Чиптеги система – бардык керектүү электрондук компоненттери жана схемалары бар кичинекей чип. Англис адабиятында SoC (системадагы чип) термини колдонулат. Үн аныктоо түзүлүшүндөгү система ADCди, аудио кабылдагычты, эстутумду, микропроцессорду жана бир чипте колдонуучунун киргизүү/чыгаруу логикалык башкаруусун камтышы мүмкүн.
Медицинада нано-роботторго негизделген SoC системасы алгачкы ооруларды кечиктирүү үчүн программалануучу антитело катары иштей алат. Чипке негизделген видео түзмөктөр сокур адамдарга сүрөттү алууга мүмкүнчүлүк берип, жардам бере алат, ал эми SoC аудио түзмөктөрү дүлөйлөрдү уга алат. Чиптеги система SOI (изолятордогу кремний) сыяктуу башка технологиялар менен бирге өнүгүп жатат.
Терминдердин аныктамасы
SoC системасы ар кандай компьютер компоненттеринин керектүү электрондук схемаларын бирдиктүү интегралдык чипте (IC) бириктирет. SoC - бул аналогдорду камтый турган толук субстраттык электрондук система.санариптик, аралаш же RF функциялары. Анын компоненттерине адатта графикалык иштетүү бирдиги (GPU), көп ядролуу боло турган борбордук иштетүү бирдиги (CPU) жана тутумдук эс тутум (RAM) кирет.
Чипте-система аппараттык жана программалык камсыздоону да камтыгандыктан, ал энергияны аз сарптайт, жакшыраак иштешет, азыраак орун талап кылат жана көп чиптүү системаларга караганда ишенимдүү. Бүгүнкү күндө көпчүлүк тутум чиптери смартфондор жана планшеттер сыяктуу мобилдик түзмөктөрдө камтылган.
Система-он-а-Чип атайын бир интегралдык чипке көптөгөн компьютер компоненттеринин талап кылынган электрондук схемасын киргизүү үчүн стандарттарга жооп берүү үчүн иштелип чыккан. Бир нече микросхемаларды жана компоненттерди PCBге чогулткан системанын ордуна SoC бардык керектүү схемаларды бир түзмөктө түзөт.
SoC көйгөйлөрү прототиптөөнүн жогорку баасын, архитектураны жана мүчүлүштүктөрдү оңдоону камтыйт. ICs экономикалык жактан натыйжалуу эмес. Бирок, бул технологиянын өнүгүшүнө жараша өзгөрүшү мүмкүн.
Талап кылынган микрочиптөө параметрлери
Чип SoCs системасы өтө татаал түзүлүштөр. Мисалы, Qualcomm'дун Snapdragon 600 системасы - бул эски Samsung Galaxy смартфонунда колдонулган SoC.
Адамдар смартфондорун интернетти кыдырып, музыка угуу, видео көрүү, GPS навигациясын колдонуу, сүрөт жана видео тартуу, оюндарды ойноо, социалдык тармактарга кирүү үчүн колдонгусу келет. Бардык бул өзгөчөлүктөржакшы процессор менен гана эмес, ошондой эле Chip SoC графикалык чипиндеги күчтүү Система, тез зымсыз Bluetooth чипсети жана 4G тармактарына туташууну колдоо менен камсыздалган. Мунун баары эң аз энергия керектөө менен иштеши керек.
Чечим орнотууга боло турган нерселердин баарын кичирейтүү. Аппараттар мүмкүн болушунча кысылып, кичине бетине компакттуу жайгаштырылышы керек. Мунун кесепети кайра иштетүү кубаттуулугу жогору жана азыраак энергия керектөө болуп саналат. SoC дал ушундай сунуш кылат.
Система-на-чип дизайн
Концептуалдык жактан функционалдык чиптер үчүн дизайн стратегиясынын үч деңгээли бар. Биринчи деңгээл - чекиттик топтун симметриясы. Ал кристаллдын белгилүү бир физикалык реакциясынын жана анизотропиясынын болушун же жоктугун аныктайт. Ошондуктан, аны жаңы функционалдык кристаллдарды издөө жана коргоо үчүн колдонсо болот.
Токой тобунун симметриясы зарыл талап, бирок функционалдык кристалл үчүн жетиштүү шарт эмес. Чипте SNK тутуму белгилүү бир касиетти көрсөтүү үчүн, ал дизайн стратегиясынын экинчи деңгээли - космостук топтун түзүмү же симметрия менен толукталышы керек.
Акыры, жоопту жакшыртуу же оптималдаштыруу үчүн атомдордун, молекулалардын жана кристаллдык кластерлердин курулуш блокторунун электрондук же магниттик түзүлүштөрүн жакшылап жөндөөнү камтыган молекулярдык инженерия дизайн стратегиясынын үчүнчү деңгээли бар.
Компоненттермобилдик түзмөктөр
Чиптеги SoC тутумунун максатына жараша ар кандай элементтер болушу мүмкүн. SoCтердин басымдуу көпчүлүгү смартфондордо колдонулгандыктан, биз мындай түзмөктөрдүн эң кеңири таралган компоненттеринин тизмесин сунуштайбыз:
- CPU SoC ичиндеги өзөк болуп саналат. Бул көпчүлүк эсептөөлөрдү жана чечимдерди кабыл алуу үчүн жооптуу бөлүгү болуп саналат. Ал башка аппараттык компоненттерден жана программалык камсыздоодон киргизүүнү алат жана тиешелүү чыгуу жоопторун берет. CPU болбосо, SoC болмок эмес. Бүгүнкү күндө көпчүлүк процессорлордун ичинде эки, төрт же сегиз өзөк бар.
- GPU - графикалык иштетүү модулу үчүн кыскартылган. Ал видео чип деп да аталат. GPU 3D оюнуна, ошондой эле бир чиптүү системаны колдонгон каалаган түзмөктүн интерфейсинде көрүнгөн тыкан визуалдык өтүүлөргө жооп берет.
- RAM эстутум - бардык эсептөө шаймандары иштеши үчүн эстутум керек. Тиркемелерди жана программалык камсыздоону иштетүү үчүн сиз аларды колдонушуңуз керек. Бул үчүн чиптеги системанын оперативдүү эс тутуму болушу керек.
- ROM - Каалаган түзмөктө микропрограмма же иштеп жаткан операциялык система сыяктуу программалык камсыздоону сактоо үчүн ROM эс тутуму болушу керек.
- Модем - смартфон радио тармактарына туташа албаса, телефон болбойт. Модемдер тармакка же уюлдук байланышка кам көрөт.
CPU жана эстутумдан тышкары, башка SoCтерде PCIe интерфейстери камтылышы мүмкүнрадио кабылдагычтарды, SATA интерфейстерин же USB түзмөктөрүн туташтыруу.
Чип дизайны
Чиптеги тутумдарда эсептөөлөрдү жүргүзүү үчүн жарым өткөргүч эстутум блоктору болушу керек. SoC колдонулушуна жараша эс тутум эс жана кэш иерархиясын түзө алат. Бул мобилдик эсептөө рыногунда кеңири таралган, бирок аз кубаттуулуктагы кыстарылган микроконтроллерлерде талап кылынбайт.
SoC'лер үчүн эс тутум технологиялары окуу үчүн гана эстутум (ROM), кокус жетүү эстутум (RAM), электр менен өчүрүлүүчү программалоочу ROM (EEPROM) жана флеш эстутумду камтыйт. Башка компьютер тутумдары сыяктуу эле, оперативдүү эстутумду салыштырмалуу ылдамыраак, бирок кымбатыраак статикалык RAM (SRAM) жана жайыраак, бирок арзаныраак динамикалык RAM (DRAM) деп бөлсө болот, бул макалада сүрөттөлгөн чиптеги система сыяктуу.
Тышкы интерфейстер
SoCs адатта байланыш протоколдору үчүн тышкы интерфейстерди камтыйт. Алар көбүнчө USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C жана башкалар сыяктуу өнөр жай стандарттарына негизделет. Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN жана жакынкы талаа байланышы сыяктуу зымсыз тармак протоколдору да колдоого алынышы мүмкүн.
Эгер керек болсо, SoCтер сигналды иштетүү үчүн аналогдук интерфейстерди камтыйт. Алар сенсорлордун же кыймылдаткычтардын ар кандай түрлөрү, анын ичинде акылдуу конвертерлер менен иштеше алышат. Алар ошондой эле конкреттүү байланыша алатмодулдук колдонмолорду колдонуңуз же SoCге ички болуңуз, мисалы, SoCге аналогдук сенсор орнотулган болсо жана анын окуулары математикалык иштетүү үчүн санариптик сигналдарга айландырылышы керек.
Санариптик сигнал процессорлору
Санариптик сигнал процессорлору (DSP) көбүнчө чиптеги системаларга кирет. Алар сенсорлор, кыймылдаткычтар, маалыматтарды алуу, маалыматтарды талдоо жана мультимедиялык иштетүү үчүн операциялык сигналды иштетүүнү аткарышат. DSP өзөктөрү, адатта, өтө узун нускама сөзүнө (VLIW) жана бир багыттуу нускамалар топтомунун архитектурасына ээ, ошондуктан алар параллелизмди колдоно алышат.
4DSP өзөктөрү көбүнчө колдонмого тиешелүү инструкцияларды камтыйт жана ASIP колдонмосуна тиешелүү колдонмо топтомунун процессорлору болуп саналат. Мындай нускамалар адистештирилген функционалдык бирдиктерге туура келет.
Типтүү DSP инструкциялары бир нече топтоону, тез Фурье трансформациясын, жылмакай көбөйтүүнү жана конволюцияны камтыйт. Башка компьютер тутумдары сыяктуу эле, SoC'лер саат сигналдарын түзүү, функциялардын аткарылышын көзөмөлдөө жана керек болсо сигналдарды иштетүү колдонмолоруна убакыт контексти менен камсыз кылуу үчүн саат булактарын талап кылат.
Таанымал убакыт булактары кристаллдык осцилляторлор жана фазалык кулпуланган циклдер. SoC'лер ошондой эле чыңалууну жөнгө салгычтарды жана кубаттуулукту башкаруу схемаларын камтыйт.
SoC менен CPU ортосундагы айырма
Бир убакта көптөгөн адамдар CPU монитордон толугу менен обочолонгон деп ойлошкон. Азыр көптөр CPU кичинекей гана бөлүгү экенин түшүнүшөт,жана компьютер көптөгөн бөлүктөрдөн турат.
Чиптеги система – бул компьютердеги жана башка электрондук системалардагы бардык керектүү компоненттерди бириктирген электрондук схема. Аларга GPU, CPU, эс тутум, кубаттуулукту башкаруу схемасы, USB контроллери, зымсыз радиолор жана башкалар кирет. Бул компоненттер бөлүктөрү каалаган убакта алмаштырыла турган кадимки компьютерлерден айырмаланган энелик платада ширетилген.
Чиптеги система (SoC) деп айта алсаңыз болот, Vector from Despicable Me толук кандуу компьютерде "нур кысуу" колдонгондо эмне болот. Кичирейтүү күчү менен Чиптеги система – бул бир кремний чипке батыш үчүн кысылган функционалдык компьютер.
Чипстар кайда колдонулат
SoC демейде кичинекей жана электрондук аппараттын ичинде көп орун ээлебейт, бул кичинекей түзмөктөр үчүн идеалдуу кылат. Ал бир чипте көптөгөн түрдүү бөлүктөрдү бириктирет, башкача айтканда, анын өндүрүүчүсү олуттуу физикалык бөлүктөрүн коюуга жана узун схемаларды курууга убакытты, акчаны жана ресурстарды коротпойт, бул өз кезегинде өндүрүштү жана чыгымдарды азайтат. Чиптеги системалар рабочий компьютер же ноутбук сыяктуу жеке компоненттери бар системаларга караганда алда канча натыйжалуу. SoC батареялары менен узак убакытка иштей алат.
Электроникага болгон салттуу ыкмалар жекече иштеген системаларды түзүү болуп саналаткөз карандысыз бөлүктөр. Мисалы, компьютерлер жана ноутбуктар. Бирок, айланадагы нерселердин тынымсыз миниатюризациясы алар чиптеги кичирээк, энергияны үнөмдөөчү системаларга көбүрөөк таянып жатканын билдирет. Смартфондор, планшеттер жана атүгүл IoT (нерселердин Интернети) түзмөктөрү чиптердеги системалар бардык электроника келечегинин маанилүү бөлүгү экенин далилдеп жатышат.
Intel Pentium N3710 Түзмөк
Pentium N3710 - Intel тарабынан иштелип чыккан жана 2015-жылдын башында 3710 бөлүктүн номери катары киргизилген 64 биттик төрт ядролуу система. Airmont микроархитектурасына негизделген. Бул чип 2,57 ГГц чейин режим менен 1,6 ГГц иштейт. SoC 16 аткаруу бирдигине ээ жана 400 МГциштеген HD Graphics 405 GPU камтыйт.
N3710 системанын чиптеги архитектурасынын чоо-жайы:
- Дизайнер - Intel.
- Өндүрүүчү - Intel.
- Модель номери - N3710.
- Бөлүктүн номери - FH8066501715927
- Калктоо - мобилдик.
- Чыгарылыш - 2015-жылдын марты
- Pentium N3000 сериясы.
- Жыштык - 1600 МГц.
- Ылдамдык - 2567 МГц (1 өзөк).
- Автобус түрү - IDI CPUID 406C4.
- Микроархитектура – Airmont.
- Негизги аты Брасвелл.
- Технология - CMOS.
- Сөздүн көлөмү - 64-бит.
- Максималдуу процессорлор - бир процессор.
- Максималдуу эстутум 8 Г.
- PP температурасы 0 C - 90 C.
- ИнтеграцияланганGPU графикалык маалымат - HD Graphics 405.
- Эң жогорку жыштык 700 МГц.
Чип системаларынын артыкчылыктары
SOCти дизайнда колдонуунун негизги максаты аппараттын артыкчылыктарын түзгөн кадамдарды камтыйт:
- SOC көлөмү кичинекей, бирок көптөгөн функцияларды камтыйт.
- Ийкемдүүлүк. Чиптин көлөмү, кубаттуулугу жана форма фактору боюнча, бул системаларды башка түзмөктөр жеңүү өтө кыйын.
- Чыгымдардын натыйжалуулугу, айрыкча видеокод сыяктуу белгилүү бир SoC колдонмолору үчүн.
- Чиптеги система сансыз. Жогорку кубаттуулуктагы өнүмдөр үчүн алар ресурстарды коргоону жана инженердик чыгымдарды жеңилдетет.
Бирок, мындай сонун аппараттын кемчиликтери бар:
- Чоң убакыт инвестициясы. SoC долбоорлоо процесси 6 айдан 12 айга чейин созулушу мүмкүн.
- Чектелген ресурстар.
- Төмөн көлөмдөгү продукт иштелип жаткан болсо, жогорку сапаттагы жабдуулар талап кылынат. Үчүнчү тараптын жабдыктарын колдонуу, колдонмо программалык камсыздоого убакытты жана ресурстарды коротуу жакшыраак болушу мүмкүн.
Чиптеги системалардын чоң кемчилиги бар, алар такыр ылайыкташа албайт. Башкача айтканда, аларды жаңыртуу мүмкүн эмес. Чиптеги система, адатта, кандай жаратылган болсо, ошондой өлөт. Бүткүл кызмат мөөнөтү ичинде эч нерсе өзгөрбөйт. Эгерде аспаптын ичинде бир нерсе бузулса, аны гана оңдоого же өзгөртүүгө болбойт. SoCти толугу менен алмаштыруу керек.
Эң ири өндүрүүчүлөрмобилдик чиптер
Биз негизги өндүрүүчүлөрдүн чипиндеги системалардын кыскача баяндамасын сунуштайбыз: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA жана Broadcom. Qualcomm, NVIDIA жана MediaTek негизинен аппараттык компаниялар үчүн мобилдик SoCтерди өндүрөт жана сатышат. Broadcom роутерлерде жана тармактык түзмөктөрдө колдонулган SoCтерди чыгарат, ал эми Samsung менен Huawei SoCтерди гана жасабастан, аларды колдонуу боюнча дүйнөдөгү эң чоң эки компания болуп саналат.
Чиптеги кайсы система мыкты экенин айта албайсыз. Чипте системаларды долбоорлоо жана иштеп чыгуу ушунчалык тездик менен жүрүп жаткандыктан, салыштыруу учурунда опция эскирип калат. Бирок, эң жакшы SoC процессорлор же эң ылдам зымсыз которуулар үчүн эң жакшысы болбошу мүмкүн экенин эстен чыгарбоо керек.
