Sistem pada cip ialah cip kecil dengan semua komponen dan litar elektronik yang diperlukan. Dalam kesusasteraan Inggeris, istilah SoC (system-on-a-chip) digunakan. Sistem dalam peranti pengesan bunyi mungkin termasuk ADC, penerima audio, memori, mikropemproses dan kawalan logik I/O pengguna pada satu cip.
Dalam bidang perubatan, sistem SoC berasaskan robot nano boleh bertindak sebagai antibodi yang boleh diprogramkan untuk melambatkan penyakit awal. Peranti video berasaskan cip boleh membantu orang buta dengan membenarkan mereka menerima imej, dan peranti audio SoC boleh membuatkan orang pekak mendengar. Sistem-pada-cip sedang berkembang bersama-sama dengan teknologi lain seperti SOI (silikon pada penebat).
Takrif istilah
Sistem SoC menggabungkan litar elektronik yang diperlukan bagi pelbagai komponen komputer pada satu cip bersepadu (IC). SoC ialah sistem elektronik substrat lengkap yang boleh mengandungi analog,fungsi digital, campuran atau RF. Komponennya biasanya termasuk unit pemprosesan grafik (GPU), unit pemprosesan pusat (CPU), yang boleh menjadi berbilang teras dan memori sistem (RAM).
Oleh kerana sistem pada cip merangkumi kedua-dua perkakasan dan perisian, ia menggunakan lebih sedikit kuasa, mempunyai prestasi yang lebih baik, memerlukan lebih sedikit ruang dan lebih dipercayai daripada sistem berbilang cip. Kebanyakan cip sistem disertakan dalam peranti mudah alih seperti telefon pintar dan tablet hari ini.
System-on-a-Chip direka khusus untuk memenuhi piawaian untuk menggabungkan litar elektronik yang diperlukan bagi pelbagai komponen komputer ke dalam satu cip bersepadu. Daripada sistem yang memasang berbilang cip dan komponen pada PCB, SoC mencipta semua litar yang diperlukan dalam satu peranti.
Cabaran SoC termasuk kos prototaip yang lebih tinggi, seni bina dan penyahpepijatan yang lebih kompleks. IC tidak kos efektif. Walau bagaimanapun, ini mungkin berubah seiring dengan kemajuan teknologi.
Parameter cip mikro yang diperlukan
System on Chip SoCs ialah peranti yang sangat kompleks. Contohnya, sistem-pada-cip Qualcomm Snapdragon 600 ialah SoC yang digunakan dalam telefon pintar Samsung Galaxy lama.
Orang ramai mahu boleh menggunakan telefon pintar mereka untuk melayari Internet, mendengar muzik, menonton video, menggunakan navigasi GPS, mengambil foto dan video, bermain permainan, mengakses rangkaian sosial. Semua ciri inidisediakan bukan sahaja dengan pemproses yang baik, tetapi juga dengan cip grafik System on Chip SoC yang berkuasa, set cip Bluetooth wayarles pantas dan sokongan untuk menyambung ke rangkaian 4G. Semua ini sepatutnya berfungsi dengan penggunaan tenaga paling sedikit.
Penyelesaian adalah untuk mengecilkan semua yang boleh dipasang. Peranti hendaklah dimampatkan yang mungkin dan diletakkan padat pada permukaan yang lebih kecil. Akibatnya ialah kuasa pemprosesan yang lebih tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Inilah yang ditawarkan oleh SoC.
Reka Bentuk Sistem pada Cip
Secara konsep, terdapat tiga peringkat strategi reka bentuk untuk cip berfungsi. Tahap pertama ialah simetri kumpulan titik. Ia menentukan kehadiran atau ketiadaan tindak balas fizikal dan anisotropi kristal tertentu. Oleh itu, ia boleh digunakan untuk mencari dan melindungi kristal berfungsi baharu.
Simetri kumpulan titik adalah keperluan yang diperlukan, tetapi bukan syarat yang mencukupi untuk kristal berfungsi. Untuk sistem-pada-cip SNK mempamerkan sifat tertentu, ia mesti dilengkapi dengan tahap kedua strategi reka bentuk-struktur kumpulan ruang atau simetri.
Akhir sekali, untuk meningkatkan atau mengoptimumkan tindak balas, terdapat tahap ketiga strategi reka bentuk kejuruteraan molekul yang melibatkan penalaan halus struktur elektronik atau magnet bagi blok binaan atom, molekul dan gugusan kristal.
Komponenperanti mudah alih
Sistem pada cip SoC boleh mempunyai pelbagai elemen, bergantung pada tujuannya. Memandangkan sebahagian besar SoC digunakan pada telefon pintar, kami menawarkan senarai komponen paling biasa bagi peranti sedemikian:
- CPU ialah teras dalam SoC. Ini adalah bahagian yang bertanggungjawab untuk membuat kebanyakan pengiraan dan keputusan. Ia menerima input daripada komponen perkakasan dan perisian lain dan menyediakan respons keluaran yang sesuai. Tanpa CPU, tidak akan ada SoC. Kebanyakan pemproses hari ini mempunyai dua, empat atau lapan teras di dalamnya.
- GPU - dipendekkan untuk modul pemprosesan grafik. Ia juga dipanggil cip video. GPU bertanggungjawab untuk permainan 3D serta peralihan visual yang kemas yang boleh dilihat dalam antara muka mana-mana peranti menggunakan sistem cip tunggal.
- RAM Memori - semua peranti pengkomputeran memerlukan memori untuk berfungsi. Untuk dapat menjalankan aplikasi dan data perisian, anda mesti menggunakannya. Untuk melakukan ini, sistem pada cip mesti mempunyai RAM.
- ROM - Mana-mana peranti mesti mempunyai memori ROM untuk menyimpan perisian seperti perisian tegar atau sistem pengendalian yang dijalankannya.
- Modem - telefon pintar tidak akan menjadi telefon jika ia tidak dapat disambungkan ke rangkaian radio. Modem menjaga rangkaian atau sambungan selular.
Selain CPU dan memori, SoC lain mungkin termasuk antara muka PCIe yang direka untuknyamenyambungkan transceiver radio, antara muka SATA atau peranti USB.
Reka bentuk cip
Sistem pada cip mesti mempunyai blok memori semikonduktor untuk melakukan pengiraannya. Bergantung pada aplikasi SoC, memori boleh membentuk hierarki memori dan cache. Ini adalah perkara biasa dalam pasaran pengkomputeran mudah alih, tetapi tidak diperlukan dalam kebanyakan mikropengawal terbenam berkuasa rendah.
Teknologi memori untuk SoC termasuk memori baca sahaja (ROM), memori akses rawak (RAM), ROM boleh atur cara (EEPROM) yang boleh dipadam secara elektrik dan memori kilat. Seperti sistem komputer lain, RAM boleh dibahagikan kepada RAM statik (SRAM) yang agak laju tetapi lebih mahal dan RAM dinamik (DRAM) yang lebih perlahan tetapi lebih murah seperti sistem pada cip yang digambarkan dalam artikel ini.
Antara muka luaran
SoC termasuk antara muka luaran, biasanya untuk protokol komunikasi. Ia selalunya berdasarkan piawaian industri seperti USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C dan banyak lagi. Protokol rangkaian wayarles seperti Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN dan komunikasi medan dekat mungkin juga disokong.
Jika perlu, SoC menyertakan antara muka analog untuk pemprosesan isyarat. Mereka boleh berinteraksi dengan pelbagai jenis penderia atau penggerak, termasuk penukar pintar. Mereka juga boleh menghubungi khususaplikasi modul atau dalaman kepada SoC, sebagai contoh, jika penderia analog terbina dalam SoC dan bacaannya mesti ditukar kepada isyarat digital untuk pemprosesan matematik.
Pemproses Isyarat Digital
Pemproses isyarat digital (DSP) selalunya disertakan dalam sistem pada cip. Mereka melakukan pemprosesan isyarat operasi untuk penderia, penggerak, pemerolehan data, analisis data dan pemprosesan multimedia. Teras DSP biasanya mempunyai perkataan arahan yang sangat panjang (VLIW) dan seni bina set arahan satu arah, jadi ia boleh mengeksploitasi keselarian.
4Teras DSP paling kerap mengandungi arahan khusus aplikasi dan merupakan pemproses set manual khusus aplikasi ASIP. Arahan sedemikian sepadan dengan unit berfungsi khusus.
Arahan DSP biasa termasuk pengumpulan berbilang, transformasi Fourier pantas, pendaraban lancar dan lilitan. Seperti sistem komputer lain, SoC memerlukan sumber jam untuk menjana isyarat jam, mengawal pelaksanaan fungsi dan menyediakan konteks pemasaan kepada aplikasi pemprosesan isyarat jika diperlukan.
Sumber masa yang popular ialah pengayun kristal dan gelung terkunci fasa. SoC juga termasuk pengawal selia voltan dan litar pengurusan kuasa.
Perbezaan antara SoC dan CPU
Pada suatu masa dahulu, ramai orang menyangka bahawa CPU telah diasingkan sepenuhnya daripada monitor. Kini ramai yang faham bahawa CPU hanyalah sebahagian kecil,dan komputer terdiri daripada banyak bahagian.
Sistem pada cip ialah papan litar elektronik yang menyepadukan semua komponen yang diperlukan dalam komputer dan sistem elektronik lain. Ini termasuk GPU, CPU, memori, litar pengurusan kuasa, pengawal USB, radio wayarles dan banyak lagi. Komponen ini dipateri pada papan induk, yang berbeza daripada komputer konvensional, bahagian yang boleh diganti pada bila-bila masa.
Anda boleh mengatakan bahawa sistem pada cip (SoC) ialah perkara yang berlaku apabila Vektor daripada Despicable Me menggunakan "mampatan rasuk" pada komputer sepenuhnya. Dengan kuasa pengecilan, Sistem pada Cip ialah komputer berfungsi yang telah dimampatkan untuk dimuatkan pada satu cip silikon.
Tempat cip digunakan
SoC biasanya kecil dan tidak mengambil banyak ruang di dalam peranti elektronik, menjadikannya sesuai untuk peranti yang lebih kecil. Ia menggabungkan banyak bahagian berbeza pada satu cip, bermakna pengeluarnya tidak perlu menghabiskan masa, wang dan sumber untuk meletakkan bahagian fizikal yang penting dan membina litar panjang, yang seterusnya bermakna pengeluaran dan kos yang lebih rendah. Sistem pada cip jauh lebih cekap daripada sistem yang mempunyai komponen individu khusus seperti PC desktop atau komputer riba. SoC boleh berjalan pada bateri untuk masa yang lebih lama.
Pendekatan tradisional kepada elektronik adalah tentang mencipta sistem yang dijalankan secara individubahagian bebas. Contohnya ialah komputer dan komputer riba. Walau bagaimanapun, pengecilan berterusan semua perkara di sekeliling bermakna mereka semakin bergantung pada sistem yang lebih kecil dan lebih cekap tenaga pada cip. Telefon pintar, tablet dan juga peranti IoT (Internet of Things) membuktikan bahawa sistem pada cip adalah bahagian penting pada masa depan semua elektronik.
Peranti Intel Pentium N3710
Pentium N3710 ialah sistem empat teras 64-bit pada cip yang direka oleh Intel dan diperkenalkan pada awal 2015 sebagai nombor bahagian 3710. Berdasarkan mikroarkitektur Airmont. Cip ini beroperasi pada 1.6GHz dengan mod sehingga 2.57GHz. SoC termasuk GPU HD Graphics 405 yang mempunyai 16 unit pelaksanaan dan berjalan pada 400 MHz
N3710 butiran seni bina sistem pada cip:
- Pereka - Intel.
- Pengeluar - Intel.
- Nombor model - N3710.
- Nombor bahagian - FH8066501715927
- Skop - mudah alih.
- Isu - Mac 2015
- Siri Pentium N3000.
- Kekerapan - 1600 MHz.
- Kelajuan - 2567 MHz (1 teras).
- Jenis bas - IDI CPUID 406C4.
- Microarchitecture – Airmont.
- Nama utama ialah Braswell.
- Teknologi - CMOS.
- Saiz perkataan - 64-bit.
- Pemproses maksimum - unipemproses.
- Memori maksimum ialah 8 G.
- suhu PP 0 C - 90 C.
- BersepaduMaklumat grafik GPU - Grafik HD 405.
- Kekerapan maksimum ialah 700 MHz.
Kelebihan sistem cip
Tujuan utama menggunakan SOC dalam reka bentuk melibatkan langkah-langkah yang membentuk faedah peranti:
- SOC bersaiz kecil tetapi mengandungi banyak ciri.
- Fleksibiliti. Dari segi saiz cip, kuasa dan faktor bentuk, sistem ini sangat sukar untuk dikalahkan oleh peranti lain.
- Kecekapan kos, terutamanya untuk aplikasi SoC tertentu seperti kod video.
- Sistem pada cip tidak terkira banyaknya. Untuk produk berkapasiti tinggi, ia memudahkan perlindungan sumber dan kos kejuruteraan.
Walau bagaimanapun, peranti yang sangat baik itu mempunyai kelemahannya:
- Pelaburan masa yang besar. Proses reka bentuk SoC boleh mengambil masa antara 6 hingga 12 bulan.
- Sumber terhad.
- Jika produk volum rendah sedang dibangunkan, peralatan mewah akan diperlukan. Mungkin lebih baik menggunakan perkakasan pihak ketiga, menghabiskan masa dan sumber pada perisian aplikasi.
Sistem pada cip mempunyai kelemahan besar iaitu ia tidak boleh disesuaikan sama sekali. Dalam erti kata lain, mereka tidak boleh dinaik taraf. Sistem pada cip biasanya mati sama seperti ia dicipta. Tiada apa-apa perubahan di dalamnya sepanjang hayat perkhidmatan. Jika sesuatu pecah secara dalaman dalam instrumen, hanya bahagian itu tidak boleh dibaiki atau ditukar. Perlu menggantikan keseluruhan SoC.
Pengeluar terbesarcip mudah alih
Kami menawarkan gambaran ringkas tentang sistem pada cip daripada pengeluar utama: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA dan Broadcom. Qualcomm, NVIDIA dan MediaTek mengeluarkan dan menjual terutamanya SoC mudah alih untuk syarikat perkakasan untuk digunakan dalam peranti yang mereka keluarkan. Broadcom membuat SoC yang digunakan dalam penghala dan peranti rangkaian, dan Samsung dan Huawei bukan sahaja membuat SoC, tetapi merupakan dua syarikat terbesar di dunia dalam menggunakannya.
Anda tidak boleh menyatakan sistem mana pada cip yang terbaik. Reka bentuk dan pembangunan sistem-pada-cip sedang bergerak begitu pantas sehingga pada masa perbandingan, pilihan itu akan menjadi usang. Walau bagaimanapun, seseorang mesti ingat bahawa SoC terbaik mungkin bukan yang terbaik untuk pemproses atau pemindahan wayarles terpantas.
