Zynq 的本質(zhì)特征，是它組合了一個雙核ARM Cortex-A9 處理器和一個傳統(tǒng)的現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）邏輯部件。盡管之前也有過捆綁了FPGA 的專用處理器，但是還沒有出現(xiàn)過完全相同的方案。在Zynq上，ARM Cortex-A9 是一個應(yīng)用級的處理器，能運行完整的像Linux 這樣的操作系統(tǒng)，而可編程邏輯是基于Xilinx 7 系列的FPGA 架構(gòu)。這個架構(gòu)實現(xiàn)了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的AXI 接口，在芯片的兩個部分之間實現(xiàn)了高帶寬、低延遲的連接。這意味著處理器和邏輯部分各自都可以發(fā)揮最佳的用途，而不會有在兩個分立的芯片之間的那種接口開銷。同時又能獲得系統(tǒng)被簡化為單一芯片所帶來的好處，包括物理尺寸和整體成本的降低。

　　Zynq 的片上系統(tǒng)

　　既然我們已經(jīng)把Zynq 描述為一個片上系統(tǒng)（SoC），那么顯而易見，第一個問題就會是“ 什么是SoC？ ”

　　你也許知道，這個概念出現(xiàn)已經(jīng)有一段時間了，潛在的意思是說單個硅芯片就可以用來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能，而不是需要用幾個不同的物理芯片來實現(xiàn)。在過去，SoC 這個術(shù)語常用于指專用集成電路（Application Specific IntegratedCircuit，ASIC），它上面可以有數(shù)字的、模擬的和射頻的元件，和混合信號模塊組合起來來實現(xiàn)模擬- 數(shù)字轉(zhuǎn)換和數(shù)字- 模擬轉(zhuǎn)換（ADC 和DAC）。單就數(shù)字部分而言，一塊SoC 可以組合上數(shù)字系統(tǒng)所有的功能：處理、高速邏輯、接口、存儲器等等。所有這些功能也可以用物理上分立的器件來實現(xiàn)，然后在印刷電路板（PCB）的層面上組合起來。SoC 的解決方案成本更低，能在不同的系統(tǒng)單元之間實現(xiàn)更快更安全的數(shù)據(jù)傳輸，具有更高的整體系統(tǒng)速度、更低的功耗、更小的物理尺寸和更好的可靠性。事實上有一大堆無可辯駁的理由來說明SoC 比等價的分立元件系統(tǒng)要強！可以看一下圖1.1，這是關(guān)于板上系統(tǒng)和片上系統(tǒng)的簡單圖形化比較。

　　基于ASIC 的SoC 的主要缺點有（一）開發(fā)時間和成本，以及（二）缺乏靈活性。開發(fā)ASIC 時不可重用的工程投入（及成本）是巨大的，使得這種SoC 類型只適合于大批量而且將來不需要升級的市場領(lǐng)域。基于ASIC 的SoC 的代表性例子包括在PC、平板和智能手機上用的集成處理器。這些處理器典型地是由至少兩個處理器核、存儲器、圖形處理器、接口和其他功能模塊組合起來的，而且大批量生產(chǎn)出來用于壽命有限的產(chǎn)品中。

　　ASIC SoC 的局限性導(dǎo)致它們不適用于很多應(yīng)用，特別是當(dāng)快速投入市場能力、靈活性和升級能力已經(jīng)成為重要的關(guān)鍵因素。對于小批量或中批量的產(chǎn)品，ASICSoC 也不是好的解決方案。顯然對于更靈活的解決方案是有需求的，這就是產(chǎn)生這種可編程芯片上的系統(tǒng)（System-on-Progammable-Chip）—— 一種在可編程、可重新配置的芯片上實現(xiàn)的特有的SoC—— 的動力所在。一直以來，F(xiàn)PGA 是自然的選擇。FPGA 天生就是可以被配置來實現(xiàn)任何系統(tǒng)的靈活芯片，如果需要也可以來實現(xiàn)嵌入式處理器。FPGA 還可以隨心所欲地重新配置，和用ASIC 來實現(xiàn)SoC 相比，F(xiàn)PGA能構(gòu)成更為基礎(chǔ)靈活的平臺。在一個需要系統(tǒng)升級的應(yīng)用中部署FPGA 幾乎就是沒有風(fēng)險的。

　　現(xiàn)在，Zynq 提供了更理想的用于實現(xiàn)靈活的SoC 的平臺：Xilinx 將其包裝成“ 全可編程SoC （All-Programmable SoC，APSoC）”，這個詞完美地闡述了它的能力。第二章會仔細(xì)闡述Zynq 的架構(gòu)，在此之前有必要先從圖1.2 看一下架構(gòu)的高層模型。 從中可以注意到Zynq 是由兩個主要部分組成的：一個由雙核ARM Cortex-A9 構(gòu)成的處理系統(tǒng)（PS），和一個等價于一片F(xiàn)PGA 的可編程邏輯（PL）部分。它還具有集成的存儲器、各種外設(shè)和高速通信接口。

　　PL 部分用來實現(xiàn)高速邏輯、算術(shù)和數(shù)據(jù)流子系統(tǒng)是很理想的，而PS 支持軟件程序和/ 或操作系統(tǒng)，這就意味著任何被設(shè)計的系統(tǒng)的整個功能可以恰當(dāng)?shù)卦谟布蛙浖g做出劃分。PL 和PS 之間的鏈接采用了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高級可擴展接口

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