Co to jest system na chipie (SoC)?

Wszystkie urządzenia, z których obecnie korzystamy, po prostu działają, prawda? Ale niewiele osób myśli o mózgach, które je ożywiają. Wiele używanych przez nas urządzeń jest zasilanych przez system na chipie lub SoC.

Te małe i energooszczędne chipy zasilają większość urządzeń mobilnych, których używamy dzisiaj, od smartfonów po tablety. Oto wgląd w to, czym są SoC i co je składa.

Co to jest SoC?

Termin SoC oznacza system na chipie. Nazywa się to tak, ponieważ składa się z wielu istotnych komponentów obliczeniowych, które są skompresowane na jednym chipie. SoC są używane głównie w urządzeniach mobilnych ze względu na ich mały rozmiar i wysoką wydajność energetyczną.

Od 1970 roku kilka firm próbowało zmieścić wiele komponentów w jednym chipie, aby zasilać zegarki cyfrowe. Intelowi udało się to zrobić dzięki Microma Digital Watch w 1974 roku, tworząc pierwszy prawdziwy SoC. Firma zintegrowała funkcje czasowe i tranzystory sterownika LCD w jednym chipie.

SoCs naprawdę wystartowały w latach 80. i 90. W latach 80. popularność zdobywały komputery osobiste, które musiały być zasilane mniejszymi chipami. W latach 90. telefony komórkowe używały SoC, a trend ten utrzymuje się do dziś w smartfonach i tabletach wykorzystujących SoC.

Co jest w SoC?

Urządzenia przenośne, takie jak smartfony i tablety, muszą pozostać kompaktowe. Właśnie dlatego istnieją SoC. Producenci SoC biorą kilka istotnych komponentów i kompresują je w jeden chip, aby zaoszczędzić miejsce. Umieszczenie wszystkich komponentów w jednym miejscu pozwala zaoszczędzić ogromną ilość miejsca w porównaniu z częściami rozrzuconymi po całej płycie głównej.

Więc co jest na SoC?

Centralna jednostka przetwarzania (CPU)

Jednym z głównych komponentów SoC jest procesor. Procesor nazywany jest również mózgiem urządzenia. Dzieje się tak, ponieważ obsługuje wszystkie główne zadania przetwarzania, które rzucasz na swoje urządzenie. Podobnie jak mózg przetwarza informacje pochodzące ze zmysłów, procesor przetwarza informacje pochodzące z pamięci RAM i pamięci podręcznej.

Jednostka przetwarzania grafiki (GPU)

GPU w SoC jest jak procesor, tylko przetwarza różne rzeczy. Procesor może przetwarzać wszystko, od kodu po grafikę, ale byłoby to zbyt dużo pracy. Aby złagodzić to obciążenie, GPU obsługuje informacje graficzne. Przetwarza wszystko, co widzisz na ekranie.

Związane z: Jak podkręcić GPU

Baran

RAM oznacza pamięć o dostępie swobodnym. Pamięć RAM zawiera dane, do których należy uzyskać dostęp od czasu do czasu. Komputery musiały kiedyś uzyskiwać dostęp do danych bezpośrednio ze swoich fizycznych jednostek pamięci, ale ten proces jest powolny.

Pamięć RAM rozwiązuje ten problem dzięki znacznie szybszej pamięci, która odczytuje i zapisuje dane z dużą prędkością niż zwykła pamięć masowa, nawet dysk SSD. Gdy dane zostaną załadowane do pamięci RAM, procesor może łatwo uzyskać dostęp i przywołać przydatne dane z ultraszybkiej pamięci.

Załóżmy na przykład, że musisz otworzyć aplikację. Aplikacja żyje na Twoim dysku twardym. Po otwarciu ta aplikacja jest ładowana z dysku do pamięci RAM, do której procesor ma dostęp. W zależności od tego, co dzieje się w aplikacji, dostęp do danych można uzyskać szybko, aby wszystko przebiegało sprawnie. Twój procesor ładuje do pamięci RAM dane, które według niego możesz wykorzystać, związane z aplikacją, dodatkowo przyspieszając przywoływanie.

Pamięć podręczna

Mimo że pamięć RAM jest blokiem pamięci, do którego można uzyskać szybki dostęp, inna forma pamięci jest jeszcze szybsza. Nazywa się to pamięcią podręczną procesora. Pamięć RAM przechowuje dane, których potrzebuje procesor, ale jeśli są informacje, do których często uzyskuje się dostęp, zostaną one przeniesione do pamięci podręcznej. Pamięć podręczna może przesyłać dane do procesora nawet szybciej niż pamięć RAM.

Załóżmy, że w krótkim czasie wielokrotnie otwierasz program. System zapisze ten program w pamięci podręcznej, aby załadować go jeszcze szybciej. Strony internetowe są również przechowywane w pamięci podręcznej, aby można je było szybciej wykorzystać.

Modemy sygnałowe

Może się to wydawać dziwne, ale rzeczywiste modemy sygnałowe są zintegrowane z SoC. Modemy są odpowiedzialne za konwersję sygnału elektromagnetycznego na sygnał cyfrowy, który może zrozumieć Twój telefon lub urządzenie mobilne. Modem jest również odpowiedzialny za działanie odwrotne, gdy wysyła dane do serwerów.

Jednostka przetwarzania obrazu (IPU)

IPU odpowiada za przetwarzanie danych pochodzących z kamery. Kiedy światło pada na czujnik obrazu, dane są przekształcane na sygnał cyfrowy i przesyłane do SoC. Dane te są następnie przetwarzane przez IPU, podczas gdy procesor może wykonywać inne zadania.

Koder wideo

Jeśli masz dane wideo na swoim urządzeniu, aby je wyświetlić, musisz je przekonwertować na sygnał analogowy. Koder wideo odpowiada za pobranie sygnału cyfrowego i przekształcenie go w sygnał analogowy (surowy sygnał elektryczny). Ten sygnał elektryczny jest następnie zamieniany na światło na wyświetlaczu.

W zależności od urządzenia SoC może mieć różne komponenty. Na przykład niektóre SoC nie mają zintegrowanej pamięci RAM, podczas gdy inne mają część znaną jako NPU. Oznacza jednostkę przetwarzania neuronowego i obsługuje zadania związane ze sztuczną inteligencją i uczeniem maszynowym.

Związane z: Dlaczego Intel upada do AMD i Apple

Przyszłość SoC

SoC są używane przede wszystkim w urządzeniach mobilnych, ale jesteśmy na krawędzi nowej rewolucji w technologii SoC: SoC zasila pełne komputery stacjonarne. Technologia SoC zbliża się do punktu, w którym może poprawnie uruchamiać pełne oprogramowanie komputerowe, czego przykładem jest chip Apple M1, SoC oparty na ARM, który zasila niektóre z ich najnowszych MacBooków.

Stosowanie układów SoC do zasilania komputerów ma swoje zalety. Oprócz oszczędności miejsca, SoC są świetne, jeśli chodzi o wydajność energetyczną. Mniejsze chipy zużywają ogólnie mniej energii, co powinno prowadzić do lepszej żywotności baterii w laptopach.

SoC również nie nagrzewają się tak, jak duże procesory. Ponieważ SoC mogą pozostać chłodniejsze niż duże procesory, urządzenia będą wygodniejsze w użyciu, zwłaszcza laptopy. Nie tylko to, ale wyeliminują potrzebę wentylatorów. Wentylatory są umieszczane w komputerach i konsolach do gier, aby usunąć ciepło wytwarzane przez procesory. Usunięcie wentylatorów doprowadzi do większej oszczędności miejsca w urządzeniu i większej oszczędności energii.

Małe żetony, duża pomoc

Wiele osób może prowadzić całą swoją działalność na urządzeniach korzystających z SoC. Wszystkie zadania, które wykonujemy na naszych telefonach lub tabletach, są realizowane przez chipy mniejsze niż grosz. Wkrótce zaczną zasilać komputery. SoCs naprawdę pokazują nam, że duże rzeczy mogą pojawić się w małych paczkach.

Jaka jest różnica między APU, CPU i GPU?

Nie rozumiesz akronimów procesorów komputerowych? Poznaj różnice między APU, CPU, GPU i dlaczego ma to znaczenie.

Czytaj dalej

O autorze