芯片的设计大致可分为三个时期,最早为TTL与仿真设计时期,工程师使用铅笔和纸张来进行电路的设计;第二为数字设计时期,此时已进入SoC与FPGA的设计,注重逻辑闸的弹性,而使用的工具为HDLs与图形化的设计工具;当前则进入第三时期,为系统级设计时期,此时期强调系统的设计弹性,设计人员则广泛使用C与C++的语言来规划芯片电路。而为了符合系统级时代的需求,XMOS半导体推出了其专利的软件定义晶圆解决方案(Software Defined Silicon;SDS),以协助芯片设计者加快设计时程,同时减低成本。
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XMOS为一家无晶圆半导体供货商,成立于2005年,总部位于英国的布里斯托,目前约有35名员工在英国,且在硅谷、新加坡与阿姆斯特丹有办公室。其主要的业务为提供可编程芯片、设计软件与开发硬件套件等解决方案,并以消费性电子为主要的目标市场。
XMOS的SDS解决方案为透过使用一种嵌入式的软件来定义硬件。此软件使用C与C++语言,可大幅减低设计的复杂性,让架构简单化,且设计的时程也大幅缩减,加上日后的修改与增加设计都可直接透过软件进行,也大大提升了整合的空间与应用弹性。XMOS执行长暨创办人James Foster表示,SDS结合了FPGA与ASIC的优势,不但具备可程序化的优点,同时也适用于高量产的市场,加上全程使用C与C++语言,对于设计者来说非常容易上手。过去的设计者,都需要学习RTL等复杂的语言,而使用XMOS的SDS解决方案则完全无需应用RTL,大大的降低设计的门坎。
XMOS技术核心为一名为「XCore」的精简、事件驱动(event-driven)、多线程、处理频率为450MHz的处理器,并透过虚拟化技术达成8个线程,分享500MIPs的运算能力。此外,XCore也能进行多核心的设计,能轻易的组成四核心或八核心的架构。James Foster表示,XCore中有一个自动启动的CPU,当事件发生时便会唤醒其他的线程,若未有事件发生则不启动,以节省带宽。
XCore处理器为透过事件驱动的输出/入埠与外界联系,而线程的通讯则透过「XLink」来沟通,XLink为能使线程与XCores在硬件层交互作用之信道机制,是介于实体世界及处理器引擎间的桥梁,能为软件设计者及硬件工程师提供一个稳定而简易的接口。
James Foster表示,XMOS第一款的SDS解决方案的测试芯片已透过台积电的90奈米G制程生产,其芯片的设计工具与工程样品将于2008年上半年供应,并预计在2008年的第一~二季进行量产。