Steve Leibson，賽靈思戰(zhàn)略營銷與商業(yè)規(guī)劃總監(jiān) （2013年3月25日）
幾個星期以前，我曾經(jīng)寫過一篇博客，內(nèi)容是有關(guān)在摩爾定律作用下，我們能夠在單個芯片上集成越來越多的功能，所以ASIC讓位的時(shí)候到了（見：所有ASIC都去了哪里？）
在那篇專欄中，我引用了我的朋友Dave Jones錄制并發(fā)表在www.eevblog.com上的一個視頻播客。在視頻中Dave拆解了一個上世紀(jì)90年代中期的Fluke示波器，并展示了內(nèi)部的ASIC。現(xiàn)在Dave又進(jìn)行了一次拆解，我不能放過這個再次見證行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵點(diǎn)的機(jī)會，即在摩爾定律的作用下，ASIC正在消失。
這次Dave拆解的是一部上世紀(jì)80年代晚期的經(jīng)典Commodore Amiga 500個人計(jì)算機(jī)。下面是他拍攝的Amiga 500的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：
經(jīng)典Commodore Amiga 500個人計(jì)算機(jī)的主板
這幅圖是Amiga 500的主板。該計(jì)算機(jī)采用8MHz摩托羅拉68000微處理器，時(shí)鐘頻率剛剛超過7MHz。這個處理器就是最左邊垂直放置的大型64引腳DIP器件。你還可以看到主板底部有兩排DRAM芯片。這些芯片使用16位寬的256K DRAM，為主機(jī)提供512KB（不是512MB）RAM。DRAM右側(cè)是一個擴(kuò)展RAM連接器，有一個擴(kuò)展RAM和電池供電的實(shí)時(shí)時(shí)鐘板插入到照片所示的這個端口中。
在我針對這個話題發(fā)表的第一篇博客中，我把Amiga 500主板中的四個ASIC用紅圈圈起來。這四個ASIC分別是：Fat Agnus、Denise、Paula和Gary，名字很有趣。Fat Agnus是系統(tǒng)存儲器訪問控制器，采用84引腳PLCC封裝，是Amiga 500主板上位置最靠底邊的ASIC。該ASIC還包含Amiga 500的位塊傳送器（基本上就是視頻內(nèi)存的DMA控制器）和“copper”視頻處理器。
Fat Agnus ASIC上面的是Paula ASIC，其采用40引腳DIP封裝，內(nèi)置8位四通道PCM音頻（左右音頻端口各兩通道）、中斷控制器、高度可編程軟盤控制器（可讀取IBM PC和Mac磁盤）、RS-232串行端口和模擬游戲桿控制器。Paula可能代表“端口（Port）、音頻（Audio）和UART”，但巧合的是，它也是芯片設(shè)計(jì)者女友的名字。
緊挨Paula的右邊是另一個40引腳DIP芯片，這就是Gary ASIC。Gary代表“門陣列”，為軟盤驅(qū)動器提供膠合邏輯及其它支持。Gary ASIC是真正的門陣列，它將此前在Commodore Amiga 1000中由分立邏輯實(shí)現(xiàn)的多項(xiàng)功能集成在一起。
Paula的左邊是Denis ASIC，也是一個40引腳DIP芯片，它是這個系統(tǒng)的主視頻處理器。Amiga個人計(jì)算機(jī)系列以其出色的視頻靈活性而著稱。尤其是Amiga個人計(jì)算機(jī)具備視頻同步鎖相功能，可與已有的視頻進(jìn)行圖像疊加。由于具備這項(xiàng)功能，Amiga計(jì)算機(jī)成為眾多視頻編輯系統(tǒng)的心臟，其中最出名的要算NewTek的Video Toaster系列。Amiga計(jì)算機(jī)最知名的用途或許是為電視連續(xù)劇《巴比倫五號》第一季和第二季制作計(jì)算機(jī)場景。Amiga計(jì)算機(jī)在當(dāng)年可以說是功能極其強(qiáng)大的機(jī)器。
如今，你可以輕松地把Fat Agnus、Denise、Paula和Gary ASIC布置在28nm SoC中的一個小角落里。我在觀看Dave Jones的拆解視頻時(shí)，又閃現(xiàn)出另一個想法?，F(xiàn)在，可以用一個賽靈思Zynq All Programmable SoC實(shí)現(xiàn)整個Amiga 500主板，包括處理器、視頻邏輯、DRAM陣列和輸入輸出（I/O）。當(dāng)然，微處理器采用的是1GHz ARM Cortex-A9 32位RISC而非7MHz的摩托羅拉68000。這種ARM處理器比摩托羅拉68000大約快1400倍：僅時(shí)鐘速度就快了142倍；ARM處理器的32位總線比68000微處理器的16位總線快33%；另外，ARM RISC處理器每個時(shí)鐘即可執(zhí)行一個指令，是摩托羅拉68000每指令8時(shí)鐘執(zhí)行周期的8倍。Zynq All Programmable SoC還有一個用于執(zhí)行額外任務(wù)的備用處理器（另一個1GHz ARM Cortex-A9處理器）。
Zynq All Programmable SoC中有一個RS-232 UART，當(dāng)然，實(shí)際上有兩個，但還需要一對1Gbps以太網(wǎng)端口用于網(wǎng)絡(luò)連接，兩個480M/s的USB 2.0端口用于外設(shè)訪問。訪問速度大大加快。兩個片上12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以輕松處理模擬游戲桿。由于有17通道模擬多路復(fù)用器，這兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以處理8個模擬游戲桿，并仍可空閑一路模擬輸入。
在存儲器方面，Zynq All Programmable SoC的片上L2緩存容量與Amiga 500中的DRAM陣列相當(dāng)。而且Zynq系列中的所有成員均有一個用于存儲指令和數(shù)據(jù)的256K片上存儲器。
這樣，一個Zynq IC提供的內(nèi)存容量實(shí)際上就相當(dāng)于Amiga 500計(jì)算機(jī)的總內(nèi)存容量，而且?guī)缀醯扔?/span>Amiga 500主板與擴(kuò)展RAM板的容量之和。這樣你可以用全新的視角來審視Zynq All Programmable SoC的用途，不是嗎？對我來說是這樣。
想看看Dave拆解Amiga 500個人計(jì)算機(jī)的視頻嗎？我想答案一定是肯定的， 這里就是（已得到Dave的慷慨授權(quán)，不過可惜是在Youtube上， 國內(nèi)很多網(wǎng)友還是無法觀看）：https://www.youtube.com/watch?v=HKNVIgsbYrA