Çipdəki sistem bütün zəruri elektron komponentləri və sxemləri olan kiçik bir çipdir. İngilis ədəbiyyatında SoC (sistem-on-a-chip) termini istifadə olunur. Səs aşkarlama cihazındakı sistemə bir çipdə ADC, audio qəbuledici, yaddaş, mikroprosessor və istifadəçi giriş/çıxış məntiqi nəzarəti daxil ola bilər.
Tibbdə nano-robotlara əsaslanan SoC sistemi erkən xəstəlikləri gecikdirmək üçün proqramlaşdırıla bilən antikor kimi çıxış edə bilər. Çip əsaslı video cihazları kor insanlara şəkil qəbul etməyə imkan verməklə kömək edə bilər və SoC audio cihazları kar insanlara eşitdirə bilər. Çip üzərində sistem SOI (izolyatorda silikon) kimi digər texnologiyalarla birlikdə inkişaf edir.
Terminlərin tərifləri
SoC sistemi müxtəlif kompüter komponentlərinin tələb olunan elektron sxemlərini tək inteqrasiya olunmuş çipdə (IC) birləşdirir. SoC, analoqu ehtiva edə bilən tam bir substrat elektron sistemidir,rəqəmsal, qarışıq və ya RF funksiyaları. Onun komponentlərinə adətən qrafik prosessor (GPU), çoxnüvəli ola bilən mərkəzi prosessor (CPU) və sistem yaddaşı (RAM) daxildir.
Sistem-on-a-chip həm aparat, həm də proqram təminatı ehtiva etdiyi üçün o, daha az enerji sərf edir, daha yaxşı performansa malikdir, daha az yer tələb edir və çox çipli sistemlərdən daha etibarlıdır. Əksər sistem çipləri bu gün smartfon və planşet kimi mobil cihazlara daxildir.
Sistem-on-a-Chip xüsusi olaraq çoxsaylı kompüter komponentlərinin tələb olunan elektron sxemini vahid inteqrasiya olunmuş çipə daxil etmək üçün standartlara cavab vermək üçün nəzərdə tutulmuşdur. PCB-də çoxsaylı çipləri və komponentləri birləşdirən sistem əvəzinə, SoC bir cihazda bütün lazımi sxemləri yaradır.
SoC problemlərinə daha yüksək prototipləşdirmə xərcləri, arxitektura və daha mürəkkəb sazlama daxildir. IC-lər sərfəli deyil. Bununla belə, bu, texnologiyanın inkişafı ilə dəyişə bilər.
Tələb olunan mikroçip parametrləri
Chip SoC-lərdəki sistem çox mürəkkəb cihazlardır. Məsələn, Qualcomm-un Snapdragon 600 sistemi köhnə Samsung Galaxy smartfonunda istifadə edilən SoC-dir.
İnsanlar internetdə gəzmək, musiqi dinləmək, videolara baxmaq, GPS naviqasiyasından istifadə etmək, foto və video çəkmək, oyun oynamaq, sosial şəbəkələrə daxil olmaq üçün smartfonlarından istifadə etmək istəyirlər. Bütün bu xüsusiyyətləronlar təkcə yaxşı prosessorla deyil, həm də Chip SoC qrafik çipində güclü Sistem, sürətli simsiz Bluetooth çipseti və 4G şəbəkələrinə qoşulma dəstəyi ilə təmin edilir. Bütün bunlar ən az enerji sərfiyyatı ilə işləməlidir.
Həll quraşdırıla bilən hər şeyi miniatürləşdirməkdir. Cihazlar mümkün qədər sıxılmalı və daha kiçik bir səthə kompakt şəkildə yerləşdirilməlidir. Bunun nəticəsi daha yüksək emal gücü və daha az enerji istehlakıdır. SoC-nin təklif etdiyi budur.
Sistem-on-Chip Dizayn
Konseptual olaraq funksional çiplər üçün dizayn strategiyasının üç səviyyəsi var. Birinci səviyyə nöqtə qrupunun simmetriyasıdır. Kristalın müəyyən fiziki reaksiyasının və anizotropiyasının mövcudluğunu və ya olmamasını diktə edir. Buna görə də, o, yeni funksional kristalları axtarmaq və qorumaq üçün istifadə edilə bilər.
Nöqtə qrupu simmetriyası zəruri tələbdir, lakin funksional kristal üçün kafi şərt deyil. Çip üzərində SNK sisteminin müəyyən xüsusiyyəti nümayiş etdirməsi üçün o, dizayn strategiyasının ikinci səviyyəsi ilə tamamlanmalıdır – kosmik qrup strukturu və ya simmetriya.
Nəhayət, cavabı təkmilləşdirmək və ya optimallaşdırmaq üçün atomların, molekulların və kristal klasterlərin tikinti bloklarının elektron və ya maqnit strukturlarının dəqiq tənzimlənməsini nəzərdə tutan molekulyar mühəndislik dizayn strategiyasının üçüncü səviyyəsi var.
Kompentlərmobil cihazlar
Chip-on-a-SoC sistemi məqsədindən asılı olaraq müxtəlif elementlərə malik ola bilər. SoC-lərin böyük əksəriyyəti smartfonlarda istifadə edildiyi üçün biz belə cihazların ən çox yayılmış komponentlərinin siyahısını təqdim edirik:
- CPU SoC daxilindəki əsasdır. Bu, əksər hesablamaların və qərarların qəbul edilməsinə cavabdeh olan hissədir. O, digər aparat komponentləri və proqram təminatından daxil olan məlumatları qəbul edir və müvafiq çıxış cavablarını təmin edir. CPU olmasaydı, SoC olmazdı. Bu gün əksər prosessorlarda iki, dörd və ya səkkiz nüvə var.
- GPU - qrafik emal modulu üçün qısaldılmışdır. Buna video çip də deyilir. GPU tək çipli sistemdən istifadə edən istənilən cihazın interfeysində görünən 3D oyuna, eləcə də səliqəli vizual keçidlərə cavabdehdir.
- RAM Yaddaş - bütün hesablama cihazlarının işləməsi üçün yaddaş lazımdır. Tətbiqləri və proqram məlumatlarını işlədə bilmək üçün onlardan istifadə etməlisiniz. Bunun üçün çip-on-a-sistemində RAM olmalıdır.
- ROM - İstənilən cihazda proqram təminatı və ya işlədiyi əməliyyat sistemi kimi proqram təminatı saxlamaq üçün ROM yaddaşı olmalıdır.
- Modem - radio şəbəkələrinə qoşula bilməyən smartfon telefon olmayacaq. Modemlər şəbəkə və ya mobil əlaqənin qayğısına qalır.
CPU və yaddaşa əlavə olaraq, digər SoC-lər üçün nəzərdə tutulmuş PCIe interfeysləri də ola bilər.radio ötürücüləri, SATA interfeyslərini və ya USB cihazlarını birləşdirən.
Çip dizaynı
Çipdəki sistemlərdə hesablamaları yerinə yetirmək üçün yarımkeçirici yaddaş blokları olmalıdır. SoC-nin tətbiqindən asılı olaraq yaddaş yaddaş və keş iyerarxiyasını təşkil edə bilər. Bu, mobil hesablama bazarında geniş yayılmışdır, lakin bir çox aşağı gücə malik quraşdırılmış mikro nəzarət cihazlarında tələb olunmur.
SoC-lər üçün yaddaş texnologiyalarına yalnız oxunan yaddaş (ROM), təsadüfi giriş yaddaşı (RAM), elektriklə silinə bilən proqramlaşdırıla bilən ROM (EEPROM) və fləş yaddaş daxildir. Digər kompüter sistemlərində olduğu kimi, RAM nisbətən daha sürətli, lakin daha bahalı statik RAM (SRAM) və bu məqalədə təsvir olunan çip üzərində sistem kimi daha yavaş, lakin daha ucuz dinamik RAM-a (DRAM) bölünə bilər.
Xarici interfeyslər
SoC-lərə adətən rabitə protokolları üçün xarici interfeyslər daxildir. Onlar çox vaxt USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C və s. kimi sənaye standartlarına əsaslanır. Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN və yaxın sahədə rabitə kimi simsiz şəbəkə protokolları da dəstəklənə bilər.
Tələb olunarsa, SoC-lərə siqnalın işlənməsi üçün analoq interfeyslər daxildir. Onlar müxtəlif növ sensorlar və ya aktuatorlarla, o cümlədən ağıllı çeviricilərlə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. Onlar həmçinin xüsusi əlaqə saxlaya bilərlərmodul tətbiqləri və ya SoC-nin daxili olması, məsələn, SoC-də analoq sensor quraşdırılıbsa və onun oxunuşları riyazi emal üçün rəqəmsal siqnallara çevrilməlidirsə.
Rəqəmsal Siqnal Prosessorları
Rəqəmsal siqnal prosessorları (DSP) tez-tez çipdəki sistemlərə daxil edilir. Onlar sensorlar, aktuatorlar, məlumatların toplanması, məlumatların təhlili və multimedia emalı üçün əməliyyat siqnalının işlənməsini həyata keçirirlər. DSP nüvələri adətən çox uzun təlimat sözünə (VLIW) və bir istiqamətli təlimat dəsti arxitekturasına malikdir, buna görə də onlar paralellikdən istifadə etmək üçün uyğundur.
4DSP nüvələri çox vaxt proqrama aid təlimatları ehtiva edir və ASIP tətbiqi üçün xüsusi təlimat dəstinin prosessorlarıdır. Bu cür təlimatlar ixtisaslaşmış funksional bölmələrə uyğundur.
Tipik DSP təlimatlarına çoxlu yığılma, sürətli Furye çevrilməsi, hamar vurma və konvolyusiya daxildir. Digər kompüter sistemlərində olduğu kimi, SoC-lər də saat siqnalları yaratmaq, funksiyaların icrasına nəzarət etmək və lazım gələrsə, siqnal emal proqramları üçün zaman kontekstini təmin etmək üçün saat mənbələrini tələb edir.
Məşhur vaxt mənbələri kristal osilatorlar və faza kilidli döngələrdir. SoC-lərə həmçinin gərginlik tənzimləyiciləri və enerji idarəetmə sxemləri daxildir.
SoC və CPU arasındakı fərq
Bir zamanlar çoxları CPU-nun monitordan tamamilə təcrid olunduğunu düşünürdü. İndi çoxları CPU-nun yalnız kiçik bir hissə olduğunu başa düşür,və kompüter bir çox hissədən ibarətdir.
Çipdəki sistem kompüter və digər elektron sistemlərdə bütün lazımi komponentləri birləşdirən elektron dövrə lövhəsidir. Bunlara GPU, CPU, yaddaş, enerji idarəetmə sxemi, USB nəzarətçi, simsiz radiolar və s. Bu komponentlər adi kompüterlərdən fərqli olan ana platada lehimlənib, hissələri istənilən vaxt dəyişdirilə bilər.
Deyə bilərsiniz ki, çip üzərindəki sistem (SoC) Despicable Me-dən Vector tam hüquqlu kompüterdə "şüa sıxılması"ndan istifadə etdikdə baş verənlərdir. Miniatürləşdirmə gücü ilə Çipdə Sistem bir silikon çipə sığdırmaq üçün sıxılmış funksional kompüterdir.
Fişlərin istifadə edildiyi yer
SoC adətən kiçikdir və elektron cihazın içərisində çox yer tutmur, bu da onu daha kiçik cihazlar üçün ideal edir. O, bir çipdə çoxlu müxtəlif hissələri birləşdirir, yəni onun istehsalçısı əhəmiyyətli fiziki hissələrin qoyulmasına və uzun dövrələrin qurulmasına vaxt, pul və resurslar sərf etməli deyil, bu da öz növbəsində daha az istehsal və məsrəflər deməkdir. Çipdəki sistemlər, masaüstü kompüter və ya noutbuk kimi xüsusi fərdi komponentləri olan sistemlərdən daha səmərəlidir. SoC daha uzun müddət batareya ilə işləyə bilər.
Elektronikaya ənənəvi yanaşmalar fərdi işləyən sistemlərin yaradılması ilə bağlı olmuşdurmüstəqil hissələr. Nümunələr kompüter və noutbuklardır. Bununla belə, ətrafdakı hər şeyin daimi miniatürləşdirilməsi onların getdikcə daha çox çipdə daha kiçik, enerjiyə qənaət edən sistemlərə etibar etmələri deməkdir. Smartfonlar, planşetlər və hətta IoT (Əşyaların İnterneti) cihazları çiplərdəki sistemlərin bütün elektronikanın gələcəyinin vacib hissəsi olduğunu sübut edir.
Intel Pentium N3710 Cihazı
Pentium N3710 Intel tərəfindən hazırlanmış və 2015-ci ilin əvvəlində 3710 nömrəli hissə kimi təqdim edilmiş 64 bitlik dördnüvəli bir çip sistemidir. Airmont mikroarxitekturasına əsaslanır. Bu çip 2,57 GHz-ə qədər rejimlə 1,6 GHz-də işləyir. SoC-yə 16 icra vahidi olan və 400 MHz tezliyində işləyən HD Graphics 405 GPU daxildir
N3710 sistem-on-chip arxitekturası təfərrüatları:
- Dizayner - Intel.
- İstehsalçı - Intel.
- Model nömrəsi - N3710.
- Hissə nömrəsi - FH8066501715927
- Əhatə dairəsi - mobil.
- Sayı - Mart 2015
- Pentium N3000 seriyası.
- Tezlik - 1600 MHz.
- Sürət - 2567 MHz (1 nüvə).
- Avtobus növü - IDI CPUID 406C4.
- Mikroarxitektura – Airmont.
- Əsas ad Braswelldir.
- Texnologiya - CMOS.
- Söz ölçüsü - 64-bit.
- Maksimum prosessorlar - birprosessor.
- Maksimum yaddaş 8 G-dir.
- PP temperaturu 0 C - 90 C.
- İnteqrasiyaGPU qrafik məlumatı - HD Graphics 405.
- Maksimum tezlik 700 MHz-dir.
Çip sistemlərinin üstünlükləri
Dizaynda SOC-dan istifadənin əsas məqsədi cihazın üstünlüklərini təşkil edən addımları əhatə edir:
- SOC kiçik ölçüdədir, lakin bir çox funksiyaları ehtiva edir.
- Elastiklik. Çip ölçüsü, güc və forma faktoru baxımından bu sistemləri digər cihazlara udmaq çox çətindir.
- Xüsusilə video kodu kimi xüsusi SoC tətbiqləri üçün xərc səmərəliliyi.
- Sistem-on-chip saysız-hesabsızdır. Yüksək tutumlu məhsullar üçün onlar resursların qorunmasını və mühəndislik xərclərini sadələşdirir.
Lakin belə əla cihazın çatışmazlıqları var:
- Böyük zamanlı investisiya. SoC dizayn prosesi 6 aydan 12 aya qədər vaxt apara bilər.
- Məhdud resurslar.
- Aşağı həcmli məhsul hazırlanırsa, yüksək səviyyəli avadanlıq tələb olunacaq. Üçüncü tərəf avadanlıqlarından istifadə etmək, tətbiq proqram təminatına vaxt və resurslar sərf etmək daha yaxşı ola bilər.
Çipdəki sistemlərin böyük çatışmazlığı var ki, onlar ümumiyyətlə uyğunlaşa bilmirlər. Başqa sözlə, onları təkmilləşdirmək mümkün deyil. Çipdəki sistem adətən yaradıldığı kimi ölür. Bütün xidmət müddəti ərzində heç nə dəyişmir. Alətin daxilində bir şey xarab olarsa, yalnız həmin hissəni təmir etmək və ya dəyişdirmək mümkün deyil. Bütün SoC dəyişdirilməlidir.
Ən böyük istehsalçılarmobil çiplər
Biz əsas istehsalçıların çip üzərində sistemləri haqqında qısa icmalı təqdim edirik: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA və Broadcom. Qualcomm, NVIDIA və MediaTek, istehsal etdikləri cihazlarda istifadə etmək üçün hardware şirkətləri üçün əsasən mobil SoC istehsal edir və satır. Broadcom marşrutlaşdırıcılarda və şəbəkə cihazlarında istifadə olunan SoC-lər istehsal edir və Samsung və Huawei təkcə SoC-lər istehsal etmir, həm də onlardan istifadə edən dünyanın iki ən böyük şirkətidir.
Bir çipdə hansı sistemin ən yaxşı olduğunu deyə bilməzsiniz. Çip-on-a-chip sistemlərinin dizaynı və inkişafı o qədər sürətlə gedir ki, müqayisə zamanı seçim artıq köhnəlmiş olacaq. Bununla belə, yadda saxlamaq lazımdır ki, ən yaxşı SoC prosessorlar və ya ən sürətli simsiz ötürmələr üçün ən yaxşısı olmaya bilər.
