本文介绍在现代片上系统(SoC)设计中使用开放式内核协议(OCP) ，解释了为什么标准的工业套接口在富有竞争性的SoC设计很重要，说明了OCP如何实现接口功能。讨论中说明了加速SoC设计以满足更短的上市时间的必要性，和复用IP的优势。最后，本文讨论了三种不同的实现方法，阐明OCP给半导体内核设计带来的灵活性。

半导体工业面临的问题

近年来，半导体工艺的改进和日益增长的市场压力使上市时间和设计重用成为半导体工业的热门话题。显然，减少SoC设计周期可以减少上市时间。设计重用表面上很简单－一次设计，多次使用。但是减少SoC设计时间和实现设计重用被证明是很困难的。

由Moore定律知，每过18个月，随着工艺的改进集成电路密度增加一倍。这允许在给定大小的半导体面积上极大增加电路范围和功能，但由此引起的制造成本的增加确是微不足道的。比如，在过去的5年里，半导体门数从20万到50万门增加到上千万门，甚至2千5百万门。门数提高了50倍，这也是SoC设计得以实现的根本原因。

随着密度增加的还有性能的提高，设计者努力同时降低原型设计和后续改进设计的设计周期。这都是因为激烈的市场竞争压力，产品生命周期的缩短和功能的提高导致设计频繁修改，设计时间减半。见表1。
                                 1997        1998      1999         2002           Delta
工艺技术                    0.35m       0.25m     0.18m      0.13m         ~7x
门数                        200-500K     1-2M       4-6M        10-25M        ~50x
设计周期(月)              12-18         10-12      8-10          6-8            ~2x
后续设计周期(月)        6-8           4-6           2-4           2-3            ~2x
表1不断增加的设计复杂度和不断减少的设计周期时间

总之，由简单一道数学题知，在一半的设计时间芯片，电路增加50倍等同于产率提高100倍。但通常这是很难实现的，尤其是在今天芯片设计的复杂度不断提高、设计周期不断缩短的情况下。其结果就是另外上市时间和内核的复用不断受挫、产品进度表和设计效率都受影响。

缩短SoC设计时间

为解决上市时间问题，首先想到的是并行设计单独的SoC内核和最终的SoC产品，设计企业可以在这方面减少设计时间因为设计的各个环节，包括SoC仿真(时序和性能分析等)都并行进行。

这可以将SoC设计时间减少为单个部件的最大设计时间。单个部件可以是单独的SoC内核，或是SoC集成。不管怎样，开发进度分险得到控制－允许在加速设计进度表的前提下保证SoC产品更高可靠性。这也允许进度表更可预测。因为所有的设计是受控的，所有的设计并行进行，问题不是被串行解决。这意味着问题可以更快被发现和解决，设计流程变得非常可预见。

然而，并行设计需要定义分割的每个内核和共享的SoC资源。这是因为内核只执行自身功能，而无系统信息。比如，PCI接口内核或MPEG解压内核只执行自身的功能，而不需了解SoC互连机制的任何信息。相似的，互连机制处理传输信息时，像进行判决控制、地址映射、数据传输时不需要了解内核提供任何信息。幸运的是，这种方法已经存在而且被研究好多年了，这种方法叫做分层法。

分层法已成功地被运用在网络上，在每一层定义了不同的功能和与相连层之间的接口。在软件上也一样，每个功能和任务都定义自身的功能和接口。分层法已经在不同的领域被证明是很有效的。

用分层法来解决问题

分层法自然地将系统处理的部件分离出来，部件可以是大软件程序的一个软件模块，或SoC中的半导体内核，这对SoC设计者更为重要，两者的原理是相同的。分层法的优势有：
• 减少设计时间
• 更简单的验证
• 增加IP复用
分层法使得设计团队能将设计努力分解成许多独立活动，能被同步处理，因为这些活动间相互依存度最低。缩小单个活动的时间能增加成功的几率，也更容易被验证。这可以大幅地加速最终产品的交付时间。

分层法使内核能重用在不同的系统内。采用分层法方法，其他的系统资源只需考虑其他的设计要求，而不需考虑单个内核的功能。如果用正确的内核接口设计，内核只在支持接口的子系统内不用改变的被重用。通过选择工业级标准接口，不需要增加额外的时间实现重用，因为所有内核都需要这样的接口。但是，什么是内核接口呢？这个问题的答案就是套接口socket。

……

结论

标准的套接口内核协议对SoC设计社区非常重要。OCP是唯一的，完整的、全面支持的和已被证明的套接口。采用OCP能避免互相不兼容或私有权引起的问题，也有利于扩展IP 内核商业化交易市场。

完整全面支持的以核为中心的OCP相比以前的以总线为中心的协议有很多重大的优势。OCP是以内核为中心、公开授权、免版税的内核接口协议。它不会限制和干涉内在内核的信息。OCP是可升级的、可配置的，以满足不同内核和SoC设计需要的不同的通信要求。

拥有OCP接口和OCP互连系统使内核真正的模块化，集成“即插即用”，允许设计者自由选择内核以最优化应用互连系统。设计内核和设计系统能并行进行，可以缩短设计时间。另外，因为内核没有系统逻辑，使得内核能被复用和重新被设计。

最后在写OCP规范中，验证和测试在多重设计中完全是可移植的，不需要对某个特定的接口桥哪怕做最小的调整详细的OCP规范可在网站免费获得www.ocpip.org。

详细了解Socket在SoC设计中的重要性，请访问http://www.ocpip.org/chinese/whitepapers/White_Paper_Importance_of_Sockets_sc.pdf。