Համակարգը չիպի վրա փոքր չիպ է բոլոր անհրաժեշտ էլեկտրոնային բաղադրիչներով և սխեմաներով: Անգլերեն գրականության մեջ օգտագործվում է SoC (system-on-a-chip) տերմինը։ Ձայնի հայտնաբերման սարքի համակարգը կարող է ներառել ADC, աուդիո ընդունիչ, հիշողություն, միկրոպրոցեսոր և օգտագործողի I/O տրամաբանական կառավարում մեկ չիպի վրա:
Բժշկության մեջ նանո-ռոբոտների վրա հիմնված SoC համակարգը կարող է գործել որպես ծրագրավորվող հակամարմիններ՝ հետաձգելու վաղ հիվանդությունները: Չիպերի վրա հիմնված վիդեո սարքերը կարող են օգնել կույր մարդկանց՝ թույլ տալով նրանց պատկեր ստանալ, իսկ SoC աուդիո սարքերը կարող են ստիպել խուլերին լսել: System-on-a-chip-ը զարգանում է այլ տեխնոլոգիաների հետ մեկտեղ, ինչպիսիք են SOI (սիլիցիումը՝ մեկուսիչի վրա):
Տերմինների սահմանումներ
SoC համակարգը միավորում է համակարգչային տարբեր բաղադրիչների պահանջվող էլեկտրոնային սխեմաները մեկ ինտեգրված չիպի (IC): SoC-ը ամբողջական ենթաշերտի էլեկտրոնային համակարգ է, որը կարող է պարունակել անալոգային,թվային, խառը կամ ՌԴ գործառույթներ: Դրա բաղադրիչները սովորաբար ներառում են գրաֆիկայի մշակման միավոր (GPU), կենտրոնական պրոցեսոր (CPU), որը կարող է լինել բազմամիջուկ, և համակարգի հիշողություն (RAM):
Քանի որ համակարգը չիպի վրա ներառում է և՛ ապարատային, և՛ ծրագրային ապահովում, այն ավելի քիչ էներգիա է սպառում, ունի ավելի լավ կատարողականություն, ավելի քիչ տարածք է պահանջում և ավելի հուսալի է, քան բազմակիչիպ համակարգերը: Համակարգային չիպերի մեծ մասն այսօր ներառված է բջջային սարքերում, ինչպիսիք են սմարթֆոնները և պլանշետները:
System-on-a-Chip-ը հատուկ նախագծված է ստանդարտներին համապատասխանելու բազմաթիվ համակարգչային բաղադրիչների պահանջվող էլեկտրոնային սխեմաները մեկ միասնական ինտեգրված չիպի վրա: Համակարգի փոխարեն, որը հավաքում է բազմաթիվ չիպեր և բաղադրիչներ PCB-ի վրա, SoC-ը ստեղծում է բոլոր անհրաժեշտ սխեմաները մեկ սարքում:
SoC մարտահրավերները ներառում են ավելի բարձր նախատիպային ծախսեր, ճարտարապետություն և ավելի բարդ վրիպազերծում: IC-ները ծախսարդյունավետ չեն: Այնուամենայնիվ, սա կարող է փոխվել տեխնոլոգիայի առաջընթացի հետ մեկտեղ:
Պահանջվող միկրոչիպերի պարամետրեր
Համակարգ Chip SoC-ները շատ բարդ սարքեր են: Օրինակ, Qualcomm-ի Snapdragon 600 համակարգը չիպի վրա այն SoC-ն է, որն օգտագործվում էր հին Samsung Galaxy սմարթֆոնում:
Մարդիկ ցանկանում են, որ կարողանան իրենց սմարթֆոններն օգտագործել ինտերնետում ճամփորդելու, երաժշտություն լսելու, տեսանյութեր դիտելու, GPS նավիգացիայից, լուսանկարելու և տեսագրելու, խաղեր խաղալու, սոցիալական ցանցեր մուտք գործելու համար: Այս բոլոր հատկանիշներըապահովված են ոչ միայն լավ պրոցեսորով, այլև հզոր System on Chip SoC գրաֆիկական չիպով, արագ անլար Bluetooth չիպսեթով և 4G ցանցերին միանալու աջակցությամբ: Այս ամենը պետք է աշխատի նվազագույն էներգիայի սպառման դեպքում։
Լուծումն այն է, որ փոքրացնել այն ամենը, ինչ կարելի է տեղադրել: Սարքերը պետք է հնարավորինս սեղմված լինեն և կոմպակտ տեղադրվեն ավելի փոքր մակերեսի վրա: Դրա հետևանքն է ավելի բարձր մշակման հզորությունը և էներգիայի ցածր սպառումը: Սա հենց այն է, ինչ առաջարկում է SoC:
System-on-Chip Design
Հայեցակարգային առումով, գոյություն ունի ֆունկցիոնալ չիպերի նախագծման ռազմավարության երեք մակարդակ: Առաջին մակարդակը կետային խմբի համաչափությունն է։ Այն թելադրում է բյուրեղի որոշակի ֆիզիկական արձագանքի և անիզոտրոպության առկայությունը կամ բացակայությունը: Հետևաբար, այն կարող է օգտագործվել նոր ֆունկցիոնալ բյուրեղներ որոնելու և պաշտպանելու համար:
Կետային խմբի համաչափությունը անհրաժեշտ պահանջ է, բայց ոչ բավարար պայման ֆունկցիոնալ բյուրեղի համար: Որպեսզի SNK համակարգը չիպի վրա ցուցադրի որոշակի հատկություն, այն պետք է լրացվի նախագծման ռազմավարության երկրորդ մակարդակով՝ տիեզերական խմբի կառուցվածքով կամ համաչափությամբ:
Վերջապես, արձագանքը ուժեղացնելու կամ օպտիմալացնելու համար կա մոլեկուլային ինժեներական նախագծման ռազմավարության երրորդ մակարդակ, որը ներառում է ատոմների, մոլեկուլների և բյուրեղային կլաստերների կառուցողական բլոկների էլեկտրոնային կամ մագնիսական կառուցվածքների ճշգրտում:
Բաղադրիչներշարժական սարքեր
SoC համակարգը չիպի վրա կարող է ունենալ տարբեր տարրեր՝ կախված իր նպատակից: Քանի որ SoC-ների ճնշող մեծամասնությունն օգտագործվում է սմարթֆոնների վրա, մենք առաջարկում ենք նման սարքերի ամենատարածված բաղադրիչների ցանկը՝
- CPU-ն SoC-ի միջուկն է: Սա այն մասն է, որը պատասխանատու է հաշվարկների և որոշումների մեծ մասի համար: Այն մուտք է ստանում այլ ապարատային բաղադրիչներից և ծրագրաշարից և ապահովում է համապատասխան ելքային պատասխաններ: Առանց պրոցեսորի, SoC չէր լինի: Այսօր պրոցեսորների մեծ մասը ներսում ունի երկու, չորս կամ ութ միջուկ:
- GPU - կրճատվել է գրաֆիկայի մշակման մոդուլի համար: Այն նաև կոչվում է վիդեո չիպ: GPU-ն պատասխանատու է 3D խաղերի, ինչպես նաև կոկիկ տեսողական անցումների համար, որոնք տեսանելի են ցանկացած սարքի միջերեսում՝ մեկ չիպային համակարգով:
- RAM հիշողություն. բոլոր հաշվողական սարքերին անհրաժեշտ է հիշողություն՝ աշխատելու համար: Հավելվածները և ծրագրային ապահովման տվյալները գործարկելու համար դուք պետք է օգտագործեք դրանք: Դա անելու համար համակարգը չիպի վրա պետք է ունենա RAM:
- ROM - Ցանկացած սարք պետք է ունենա ROM հիշողություն՝ ծրագրակազմը պահելու համար, ինչպիսիք են որոնվածը կամ օպերացիոն համակարգը, որով աշխատում է:
- Մոդեմ - սմարթֆոնը հեռախոս չի լինի, եթե չկարողանա միանալ ռադիոցանցերին: Մոդեմները հոգում են ցանցի կամ բջջային կապի մասին։
Բացի պրոցեսորից և հիշողությունից, այլ SoC-ները կարող են ներառել PCIe միջերեսներ, որոնք նախատեսված ենռադիոհաղորդիչների, SATA միջերեսների կամ USB սարքերի միացում:
Չիպերի դիզայն
Չիպի վրա գտնվող համակարգերը պետք է ունենան կիսահաղորդչային հիշողության բլոկներ՝ իրենց հաշվարկները կատարելու համար: Կախված SoC-ի կիրառությունից՝ հիշողությունը կարող է ձևավորել հիշողության և քեշի հիերարխիա: Սա տարածված է բջջային հաշվողական շուկայում, սակայն այն չի պահանջվում շատ ցածր էներգիայի ներդրված միկրոկառավարիչներում:
Հիշողության տեխնոլոգիաները SoC-ների համար ներառում են միայն կարդալու հիշողություն (ROM), պատահական մուտքի հիշողություն (RAM), էլեկտրականորեն ջնջվող ծրագրավորվող ROM (EEPROM) և ֆլեշ հիշողություն: Ինչպես այլ համակարգչային համակարգերի դեպքում, RAM-ը կարելի է բաժանել համեմատաբար ավելի արագ, բայց ավելի թանկ ստատիկ RAM-ի (SRAM) և դանդաղ, բայց ավելի էժան դինամիկ RAM-ի (DRAM), ինչպես այս հոդվածում պատկերված համակարգ-չիպի վրա:
Արտաքին ինտերֆեյս
SoC-ները ներառում են արտաքին ինտերֆեյսներ, սովորաբար կապի արձանագրությունների համար: Դրանք հաճախ հիմնված են արդյունաբերական ստանդարտների վրա, ինչպիսիք են USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C և այլն: Անլար ցանցի արձանագրությունները, ինչպիսիք են Wi-Fi-ը, Bluetooth-ը, 6LoWPAN-ը և մոտ դաշտային հաղորդակցությունը, նույնպես կարող են աջակցվել:
Անհրաժեշտության դեպքում, SoC-ները ներառում են անալոգային միջերեսներ ազդանշանի մշակման համար: Նրանք կարող են փոխազդել տարբեր տեսակի սենսորների կամ ակտուատորների, ներառյալ խելացի փոխարկիչների հետ: Նրանք կարող են նաև կապ հաստատել կոնկրետ հետմոդուլի հավելվածներ կամ ներքին SoC-ում, օրինակ, եթե SoC-ում ներկառուցված է անալոգային սենսոր, և դրա ընթերցումները պետք է վերածվեն թվային ազդանշանների մաթեմատիկական մշակման համար:
Թվային ազդանշանի պրոցեսորներ
Թվային ազդանշանի պրոցեսորները (DSP) հաճախ ներառված են չիպի վրա գտնվող համակարգերում: Նրանք իրականացնում են օպերացիոն ազդանշանների մշակում սենսորների, ակտուատորների, տվյալների հավաքագրման, տվյալների վերլուծության և մուլտիմեդիա մշակման համար: DSP միջուկները սովորաբար ունեն շատ երկար հրահանգների բառ (VLIW) և միակողմանի հրահանգների հավաքածուի ճարտարապետություն, ուստի դրանք կարող են օգտագործել զուգահեռությունը:
4DSP միջուկներն ամենից հաճախ պարունակում են կիրառական հատուկ հրահանգներ և հանդիսանում են ASIP հավելվածի հատուկ ձեռնարկների հավաքածուի պրոցեսորները: Նման հրահանգները համապատասխանում են մասնագիտացված ֆունկցիոնալ միավորներին:
Տիպիկ DSP հրահանգները ներառում են բազմակի կուտակում, արագ Ֆուրիեի փոխակերպում, հարթ բազմապատկում և ոլորում: Ինչպես այլ համակարգչային համակարգերի դեպքում, SoC-ները պահանջում են ժամացույցի աղբյուրներ՝ ժամացույցի ազդանշաններ ստեղծելու, գործառույթների կատարումը վերահսկելու և անհրաժեշտության դեպքում ազդանշանի մշակման հավելվածների ժամանակային համատեքստ տրամադրելու համար:
Ժամանակի հանրաճանաչ աղբյուրներն են բյուրեղյա տատանվողները և փուլային կողպված օղակները: SoC-ները ներառում են նաև լարման կարգավորիչներ և էներգիայի կառավարման սխեմաներ:
Տարբերությունը SoC-ի և CPU-ի միջև
Մի ժամանակ շատերը կարծում էին, որ պրոցեսորը լիովին մեկուսացված է մոնիտորից: Այժմ շատերը հասկանում են, որ պրոցեսորը միայն մի փոքր մասն է,իսկ համակարգիչը կազմված է բազմաթիվ մասերից։
Համակարգը չիպի վրա էլեկտրոնային տպատախտակ է, որն ինտեգրում է բոլոր անհրաժեշտ բաղադրիչները համակարգչում և այլ էլեկտրոնային համակարգերում: Դրանք ներառում են GPU, պրոցեսոր, հիշողություն, էներգիայի կառավարման սխեմաներ, USB կարգավորիչ, անլար ռադիոներ և այլն: Այս բաղադրիչները զոդված են մայր տախտակի վրա, որը տարբերվում է սովորական համակարգիչներից, որոնց մասերը կարող են ցանկացած պահի փոխարինվել։
Կարելի է ասել, որ չիպի վրա գտնվող համակարգը (SoC) այն է, ինչ տեղի է ունենում, երբ Vector-ը Despicable Me-ից օգտագործում է «ճառագայթային սեղմում» լիարժեք համակարգչի վրա: Մանրացման հզորությամբ՝ «Չիպի վրա» համակարգը ֆունկցիոնալ համակարգիչ է, որը սեղմվել է մեկ սիլիկոնային չիպի վրա տեղավորվելու համար:
Որտեղ օգտագործվում են չիպսերը
SoC-ը սովորաբար փոքր է և շատ տեղ չի զբաղեցնում էլեկտրոնային սարքի ներսում, ինչը այն դարձնում է իդեալական փոքր սարքերի համար: Այն միավորում է բազմաթիվ տարբեր մասեր մեկ չիպի վրա, ինչը նշանակում է, որ դրա արտադրողը ստիպված չէ ժամանակ, գումար և ռեսուրսներ ծախսել զգալի ֆիզիկական մասեր տեղադրելու և երկար սխեմաներ կառուցելու համար, ինչն իր հերթին նշանակում է արտադրության և ծախսերի ցածրացում: Չիպի վրա տեղադրված համակարգերը շատ ավելի արդյունավետ են, քան հատուկ առանձին բաղադրիչներով, ինչպիսիք են աշխատասեղանի համակարգիչը կամ նոութբուքը: SoC-ը կարող է ավելի երկար աշխատել մարտկոցներով:
Էլեկտրոնիկայի ավանդական մոտեցումները վերաբերում էին անհատական համակարգերի ստեղծմանըանկախ մասեր: Օրինակներ են համակարգիչները և դյուրակիր համակարգիչները: Այնուամենայնիվ, շրջապատող ամեն ինչի մշտական մանրացումը նշանակում է, որ նրանք ավելի ու ավելի են ապավինում չիպի վրա ավելի փոքր, ավելի էներգաարդյունավետ համակարգերին: Սմարթֆոնները, պլանշետները և նույնիսկ IoT (Իրերի ինտերնետ) սարքերը ապացուցում են, որ չիպերի վրա տեղադրված համակարգերը ողջ էլեկտրոնիկայի ապագայի կարևոր մասն են:
Intel Pentium N3710 Սարք
Pentium N3710-ը 64-բիթանոց քառամիջուկ համակարգ է չիպի վրա, որը նախագծվել է Intel-ի կողմից և ներկայացվել է 2015-ի սկզբին որպես 3710 մաս: Հիմնված է Airmont-ի միկրոճարտարապետության վրա: Այս չիպը աշխատում է 1,6 ԳՀց հաճախականությամբ մինչև 2,57 ԳՀց ռեժիմով: SoC-ն ներառում է HD Graphics 405 GPU, որն ունի 16 կատարողական միավոր և աշխատում է 400 ՄՀց հաճախականությամբ
N3710 համակարգ-չիպային ճարտարապետության մանրամասներ՝
- Դիզայներ - Intel.
- Արտադրող - Intel.
- Մոդելի համար - N3710.
- Մասի համար - FH8066501715927
- Շրջանակ - շարժական.
- Թողարկում - մարտ 2015
- Pentium N3000 սերիա.
- Հաճախականություն - 1600 ՄՀց։
- Արագություն - 2567 ՄՀց (1 միջուկ):
- Ավտոբուսի տեսակ - IDI CPUID 406C4.
- Միկրոճարտարապետություն – Airmont.
- Հիմնական անունը Բրասվել է։
- Տեխնոլոգիա - CMOS.
- Բառի չափը՝ 64 բիթ։
- Առավելագույն պրոցեսորներ՝ միապրոցեսոր։
- Առավելագույն հիշողությունը 8 Գ է։
- PP ջերմաստիճան 0 C - 90 C.
- ԻնտեգրվածGPU գրաֆիկայի մասին տեղեկություններ - HD Graphics 405.
- Առավելագույն հաճախականությունը 700 ՄՀց է։
Չիպային համակարգերի առավելությունները
Դիզայնում SOC-ի օգտագործման հիմնական նպատակը ներառում է այն քայլերը, որոնք ձևավորում են սարքի առավելությունները.
- SOC-ը փոքր է չափերով, բայց ներառում է բազմաթիվ հնարավորություններ:
- Ճկունություն. Չիպի չափի, հզորության և ձևի գործոնի առումով այս համակարգերը շատ դժվար է հաղթել այլ սարքերի կողմից:
- Ծախսերի արդյունավետություն, հատկապես հատուկ SoC հավելվածների համար, ինչպիսիք են վիդեո կոդը:
- Համակարգը չիպի վրա անհամար է: Բարձր հզորության արտադրանքի համար դրանք պարզեցնում են ռեսուրսների պաշտպանությունը և ինժեներական ծախսերը։
Սակայն նման հիանալի սարքն ունի իր թերությունները.
- Խոշոր ժամանակի ներդրում. SoC-ի նախագծման գործընթացը կարող է տևել 6-ից 12 ամիս:
- Սահմանափակ ռեսուրսներ։
- Եթե մշակվում է ցածր ծավալի արտադրանք, կպահանջվի բարձրորակ սարքավորումներ: Ավելի լավ կլինի օգտագործել երրորդ կողմի ապարատը, ժամանակ և ռեսուրսներ ծախսել կիրառական ծրագրերի վրա:
Չիպի վրա տեղադրված համակարգերն ունեն մեծ թերություն, որ դրանք ընդհանրապես չեն կարող հարմարվել: Այսինքն՝ դրանք չեն կարող արդիականացվել։ Չիպի վրա համակարգը սովորաբար մահանում է նույնը, ինչ ստեղծվել է: Ամբողջ ծառայության ընթացքում դրանում ոչինչ չի փոխվում։ Եթե գործիքի ներսում ինչ-որ բան կոտրվում է, ապա միայն այդ հատվածը չի կարող վերանորոգվել կամ փոխվել: Պետք է փոխարինել ամբողջ SoC-ը:
Ամենախոշոր արտադրողներըբջջային չիպսեր
Մենք առաջարկում ենք հիմնական արտադրողների՝ Qualcomm-ի, Samsung-ի, MediaTek-ի, Huawei-ի, NVIDIA-ի և Broadcom-ի համակարգերի համառոտ ակնարկը: Qualcomm-ը, NVIDIA-ն և MediaTek-ը արտադրում և վաճառում են հիմնականում շարժական SoC-ներ ապարատային ընկերությունների համար՝ իրենց արտադրած սարքերում օգտագործելու համար: Broadcom-ը արտադրում է SoC-ներ, որոնք օգտագործվում են երթուղիչներում և ցանցային սարքերում, իսկ Samsung-ը և Huawei-ը ոչ միայն արտադրում են SoC-ներ, այլև դրանք օգտագործելու մեջ աշխարհի երկու խոշորագույն ընկերություններն են:
Չես կարող ասել, թե չիպի վրա որ համակարգն է լավագույնը: Չիպի վրա համակարգերի նախագծումն ու զարգացումն այնքան արագ է ընթանում, որ համեմատության պահին տարբերակն արդեն հնացած կլինի: Այնուամենայնիվ, պետք է հիշել, որ լավագույն SoC-ը չի կարող լավագույնը լինել պրոցեսորների կամ ամենաարագ անլար փոխանցումների համար:
