Chuẩn giao tiếp nào thường được sử dụng để kết nối các linh kiện trong một hệ thống số?

Trong các hệ thống nhúng, việc kết nối vi xử lý với các thiết bị ngoại vi đòi hỏi các chuẩn giao tiếp phù hợp với đặc điểm về tốc độ, khoảng cách và tài nguyên của hệ thống. Xét từng phương án:

• A. UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): Là chuẩn giao tiếp nối tiếp không đồng bộ phổ biến, thường được sử dụng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi như cảm biến, module GPS, hoặc để debug hệ thống. Ưu điểm của UART là đơn giản, dễ sử dụng và yêu cầu ít chân giao tiếp.
• B. PCIe (Peripheral Component Interconnect Express): Là chuẩn giao tiếp tốc độ cao, thường được sử dụng trong máy tính để kết nối card đồ họa, card mạng, hoặc các thiết bị lưu trữ tốc độ cao. PCIe không phù hợp cho các hệ thống nhúng nhỏ gọn do yêu cầu phần cứng phức tạp và tiêu thụ nhiều năng lượng.
• C. CAN (Controller Area Network): Là chuẩn giao tiếp được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng trong ô tô và công nghiệp, cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau một cách tin cậy trong môi trường khắc nghiệt. CAN phù hợp cho các hệ thống nhúng yêu cầu tính ổn định cao và khả năng chống nhiễu.
• D. SATA (Serial ATA): Là chuẩn giao tiếp tốc độ cao, chủ yếu được sử dụng để kết nối các thiết bị lưu trữ như ổ cứng và SSD với máy tính. SATA không phổ biến trong các hệ thống nhúng nhỏ gọn do kích thước và yêu cầu về phần cứng.

Trong các lựa chọn trên, UART là chuẩn giao tiếp thường được sử dụng nhất cho việc kết nối các thiết bị ngoại vi với vi xử lý trong các hệ thống nhúng do tính đơn giản, linh hoạt và khả năng hỗ trợ nhiều loại thiết bị khác nhau. Mặc dù CAN cũng được sử dụng trong một số ứng dụng nhúng đặc biệt, nhưng UART có phạm vi sử dụng rộng hơn.

Kích thước công nghệ vi mạch bán dẫn ngày càng nhỏ để tăng số lượng transistor trên một chip và cải thiện hiệu suất. Đơn vị thường được sử dụng để thể hiện kích thước này là nanomet (nm), tương đương với một phần tỷ mét (10^-9 m). Các công nghệ hiện đại có thể đạt đến kích thước 7nm, 5nm, hoặc thậm chí nhỏ hơn.

Vi mạch SoC (System on Chip) là một hệ thống tích hợp tất cả các thành phần cần thiết của một hệ thống điện tử vào một chip duy nhất. Các thành phần này bao gồm vi xử lý (CPU), bộ nhớ (RAM, ROM), bộ xử lý đồ họa (GPU), các giao diện ngoại vi (USB, Ethernet, Wi-Fi), và các bộ điều khiển khác. Do đó, đáp án A là chính xác nhất vì nó bao gồm vi xử lý và bộ nhớ, hai thành phần cốt lõi của một SoC. Các đáp án còn lại chỉ liệt kê một số thành phần, nhưng không đầy đủ như đáp án A.

Ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) như Verilog hay VHDL được sử dụng rộng rãi trong thiết kế vi mạch bán dẫn với nhiều mục đích khác nhau. Cụ thể:

• Mô tả chức năng của vi mạch: HDL cho phép các kỹ sư mô tả hành vi và chức năng của các mạch số một cách chính xác và dễ hiểu. Thay vì vẽ sơ đồ mạch chi tiết, họ có thể sử dụng code HDL để định nghĩa các hoạt động logic.
• Mô phỏng hoạt động của vi mạch: Trước khi vi mạch được chế tạo, HDL cho phép mô phỏng hoạt động của nó trong môi trường phần mềm. Điều này giúp phát hiện và sửa lỗi thiết kế sớm, tiết kiệm thời gian và chi phí.
• Kiểm tra tính đúng đắn của vi mạch: HDL cũng được sử dụng để viết các testbench, tức là các đoạn code để kiểm tra xem vi mạch có hoạt động đúng như mong đợi hay không. Các testbench này cung cấp các tín hiệu đầu vào và kiểm tra các tín hiệu đầu ra, đảm bảo rằng vi mạch đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

Mặc dù HDL không trực tiếp tham gia vào việc thiết kế layout (bố trí các thành phần trên chip), nhưng nó cung cấp thông tin đầu vào quan trọng cho các công cụ thiết kế layout.

Như vậy, các đáp án A, B và D đều đúng.