Çfarë është një SoC?

Nëse keni parë ndonjëherë brenda një kulle PC, mund të shihni se ka shumë komponentë të ndryshëm. Laptopi juaj mesatar përmban shumicën e të njëjtëve komponentë, por i zvogëlon ato, i riformaton dhe shkurton sa më shumë hapësirë ​​"të humbur" sa të jetë e mundur. Një smartphone mund të bëjë të njëjtat gjëra si një kompjuter desktop ose laptop, edhe pse pa dyshim, jo ​​aq shpejt. E bën këtë sepse përmban të njëjtin lloj hardueri. Megjithatë, në trupin e vogël të një smartphone, nuk ka hapësirë ​​të mjaftueshme që gjërat të duken si një laptop. Për të kapërcyer kufizimet e rëndësishme të hapësirës, ​​përdoret një paradigmë krejtësisht e re e projektimit.

Sistemi në Çip

Një kompjuter mundësohet nga një CPU, një smartphone nga një SoC ose një sistem në çip. SoC përmban një CPU, por gjithashtu përmban shumë më tepër se kaq. Dhe kjo është ajo që e dallon atë dhe i mundëson faktorit të vogël të formës së telefonit inteligjent të ofrojë të njëjtat veçori si një kompjuter, ndërkohë që futet në xhep dhe mbaron një bateri të vogël.

Shënim: SoC është shkurtim për System on Chip, megjithatë, Sistemi i tkurrjes në një Çip ka më shumë kuptim gramatikor. Nëse ju ndihmon, mund të supozoni se "a" është në kllapa dhe shkon e supozuar, por e pashprehur.

Paradigma e kompjuterit është të ndajë pjesët në mënyrë që të mund të optimizoni në mënyrë të pavarur secilën prej tyre dhe t'i ftohni siç duhet, megjithëse laptopët priren të luftojnë me atë pjesë të fundit. Paradigma e celularit është të grupojë gjithçka së bashku në një super-çip gjithëpërfshirës, ​​një sistem të plotë kompjuterik në një çip të vetëm.

Çfarë përmban një SoC?

Vërtet varet nga SoC dhe nga çfarë synohet. Duhet të përmbajë të paktën një bërthamë përpunuese. Kjo mund të jetë një bërthamë CPU me qëllime të përgjithshme, ose mund të jetë një bërthamë mikrokontrollues ose diçka më specifike si një procesor sinjali dixhital. Në mënyrë tipike, një SoC do të përmbajë bërthama të shumta përpunuese, megjithëse disa produkte të thjeshta mund të përdorin vetëm një. Një SoC duhet gjithashtu të përmbajë një lloj ndërlidhjeje për të lidhur komponentë të ndryshëm në çip. Historikisht, ky ka qenë një autobus i përbashkët, megjithatë, sistemet aktuale dhe të ardhshme po priren drejt një sistemi më të fuqishëm të ngjashëm me rrjetin, i referuar si një NoC ose Network on Chip.

Këshillë: Një NoC nuk duhet ngatërruar me një NOC ose Qendër Operative të Rrjetit.

Pothuajse gjithçka tjetër është opsionale, megjithëse duhet të përmbahen më shumë që të jetë një SoC. Memoria dhe kontrolluesi i memories mund të integrohen në çip në formën e cache SRAM dhe DRAM, megjithëse mund të përdoret gjithashtu memorie jashtë çipit. SoC-të e destinuara për telefonat inteligjentë priren të kenë lloje të tjera të njësive të përpunimit si GPU, NPU dhe procesor sinjali dixhital të integruar.

zzz

Pse të zgjidhni një SoC?

Në mënyrë tipike, një SoC do të jetë një çip i vetëm monolit silikoni. Thënë kështu, teknologjitë moderne të paketimit kanë filluar të mundësojnë grumbullimin 3D të çipave të silikonit njëra mbi tjetrën. Këto dizajne 3D priren të referohen ende si çipa të vetëm dhe po kështu edhe SoC. Një SoC që përdor chiplet të ndryshëm dallohet si System In Package ose SIP.

Dizajnimi i një sistemi që integron gjithçka në një çip të vetëm është i shkëlqyeshëm për mjediset me hapësirë ​​të kufizuar, pasi densiteti IP në silikon është jashtëzakonisht i lartë. Megjithatë, sfidat hapësinore ndodhin. Çipat më të mëdhenj priren të kenë rendiment më të ulët pasi defektet në vaferën e silikonit kanë më shumë gjasa të ndikojnë në çdo çip të caktuar. Paketimi i shumë fuqisë përpunuese së bashku do të thotë gjithashtu se mund të ketë shumë prodhim të nxehtësisë. E kombinuar kjo do të thotë se duhet të bëhen kompromise për të siguruar një sistem të qëndrueshëm. Kjo gjithashtu sinergjizon mirë me kërkesat e energjisë së shumë pajisjeve me bateri që përdorin SoC ku efikasiteti i energjisë është thelbësor.

Për pajisjet e drejtpërdrejta të përdoruesit fundor, duhet të gjendet një ekuilibër midis efikasitetit të lartë të energjisë dhe performancës së lartë. Për këtë qëllim, shumica e SoC-ve të smartfonëve përdorin një sërë bërthamash të CPU-së, disa prej të cilave janë të akorduara për performancë dhe të tjera të akorduara për efikasitet.

Duke vendosur gjithçka në një çip të vetëm, vonesa minimizohet dhe mund të arrihen gjerësi bande më të larta. Për më tepër, fuqia e nevojshme për të komunikuar sinjale zvogëlohet pasi "kabllot" janë më të shkurtër. Me një çip të integruar fort, ka më pak për të gabuar. Për më tepër, kostot e prodhimit nuk përfshijnë kostot për hapat shtesë të kombinimit, si p.sh. në një dizajn chiplet.

Kufizimet e një SoC

Kufizimi i vetëm më i madh i një SoC është dendësia e nxehtësisë / fuqisë. Është e vështirë të ftohen pajisjet, veçanërisht diçka si një smartphone që duhet të mbështetet në ftohjen pasive. Një SoC duhet të sintonizohet me mbështjellësin e pritshëm termik. Ky është në fund të fundit faktori kufizues i performancës në telefonat inteligjentë. Kur zgjerohet në pajisjet me ftohje më aktive, si p.sh. librat e fundit Mac me silikon të vetë-projektuar nga Apple, buxheti i energjisë mund të rritet pasi ajo nxehtësi mund të shpërndahet në mënyrë më efikase. Si të tillë, çipat M1 dhe M2 ofrojnë dukshëm më shumë fuqi përpunuese sesa një SoC smartphone.

Megjithatë, ka një kufi për këtë. CPU-të dhe GPU-të moderne të nivelit të lartë janë tashmë tepër të nxehtë. Ju thjesht nuk mund t'i integroni të dyja në një SoC të madh të madh. Dendësia termike do të ishte thjesht shumë e lartë dhe në thelb do të ishte e pamundur të ftohej. Disa nga këto pajisje, GPU më shumë se CPU po arrijnë gjithashtu kufijtë e teknologjisë aktuale për sa i përket çipave monolitikë. Kjo mund të shihet me zhvendosjen që tashmë ka filluar drejt modeleve të çipave.

Çipat ndihmojnë në shumë mënyra, duke reduktuar disa kosto të projektimit dhe duke rritur rendimentet, por nuk kanë një efekt masiv në termike pasi çipetet ende duhet të paketohen shumë afër njëri-tjetrit dhe të ndajnë të njëjtat pajisje për shpërndarjen e nxehtësisë. Si e tillë, ka vetëm kaq shumë fuqi përpunuese që mund të grumbullohet në një SoC përpara se të bëhet shumë i madh dhe i pafuqishëm, në të cilën pikë mund të arrihet një performancë më e madhe duke ndarë komponentët siç shihet në kompjuterët modernë.

Thënë kështu, kompjuterët po integrojnë ngadalë gjithnjë e më shumë veçori në CPU. Ka përfitime të performancës për ta bërë këtë. Megjithatë, ky proces nuk ka gjasa të zgjasë shumë. Ruajtja masive, DRAM dhe grafika e nivelit të lartë veçanërisht nuk ka gjasa të integrohen.

konkluzioni

SoC do të thotë System on Chip. Nuk duhet ngatërruar me SOC që do të thotë Qendra e Operacioneve të Sigurisë ose Kontrollet e Sistemeve dhe Organizatës. Është koncepti i integrimit të shumicës së komponentëve të një pajisjeje kompjuterike drejtpërdrejt në një çip të vetëm silikoni. Thelbi i çipit është CPU, por shumica e komponentëve të tjerë dhe fuqia përpunuese janë gjithashtu të përfshira drejtpërdrejt. Paradigma e dizajnit SoC ka qenë jashtëzakonisht e suksesshme në tregun e smartfonëve. Ai gjithashtu sheh përdorim në pajisjet e integruara, IoT dhe sistemet industriale ku ofron më shumë "të zgjuara" sesa mikrokontrolluesit tradicionalë. SoC-të mund të gjenden gjithashtu në tableta dhe disa laptopë të hollë dhe të lehtë.

Duke pasur parasysh tregun e tyre, SoC-të zakonisht akordohen për efikasitet të energjisë me performancë maksimale opsionale sipas kërkesës. Megjithatë, kjo nuk është domosdoshmërisht pjesë përbërëse e dizajnit. Performanca e përgjithshme kufizohet nga dendësia termike që nënkupton se ka kufizime se sa funksionalitet duhet të integrohet në një SoC në vend që të ndahet.