组合逻辑电路：现时的输出仅取决于现时的输入
时序逻辑电路：除与现时输入有关外还与电路的原状态有关
RAM功能分析：数据存储功能，数据读写操作。
堆栈指针SP功能分析：数据存储功能；加1功能(出栈)；减1功能(压栈)。 IO端口功能分析：输入锁存；输出锁存。
PC程序计数器功能分析：加1功能、更新地址功能、PC数值送到数据总线。计数，指令跳转，函数调用。
指令存储器IR功能分析：传送指令编码到微控制器、生成PC的新地址、生成RAM的读写地址
运算器分为3种基本结构：单总线结、双总线结构、三总线结构
微程序控制器基本结构： 控制存储器CM --存放微程序
微指令寄存器μIR --存放现行微指令 微地址形成电路--提供下一条微地址 微地址寄存器μAR--存放现在微地址。
垂直型微指令
一条微指令定义并执行一种基本操作
优点：微指令短、简单、规整、便于编写微程序 缺点：微程序长，执行速度慢，工作效率低 水平型微指令
一条微指令定义并执行几种并行的基本操作 优点：微程序短、执行速度快
缺点：微指令长，编写微程序较麻烦
互斥的微操作：是指不能同时或不能在同一个节拍内并行执行的微操作。 相容的微操作：是指能够同时或在同一个节拍内并行执行的微操作。
SoC系统验证方法：首先对系统行为进行建模，根据功能规范要求对行为模型进行验证；然后将行为模型映射到由芯核和功
能块组成的架构之上。目的就是去验证该架构的功能和性能。 功能验证：目的是检查行为设计是否满足功能需求。
性能验证：目的是检查所选出的架构是在满足功能需求之外是否能满足性能需求。
GPU性能优势：高效的并行性。高密集的运算。超长图形流水线。
NoC优势：可扩展性、可重用性、可预测性、可定制性、设计灵活性、模块化、高性能。
操作码优化编码的方法有三种：定长编码、哈夫曼编码和扩展编码.
