Chipdagi tizim barcha kerakli elektron komponentlar va sxemalarga ega kichik chipdir. Ingliz adabiyotida SoC (system-on-a-a-chip) atamasi ishlatiladi. Ovozni aniqlash qurilmasidagi tizim ADC, audio qabul qiluvchi, xotira, mikroprotsessor va bitta chipdagi foydalanuvchi kiritish-chiqarish mantiqiy boshqaruvini o'z ichiga olishi mumkin.
Tibbiyotda nano-robotlarga asoslangan SoC tizimi erta kasalliklarni kechiktirish uchun dasturlashtiriladigan antikorlar vazifasini bajarishi mumkin. Chipga asoslangan video qurilmalar ko'r odamlarga tasvirni olish imkonini berish orqali yordam berishi mumkin va SoC audio qurilmalari karlarni eshitishiga yordam beradi. Chipdagi tizim SOI (izolyatordagi kremniy) kabi boshqa texnologiyalar bilan birga rivojlanmoqda.
Atamalar ta'riflari
SoC tizimi turli xil kompyuter komponentlarining kerakli elektron sxemalarini bitta o'rnatilgan chipda (IC) birlashtiradi. SoC - bu analogni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan to'liq substratli elektron tizim.raqamli, aralash yoki RF funktsiyalari. Uning komponentlariga odatda grafik protsessor (GPU), ko‘p yadroli bo‘lishi mumkin bo‘lgan markaziy protsessor (CPU) va tizim xotirasi (RAM) kiradi.
Chinki chipdagi tizim ham apparat, ham dasturiy ta'minotni o'z ichiga oladi, u kamroq quvvat sarflaydi, yaxshi ishlaydi, kamroq joy talab qiladi va ko'p chipli tizimlarga qaraganda ishonchliroq. Aksariyat tizim chiplari bugungi kunda smartfon va planshetlar kabi mobil qurilmalarga kiritilgan.
Tizim-on-a-Chip ko'p sonli kompyuter komponentlarining talab qilinadigan elektron sxemalarini bitta o'rnatilgan chipga kiritish standartlariga javob berish uchun maxsus ishlab chiqilgan. PCBga bir nechta chiplar va komponentlarni yig‘adigan tizim o‘rniga, SoC barcha kerakli sxemalarni bitta qurilmada yaratadi.
SoC muammolariga yuqori prototiplash xarajatlari, arxitektura va yanada murakkab disk raskadrovka kiradi. IClar iqtisodiy jihatdan samarali emas. Biroq, bu texnologiya rivojlanishi bilan o'zgarishi mumkin.
Kerakli mikrochiplash parametrlari
Chip SoCs tizimi juda murakkab qurilmalardir. Misol uchun, Qualcomm kompaniyasining Snapdragon 600 tizimi chipdagi eski Samsung Galaxy smartfonida ishlatilgan SoC hisoblanadi.
Odamlar oʻz smartfonlaridan internetda kezish, musiqa tinglash, video tomosha qilish, GPS navigatsiyasidan foydalanish, surat va video olish, oʻyin oʻynash, ijtimoiy tarmoqlarga kirish imkoniyatiga ega boʻlishni xohlaydi. Bu barcha xususiyatlarUlar nafaqat yaxshi protsessor, balki Chip SoC grafik chipidagi kuchli tizim, tezkor simsiz Bluetooth chipseti va 4G tarmoqlariga ulanishni qo‘llab-quvvatlash bilan ham ta’minlangan. Bularning barchasi eng kam energiya sarfi bilan ishlashi kerak.
Yechim oʻrnatilishi mumkin boʻlgan hamma narsani kichiklashtirishdir. Qurilmalar iloji boricha siqilgan bo'lishi va kichikroq yuzaga ixcham joylashtirilishi kerak. Buning oqibati yuqori ishlov berish quvvati va kam quvvat sarfi. SoC aynan shu narsani taklif qiladi.
Tizim-chip dizayni
Konseptual jihatdan funktsional chiplar uchun dizayn strategiyasining uchta darajasi mavjud. Birinchi daraja nuqta guruhining simmetriyasidir. Bu kristalning ma'lum bir jismoniy reaktsiyasi va anizotropiyasi mavjudligi yoki yo'qligini belgilaydi. Shuning uchun u yangi funktsional kristallarni qidirish va himoya qilish uchun ishlatilishi mumkin.
Nuqtalar guruhi simmetriyasi zaruriy talab, lekin funktsional kristall uchun etarli shart emas. Chipdagi SNK tizimi muayyan xususiyatni namoyish qilishi uchun u dizayn strategiyasining ikkinchi darajasi - kosmik guruh tuzilishi yoki simmetriya bilan to‘ldirilishi kerak.
Nihoyat, javobni yaxshilash yoki optimallashtirish uchun atomlar, molekulalar va kristall klasterlar qurilish bloklarining elektron yoki magnit tuzilmalarini nozik sozlashni oʻz ichiga olgan molekulyar muhandislik loyihalash strategiyasining uchinchi darajasi mavjud.
Komponentlarmobil qurilmalar
Chip-on-a-SoC tizimi maqsadiga qarab turli elementlarga ega bo'lishi mumkin. SoC-larning katta qismi smartfonlarda qo'llanilganligi sababli biz bunday qurilmalarning eng keng tarqalgan komponentlari ro'yxatini taqdim etamiz:
- CPU SoC ichidagi yadrodir. Bu ko'pchilik hisob-kitoblar va qarorlarni qabul qilish uchun mas'ul bo'lgan qismdir. U boshqa apparat komponentlari va dasturiy ta'minotdan ma'lumotlarni oladi va tegishli chiqish javoblarini beradi. CPU bo'lmasa, SoC bo'lmaydi. Aksariyat protsessorlar ichida ikkita, to‘rt yoki sakkiz yadro mavjud.
- GPU - grafik ishlov berish moduli uchun qisqartirilgan. U video chip deb ham ataladi. GPU 3D oʻyinlar hamda bitta chipli tizim yordamida har qanday qurilma interfeysida koʻrinadigan aniq vizual oʻtishlar uchun javobgardir.
- RAM Xotira - barcha hisoblash qurilmalari ishlashi uchun xotira kerak. Ilovalar va dasturiy ta'minot ma'lumotlarini ishga tushirish uchun siz ulardan foydalanishingiz kerak. Buning uchun chipdagi tizimda operativ xotira bo‘lishi kerak.
- ROM - Har qanday qurilmada proshivka yoki u ishlayotgan operatsion tizim kabi dasturlarni saqlash uchun ROM xotirasi boʻlishi kerak.
- Modem - smartfon radio tarmoqlariga ulana olmasa, telefon bo'lmaydi. Modemlar tarmoq yoki uyali aloqani nazorat qiladi.
Protsessor va xotiraga qo'shimcha ravishda, boshqa SoClar uchun mo'ljallangan PCIe interfeyslari ham bo'lishi mumkin.radio qabul qiluvchilar, SATA interfeyslari yoki USB qurilmalarini ulash.
Chip dizayni
Chipdagi tizimlar hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun yarimo'tkazgichli xotira bloklariga ega bo'lishi kerak. SoC ning qo'llanilishiga qarab, xotira xotira va kesh ierarxiyasini tashkil qilishi mumkin. Bu mobil kompyuterlar bozorida keng tarqalgan, lekin ko'pgina kam quvvatli o'rnatilgan mikrokontrollerlarda talab qilinmaydi.
SoClar uchun xotira texnologiyalariga faqat oʻqish uchun moʻljallangan xotira (ROM), tasodifiy kirish xotirasi (RAM), elektr oʻchiriladigan dasturlashtiriladigan ROM (EEPROM) va flesh xotira kiradi. Boshqa kompyuter tizimlarida bo'lgani kabi, operativ xotirani nisbatan tezroq, lekin qimmatroq statik RAM (SRAM) va sekinroq, ammo arzonroq dinamik operativ xotira (DRAM)ga bo'lish mumkin, masalan, ushbu maqolada tasvirlangan chipdagi tizim.
Tashqi interfeyslar
SoC'lar odatda aloqa protokollari uchun tashqi interfeyslarni o'z ichiga oladi. Ular ko'pincha USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C va boshqalar kabi sanoat standartlariga asoslanadi. Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN va yaqin dala aloqasi kabi simsiz tarmoq protokollari ham qoʻllab-quvvatlanishi mumkin.
Agar kerak bo'lsa, SoC'lar signalni qayta ishlash uchun analog interfeyslarni o'z ichiga oladi. Ular har xil turdagi sensorlar yoki aktuatorlar, jumladan, aqlli konvertorlar bilan o'zaro aloqada bo'lishi mumkin. Ular, shuningdek, maxsus murojaat qilishlari mumkinmodul ilovalari yoki SoC uchun ichki bo'lishi mumkin, masalan, agar SoC ga analog sensor o'rnatilgan bo'lsa va uning o'qishlari matematik ishlov berish uchun raqamli signallarga aylantirilishi kerak bo'lsa.
Raqamli signal protsessorlari
Raqamli signal protsessorlari (DSP) ko'pincha chipdagi tizimlarga kiritilgan. Ular sensorlar, aktuatorlar, ma'lumotlarni yig'ish, ma'lumotlarni tahlil qilish va multimediyani qayta ishlash uchun operatsion signalni qayta ishlashni amalga oshiradilar. DSP yadrolari odatda juda uzun ko'rsatmalar so'ziga (VLIW) va bir yo'nalishli ko'rsatmalar to'plami arxitekturasiga ega, shuning uchun ular parallelizmdan foydalanishlari mumkin.
4DSP yadrolari koʻpincha dasturga oid koʻrsatmalarni oʻz ichiga oladi va ASIP ilovasi uchun maxsus qoʻllanmalar toʻplamining protsessorlari hisoblanadi. Bunday ko'rsatmalar ixtisoslashtirilgan funktsional birliklarga mos keladi.
DSP koʻrsatmalariga koʻp toʻplash, tez Furye konvertatsiyasi, silliq koʻpaytirish va konvolyutsiya kiradi. Boshqa kompyuter tizimlarida bo'lgani kabi, SoC'lar ham soat signallarini yaratish, funksiyalarning bajarilishini nazorat qilish va kerak bo'lganda signalni qayta ishlash ilovalariga vaqt kontekstini taqdim etish uchun soat manbalarini talab qiladi.
Mashhur vaqt manbalari kristall osilatorlar va fazali qulflangan halqalardir. SoClar shuningdek, kuchlanish regulyatorlari va quvvatni boshqarish sxemalarini ham oʻz ichiga oladi.
SoC va CPU o'rtasidagi farq
Bir paytlar koʻpchilik protsessor monitordan butunlay ajratilgan deb oʻylashgan. Endi ko'pchilik CPU faqat kichik bir qism ekanligini tushunadi,va kompyuter ko'p qismlardan iborat.
Chipdagi tizim - bu kompyuter va boshqa elektron tizimlardagi barcha kerakli komponentlarni birlashtirgan elektron plata. Bularga GPU, CPU, xotira, quvvatni boshqarish sxemasi, USB kontroller, simsiz radiolar va boshqalar kiradi. Bu komponentlar anakartda lehimlangan, bu oddiy kompyuterlardan farq qiladi, ularning qismlari istalgan vaqtda almashtirilishi mumkin.
Siz shuni aytishingiz mumkinki, chipdagi tizim (SoC) Despicable Me-dan olingan Vector to'liq kompyuterda "nurni siqish" dan foydalanganda sodir bo'ladi. Kichkinalashtirish kuchi bilan Chipdagi tizim bitta kremniy chipiga sig‘dirish uchun siqilgan funktsional kompyuterdir.
Chiplar qayerda ishlatiladi
SoC odatda kichik boʻlib, elektron qurilma ichida koʻp joy egallamaydi, shuning uchun uni kichikroq qurilmalar uchun ideal qiladi. U ko‘plab turli qismlarni bitta chipda birlashtiradi, ya’ni uning ishlab chiqaruvchisi muhim jismoniy qismlarni yotqizish va uzoq zanjirlarni qurish uchun vaqt, pul va resurslarni sarflashi shart emas, bu esa o‘z navbatida ishlab chiqarish va xarajatlarni kamaytiradi. Chipdagi tizimlar ish stoli kompyuter yoki noutbuk kabi alohida alohida komponentlarga ega bo'lgan tizimlarga qaraganda ancha samarali. SoC batareyada uzoqroq ishlay oladi.
Elektronikaga an'anaviy yondashuvlar individual ishlaydigan tizimlarni yaratishdan iborat edimustaqil qismlar. Masalan, kompyuterlar va noutbuklar. Biroq, atrofdagi hamma narsani doimiy ravishda miniatyura qilish, ular tobora ko'proq chipdagi kichikroq, energiya tejamkor tizimlarga tayanishini anglatadi. Smartfonlar, planshetlar va hatto IoT (Internet of Things) qurilmalari chiplardagi tizimlar barcha elektronika kelajagining muhim qismi ekanligini isbotlamoqda.
Intel Pentium N3710 qurilmasi
Pentium N3710 - Intel tomonidan ishlab chiqilgan va 2015-yil boshida 3710-sonli qism sifatida taqdim etilgan 64-bitli to'rt yadroli chipda tizim. Airmont mikroarxitekturasi asosida. Ushbu chip 1,6 gigagertsli chastotada, 2,57 gigagertsgacha bo'lgan rejimda ishlaydi. SoC 16 ta ijro blokiga ega va 400 MGts chastotada ishlaydigan HD Graphics 405 GPU-ni o'z ichiga oladi
N3710 tizim-on-chip arxitekturasi tafsilotlari:
- Dizayner - Intel.
- Ishlab chiqaruvchi - Intel.
- Model raqami - N3710.
- Qism raqami - FH8066501715927
- Dastur - mobil.
- son - 2015-yil mart
- Pentium N3000 seriyali.
- Chastotasi - 1600 MGts.
- Tezlik - 2567 MGts (1 yadro).
- Bus turi - IDI CPUID 406C4.
- Mikroarxitektura – Airmont.
- Asosiy ismi Braswell.
- Texnologiya - CMOS.
- Soʻz hajmi - 64-bit.
- Maksimal protsessorlar - bir protsessor.
- Maksimal xotira 8 G.
- PP harorati 0 C - 90 C.
- IntegratsiyalashganGPU grafik ma'lumotlari - HD Graphics 405.
- Maksimal chastotasi 700 MGts.
Chip tizimlarining afzalliklari
Dizaynda SOCdan foydalanishning asosiy maqsadi qurilmaning afzalliklarini tashkil etuvchi bosqichlarni oʻz ichiga oladi:
- SOC hajmi kichik, lekin koʻp funksiyalarni oʻz ichiga oladi.
- Moslashuvchanlik. Chip o‘lchami, quvvati va shakl faktoriga ko‘ra, bu tizimlarni boshqa qurilmalar bilan yengish juda qiyin.
- Xarajat samaradorligi, ayniqsa video kod kabi maxsus SoC ilovalari uchun.
- Chipdagi tizim son-sanoqsiz. Yuqori sig'imli mahsulotlar uchun ular resurslarni himoya qilish va muhandislik xarajatlarini soddalashtiradi.
Biroq, bunday ajoyib qurilmaning kamchiliklari bor:
- Katta vaqt investitsiya. SoC loyihalash jarayoni 6 oydan 12 oygacha davom etishi mumkin.
- Resurslar cheklangan.
- Agar kam hajmli mahsulot ishlab chiqilayotgan boʻlsa, yuqori darajadagi uskunalar talab qilinadi. Uchinchi tomon apparat vositalaridan foydalanish, amaliy dasturlarga vaqt va resurslarni sarflash yaxshiroq bo'lishi mumkin.
Chipdagi tizimlarning katta kamchiliklari borki, ular umuman moslasha olmaydi. Boshqacha qilib aytganda, ularni yangilab bo'lmaydi. Chipdagi tizim odatda qanday yaratilgan bo'lsa, xuddi shunday o'ladi. Butun xizmat muddati davomida unda hech narsa o'zgarmaydi. Agar asbob ichida biror narsa buzilgan bo'lsa, faqat bu qismni ta'mirlash yoki o'zgartirish mumkin emas. SoC ni butunlay almashtirish kerak.
Eng yirik ishlab chiqaruvchilarmobil chiplar
Biz yirik ishlab chiqaruvchilar: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA va Broadcom chipidagi tizimlar haqida qisqacha ma'lumotni taqdim etamiz. Qualcomm, NVIDIA va MediaTek asosan apparat kompaniyalari o'zlari ishlab chiqaradigan qurilmalarda foydalanishlari uchun mobil SoC'larni ishlab chiqaradi va sotadi. Broadcom marshrutizatorlar va tarmoq qurilmalarida ishlatiladigan SoC'larni ishlab chiqaradi va Samsung va Huawei nafaqat SoC'larni ishlab chiqaradi, balki ulardan foydalanish bo'yicha dunyodagi ikkita eng yirik kompaniya hisoblanadi.
Chipdagi qaysi tizim eng yaxshi ekanligini ayta olmaysiz. Chipdagi tizimlarning dizayni va rivojlanishi shunchalik tez sur'atda ketmoqdaki, taqqoslash vaqtida variant allaqachon eskirgan bo'ladi. Ammo shuni yodda tutish kerakki, eng yaxshi SoC protsessorlar yoki eng tez simsiz uzatish uchun eng yaxshisi bo'lmasligi mumkin.
