Простые вопросы: что такое SoC (система на кристалле)?

Готовы поспорить, что большинство людей, хорошо разбирающихся в технологиях, слышали термин SoC или System on a Chip . 20(thing 20) лет назад это не было чем- то особенным, или, по крайней мере, не так широко использовалось, как сегодня, но в наши дни система на чипе(System on a Chip) представляет собой подход к тому, чтобы сделать электронные устройства меньше, мощнее и эффективнее. энергоэффективнее(energy efficient) , чем когда-либо прежде. Это все красиво и просто, но знаете ли вы, что такое Soc? Что означает SoC или система на чипе(System on a Chip) ? Почему это так важно для смартфонов, планшетов, беспроводных маршрутизаторов, носимых и других мобильных устройств? Если вы хотите узнать больше о SoCозначает, что он делает и почему это так важно, прочитайте эту статью, и вы найдете ответы на некоторые вопросы:

Что такое SoC (система на чипе)?

SoC — это краткое название System on a Chip . Система на кристалле(System on a Chip) — это электронная интегральная схема, содержащая различные электронные компоненты, предназначенные для совместной работы для достижения общей цели. Первая часть термина — Система(System) — говорит о том, что речь идет о сложной электронной сборке, а последняя часть — Чип(Chip) — говорит о том, что все компоненты этой системы объединены в одну интегральную схему.

Чтобы лучше понять, что такое система на чипе(System on a Chip) , представьте ее как полноценный компьютер, миниатюризированный и сжатый для размещения на одном чипе. Например, SoC можно сравнить с миниатюрной системой(miniature system) , состоящей из материнской платы, процессора, видеокарты, сетевой карты(network card) и так далее. Чтобы получить более полное представление, загляните под этот абзац, и вы увидите, как выглядит Exynos 4 Quad (4412) System on a Chip на (System on a Chip)печатной плате(circuit board) смартфона Samsung Galaxy S III(Samsung Galaxy S III smartphone) .

SoC, система на кристалле

Источник: Википедия(Wikipedia) .

Каковы общие области применения SoC?

Системы на чипах(Systems on Chips) широко используются во многих отраслях для самых разных целей, таких как смартфоны, планшеты, носимые устройства, цифровые камеры, беспроводные маршрутизаторы и так далее. Однако, вероятно, наиболее распространенное их использование сегодня — это питание смартфонов. Если вам интересно, почему, имейте в виду, что и смартфоны, и планшеты — это небольшие устройства, которым для работы требуется много вычислительной мощности, и все они должны соответствовать требованиям пользователей, которые становятся все более требовательными.

Вот насколько сложна система Qualcomm Snapdragon 600 на чипе(System on a Chip )SoC , которая использовалась в старом смартфоне Samsung Galaxy S4(Samsung Galaxy S4 smartphone) . Новые телефоны еще сложнее и имеют еще более миниатюрные SoC .(SoCs)

SoC, система на кристалле

Источник: (Source:) Википедия(Wikipedia)

Например, люди хотят иметь возможность использовать свои смартфоны для работы в Интернете, прослушивания музыки, просмотра видео(watch videos) , использования GPS-навигации(GPS navigation) , фото- и видеосъемки, игр, постоянного подключения к социальным сетям и так далее. Все это вещи, для которых нужен не только хороший процессор, но и хороший графический чип, быстрая беспроводная и Bluetooth-чип(wireless and Bluetooth chip) , поддержка подключения к сетям 4G, GPS-чип(GPS chip) и список можно продолжать. И все это должно происходить с наименьшим энергопотреблением(power consumption)возможно. В конце концов, никто не хочет, чтобы их устройства отключались после нескольких часов использования. Ответ заключается в том, чтобы миниатюризировать все, что можно миниатюризировать, и втиснуть как можно больше компонентов на меньшую поверхность. Следствием этого является более высокая вычислительная мощность(processing power) и более низкое энергопотребление(power consumption) . Это именно то, что предлагает система на чипе(System on a Chip) .

Каковы обычные компоненты SoC ?

Система на чипе(System on a Chip) может состоять из множества элементов в зависимости от ее назначения. Однако, поскольку подавляющее большинство SoC(SoCs) используется на смартфонах, вот список наиболее распространенных компонентов таких устройств:

  • ЦП(CPU )центральный процессор(Central Processing Unit) или процессор — это ядро ​​всего, что находится внутри SoC . Это часть SoC , которая отвечает за выполнение большинства расчетов и решений. Он получает входные данные от других аппаратных компонентов и программного обеспечения и выдает(software and delivers) соответствующие выходные ответы. Без процессора(CPU) не было бы SoC . Большинство современных ЦП имеют два, четыре или восемь ядер внутри, чтобы иметь возможность выполнять параллельную обработку.
  • GPU — сокращение от Graphical Processing Unit , также известное как видеочип(video chip) . Графический процессор(GPU) отвечает за те 3D-игры, в которые вы можете играть на своем смартфоне, а также за аккуратные визуальные переходы, которые вы видите в пользовательском интерфейсе любого устройства, использующего SoC .
  • Оперативная (RAM )память(Memory) — всем вычислительным устройствам для работы нужна память. Чтобы иметь возможность запускать приложения и программные данные, необходимо использовать данные, а для этого система на чипе(System on a Chip) должна иметь оперативную память.
  • Память ПЗУ(ROM memory) — точно так же, как устройству требуется память ОЗУ(RAM memory) для запуска приложений и другого программного обеспечения, оно также должно иметь память ПЗУ(ROM memory) для хранения программного обеспечения, такого как прошивка или операционная система(operating system) , которую оно запускает.
  • Модем(Modem) — ни один смартфон не был бы телефоном, если бы он не мог подключаться к радиосетям. При этом мы имеем в виду как беспроводные сети, так и мобильные сети 3G или 4G. Модемы заботятся о сети или сотовой связи.

Вот иллюстрация того, какие компоненты включает в себя система на чипе(System on a Chip) под названием Snapdragon 410 от Qualcomm:

SoC, система на кристалле

Помимо процессора и памяти(processor and memory) , другие SoC(SoCs) , такие как те, которые можно найти в беспроводных маршрутизаторах и других подобных сетевых устройствах, могут также включать в себя интерфейсы PCIe , предназначенные для подключения приемопередатчиков, интерфейсы SATA(SATA) и/или USB для подключения к устройствам хранения. На иллюстрации ниже вы можете увидеть, что находится внутри SoC BCM5862X(BCM5862X SoC) от Broadcom . И если вам интересно узнать больше о маршрутизаторах Systems on Chips , вот еще несколько материалов на эту тему: Router SoC 101 .

SoC, система на кристалле

Источник: (Source:) Оборудование Тома(Tom's Hardware)

Список компонентов, который мы перечислили в предыдущих абзацах, показывает лишь несколько основных, обязательных элементов системы на кристалле(System on a Chip) . Однако системы на чипах(Systems on Chips) могут иметь и другие части. Например, у многих есть компоненты, предназначенные для работы со службами определения местоположения, датчиками, безопасностью или интерфейсами, способными работать с лучшими камерами или большими экранами. Список можно продолжить.

Какие из них являются крупнейшими производителями мобильных SoC и какие (SoCs)SoC сегодня(SoC today) являются лучшими ?

Крупнейшими производителями SoC на сегодняшний день являются Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei , NVIDIA и Broadcom . Qualcomm, NVIDIA и MediaTek производят и продают в основном мобильные SoC(SoCs) другим производителям аппаратного обеспечения, которые используют их в своих устройствах. Broadcom производит SoC(SoCs) , которые в основном используются в маршрутизаторах и сетевых устройствах, а Samsung и Huawei не только производят SoC(SoCs) , но и являются двумя крупнейшими производителями смартфонов в мире.

Сказать, какая система на чипе(System on a Chip) лучшая , невозможно. Индустрия растет и развивается так быстро, что к тому времени, когда вы сможете сравнить и решить, какая SoC является лучшей , новая, вероятно, уже будет на подходе к будущим устройствам.

Однако имейте в виду, что лучшим(the best ) SoC для вас( for you) может быть не тот, у которого лучший процессор или самая быстрая беспроводная передача. Система на чипе(System on a Chip) для вас — это система, которая поможет вашему следующему смартфону или устройству работать(smartphone or device work) хорошо, предложит все основные функции, которые вам нужны, и включает в себя все «периферийные устройства», которые вы хотите ( поддержка 4G LTE(LTE support) , Wi(WiFi) -Fi с поддержкой стандарта 802.11ac). , USB-подключение(USB connectivity) и т. д.).

Вот интересное видео, в котором показано, как производители смартфонов выбирают правильную систему на чипе(System on a Chip) для каждого из своих смартфонов:

Каковы преимущества и недостатки SoC ?

Вы все еще можете задаться вопросом: зачем кому-то разрабатывать, производить и продавать систему на кристалле(System on a Chip) ? Тому есть довольно много причин:

  • SoC обычно (SoC)крошечный(tiny ) и не занимает много места внутри электронного устройства, что делает его идеальным решением для небольших устройств, таких как, например, смартфоны, планшеты или носимые устройства . И только этих трех примеров достаточно, чтобы наполнить мир сотнями миллиардов долларов.
  • Когда вам нужно спроектировать устройство, достаточно большое, чтобы в лучшем случае поместиться на вашей ладони, интеграция(integration ) — это то, что вам нужно. Это означает, что вы можете разместить процессор, графический чип, модем и многие другие компоненты на одном квадратном дюйме(square inch) .
  • Поскольку SoC имеет небольшой размер и поскольку он объединяет множество различных частей на одном кристалле, это означает, что его производителю не нужно тратить время, деньги и ресурсы(money and resources) на подключение значительных физических частей и создание длинных схем, что, в свою очередь, означает более низкое производство. затраты(lower manufacturing costs) .
  • Системы на чипе(Systems on a Chip) намного более энергоэффективны(power efficient) , чем системы с выделенными отдельными компонентами, такими как, например, настольный ПК или ноутбук. SoC может работать(SoC) от батарей в течение более длительного времени, что делает его правильным выбором для любого мобильного устройства.

С другой стороны, системы на чипах(Systems on Chips) имеют большой недостаток, заключающийся в том, что они вообще не адаптируются. По своей природе SoC(SoCs) настолько тесно интегрированы и настолько малы, что не могут адаптироваться или, другими словами, не могут быть обновлены. Система на чипе(System on a Chip) обычно умирает так же, как и родилась: за время ее существования ничего не меняется. И это также причина, по которой, если что-то сломается внутри SoC , вы не сможете отремонтировать или изменить только эту часть — вам придется заменить всю SoC .

Согласны ли вы с тем, что системы(Systems) на чипах(Chips) — это будущее электроники?

Традиционные подходы к электронике и особенно к вычислительным устройствам заключались в создании систем, работающих на отдельных независимых частях. Такими примерами являются, например, компьютеры и ноутбуки. Однако постоянная миниатюризация всех вещей вокруг нас означает, что они все больше полагаются на меньшие, более совершенные и энергоэффективные (power efficient) системы на чипах(Systems on Chips) . Смартфоны, планшеты, носимые устройства, черт возьми, даже устройства IoT ( Интернет(Internet) вещей ) доказывают, что системы (Things)на чипах(Systems on Chips)являются важной частью будущего всей электроники. Но значит ли это, что они захватят мир? Что, если они станут настолько маленькими, что сделают нанороботов обычным явлением? Мы хотим услышать от вас, поэтому не стесняйтесь делиться своим мнением в комментариях ниже.



About the author

Я Windows MVP и работаю с Windows с 2007 года. Мой опыт включает разработку программного обеспечения, оборудования и звука, а также приложений для Windows. Я всегда ищу лучшие способы улучшить взаимодействие с пользователем в своей работе, поэтому, если вам нужна помощь в проектировании или разработке программного приложения, я определенно могу предложить свои услуги.



Related posts