Чип дээрх систем нь шаардлагатай бүх электрон эд анги, хэлхээ бүхий жижиг чип юм. Англи хэлний уран зохиолд SoC (system-on-a-a-chip) гэсэн нэр томъёог ашигладаг. Дуу илрүүлэх төхөөрөмжийн систем нь нэг чип дээрх ADC, аудио хүлээн авагч, санах ой, микропроцессор болон хэрэглэгчийн оролт/гаралтын логик хяналтыг агуулж болно.
Анагаах ухаанд нано робот дээр суурилсан SoC систем нь эрт үеийн өвчнийг удаашруулах програмчлагдсан эсрэгбиеийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Чип дээр суурилсан видео төхөөрөмжүүд нь хараагүй хүмүүст зураг хүлээн авах боломжийг олгодог бөгөөд SoC аудио төхөөрөмжүүд нь дүлий хүмүүст сонсголтой болгодог. Чип дээрх систем нь SOI (тусгаарлагч дээрх цахиур) зэрэг бусад технологитой хамт хөгжиж байна.
Нэр томъёоны тодорхойлолт
SoC систем нь компьютерийн төрөл бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шаардлагатай электрон хэлхээг нэг нэгдсэн чип (IC) дээр нэгтгэдэг. SoC нь аналогийг агуулсан бүрэн субстратын цахим систем юм.дижитал, холимог эсвэл RF функцууд. Түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд ихэвчлэн график боловсруулах нэгж (GPU), олон цөмт байж болох төв процессор (CPU) болон системийн санах ой (RAM) орно.
Чип дээрх систем нь техник хангамж болон программ хангамжийг хоёуланг нь багтаасан тул бага эрчим хүч зарцуулдаг, илүү сайн гүйцэтгэлтэй, зай бага шаарддаг, олон чиптэй системээс илүү найдвартай байдаг. Ихэнх системийн чипүүд өнөөдөр ухаалаг утас, таблет зэрэг гар утасны төхөөрөмжид багтсан болно.
Систем-on-a-Chip нь компьютерийн олон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шаардлагатай электрон хэлхээг нэг нэгдсэн чип дээр нэгтгэх стандартыг хангахаар тусгайлан бүтээгдсэн. Олон чип болон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ПХБ дээр угсардаг системийн оронд SoC нь шаардлагатай бүх хэлхээг нэг төхөөрөмжид бий болгодог.
SoC-ийн сорилтууд нь өндөр загварчлалын зардал, архитектур болон илүү төвөгтэй дибаг хийх зэрэг орно. IC нь зардал багатай. Гэхдээ технологи хөгжихийн хэрээр энэ нь өөрчлөгдөж магадгүй.
Шаардлагатай микрочипийн параметрүүд
Chip SoCs дээрх систем нь маш нарийн төвөгтэй төхөөрөмжүүд юм. Жишээлбэл, Qualcomm-ын Snapdragon 600 систем нь чип дээрх хуучин Samsung Galaxy ухаалаг гар утсанд ашиглагдаж байсан SoC юм.
Хүмүүс ухаалаг утсаа ашиглан интернетээр аялах, хөгжим сонсох, видео үзэх, GPS навигац ашиглах, зураг, видео авах, тоглоом тоглох, олон нийтийн сүлжээнд нэвтрэх боломжтой байхыг хүсдэг. Эдгээр бүх онцлогЭдгээр нь зөвхөн сайн процессор төдийгүй хүчирхэг Chip SoC график чип, хурдан утасгүй Bluetooth чипсет, 4G сүлжээнд холбогдох дэмжлэгээр хангагдсан. Энэ бүхэн хамгийн бага эрчим хүчний зарцуулалтаар ажиллах ёстой.
Энэ шийдэл нь суулгаж болох бүх зүйлийг жижигрүүлэх явдал юм. Төхөөрөмжийг аль болох шахаж, жижиг гадаргуу дээр нягт байрлуулах хэрэгтэй. Үүний үр дагавар нь боловсруулалтын өндөр хүчин чадал, бага эрчим хүчний зарцуулалт юм. SoC яг ийм санал болгож байна.
Систем дээрх чип дизайн
Үзэл баримтлалын хувьд функциональ чипүүдийн дизайны стратегийн гурван түвшин байдаг. Эхний түвшин нь цэгийн бүлгийн тэгш хэм юм. Энэ нь тодорхой физик хариу үйлдэл, болорын анизотропи байгаа эсэхээс хамаарна. Тиймээс үүнийг шинэ функциональ талстуудыг хайж, хамгаалахад ашиглаж болно.
Цэгийн бүлгийн тэгш хэм нь зайлшгүй шаардлага боловч функциональ болорт хангалттай нөхцөл биш юм. Чип дээрх SNK систем нь тодорхой шинж чанарыг харуулахын тулд түүнийг хоёр дахь түвшний дизайны стратеги буюу сансрын бүлгийн бүтэц эсвэл тэгш хэмээр нөхөх ёстой.
Эцэст нь хариу урвалыг сайжруулах эсвэл оновчтой болгохын тулд атом, молекул, болор кластеруудын электрон эсвэл соронзон бүтцийг нарийн тааруулахыг агуулсан молекулын инженерчлэлийн дизайны гурав дахь түвшний стратеги бий.
Бүрэлдэхүүн хэсгүүдхөдөлгөөнт төхөөрөмж
Чип дээрх SoC систем нь зорилгоосоо хамааран янз бүрийн элементүүдтэй байж болно. SoC-уудын дийлэнх нь ухаалаг гар утсанд ашиглагддаг тул бид ийм төхөөрөмжүүдийн хамгийн түгээмэл бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн жагсаалтыг санал болгож байна:
- CPU нь SoC доторх цөм юм. Энэ бол ихэнх тооцоо, шийдвэр гаргах үүрэгтэй хэсэг юм. Энэ нь бусад техник хангамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон програм хангамжийн оролтыг хүлээн авч, зохих гаралтын хариуг өгдөг. Хэрэв CPU байхгүй бол SoC байхгүй болно. Өнөөдрийн ихэнх процессорууд дотроо хоёр, дөрөв эсвэл найман цөмтэй байдаг.
- GPU - график боловсруулах модульд зориулж богиносгосон. Үүнийг бас видео чип гэж нэрлэдэг. GPU нь нэг чиптэй систем ашиглан ямар ч төхөөрөмжийн интерфэйс дээр харагдахуйц 3D тоглоом болон нямбай визуал шилжилтийг хариуцдаг.
- RAM санах ой - бүх тооцоолох төхөөрөмж ажиллахын тулд санах ой хэрэгтэй. Програм болон програм хангамжийн өгөгдлийг ажиллуулахын тулд та тэдгээрийг ашиглах ёстой. Үүнийг хийхийн тулд чип дээрх систем нь RAM-тай байх ёстой.
- ROM - Ямар ч төхөөрөмж дээр ажилладаг программ хангамж эсвэл үйлдлийн систем зэрэг программ хангамжийг хадгалахын тулд ROM санах ойтой байх ёстой.
- Модем - ухаалаг утас нь радио сүлжээнд холбогдож чадахгүй бол утас болохгүй. Модемууд сүлжээ эсвэл үүрэн холбооны асуудлыг хариуцдаг.
CPU болон санах ойноос гадна бусад SoC-ууд нь PCIe интерфэйсүүдийг агуулж болно.радио дамжуулагч, SATA интерфэйс эсвэл USB төхөөрөмжүүдийг холбох.
Чип дизайн
Чип дээрх системүүд нь тооцоо хийхдээ хагас дамжуулагч санах ойн блоктой байх ёстой. SoC-ийн хэрэглээнээс хамааран санах ой нь санах ой болон кэшийн шатлал үүсгэж болно. Энэ нь мобайл компьютерийн зах зээлд түгээмэл байдаг ч бага чадалтай суулгагдсан микроконтроллеруудад шаардлагагүй.
SoC-д зориулсан санах ойн технологид зөвхөн уншигдах санах ой (ROM), санамсаргүй хандалтын санах ой (RAM), цахилгаанаар устгадаг программчлагдах ROM (EEPROM) болон флаш санах ой орно. Бусад компьютерийн системүүдийн нэгэн адил RAM-ыг харьцангуй хурдан боловч илүү үнэтэй статик RAM (SRAM) болон удаан боловч хямд динамик RAM (DRAM) гэж хувааж болно. Энэ нийтлэлд үзүүлсэн чип дээрх систем шиг.
Гадаад интерфейс
SoC-ууд нь ихэвчлэн харилцааны протоколд зориулагдсан гадаад интерфейсийг агуулдаг. Эдгээр нь ихэвчлэн USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C гэх мэт салбарын стандартад суурилдаг. Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN болон ойрын хээрийн холбоо зэрэг утасгүй сүлжээний протоколуудыг мөн дэмжиж болно.
Шаардлагатай бол SoC-ууд дохио боловсруулах аналог интерфэйсийг агуулна. Тэд янз бүрийн төрлийн мэдрэгч эсвэл идэвхжүүлэгч, түүний дотор ухаалаг хувиргагчтай харьцаж болно. Тэд мөн тусгайлан холбоо барьж болномодулийн хэрэглээний програмууд эсвэл SoC-ийн дотоод байх, жишээлбэл, SoC-д аналог мэдрэгч суурилуулсан бөгөөд түүний уншилтыг математикийн боловсруулалтад дижитал дохио болгон хувиргах шаардлагатай.
Дижитал дохио процессор
Дижитал дохионы процессорууд (DSPs) ихэвчлэн чип дээрх системд багтдаг. Тэд мэдрэгч, идэвхжүүлэгч, өгөгдөл цуглуулах, өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх, мультимедиа боловсруулахад зориулсан үйлдлийн дохионы боловсруулалтыг гүйцэтгэдэг. DSP цөм нь ихэвчлэн маш урт заавар үг (VLIW) болон нэг чиглэлтэй зааврын багц архитектуртай байдаг тул параллелизмыг ашиглах боломжтой.
4DSP цөм нь ихэвчлэн програмын тусгай зааврыг агуулсан байдаг ба ASIP програмын тусгай гарын авлагын багцын процессорууд юм. Ийм заавар нь тусгай функциональ нэгжтэй тохирч байна.
Ердийн DSP зааварт олон хуримтлал, хурдан Фурье хувиргалт, жигд үржүүлэлт, эргэлт орно. Бусад компьютерийн системүүдийн нэгэн адил SoC нь цагийн дохио үүсгэх, функцүүдийн гүйцэтгэлийг хянах, шаардлагатай бол дохио боловсруулах програмуудад цаг хугацааны контекст өгөхийн тулд цагийн эх сурвалжийг шаарддаг.
Цагийн түгээмэл эх сурвалж бол болор осциллятор ба фазын түгжигдсэн гогцоо юм. SoC-д хүчдэл зохицуулагч болон тэжээлийн удирдлагын хэлхээ багтана.
SoC болон CPU-ийн ялгаа
Нэгэн удаа олон хүмүүс CPU-г дэлгэцээс бүрэн тусгаарласан гэж боддог байсан. Одоо олон хүн CPU бол өчүүхэн хэсэг гэдгийг ойлгодог.мөн компьютер нь олон хэсгээс бүрддэг.
Чип дээрх систем нь компьютер болон бусад электрон системд шаардлагатай бүх эд ангиудыг нэгтгэсэн электрон хэлхээний самбар юм. Үүнд GPU, CPU, санах ой, тэжээлийн удирдлагын хэлхээ, USB хянагч, утасгүй радио гэх мэт зүйлс орно. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг эх хавтан дээр гагнасан бөгөөд энэ нь ердийн компьютерээс ялгаатай бөгөөд эд ангиудыг нь хүссэн үедээ солих боломжтой.
Despicable Me-ийн Vector бүрэн хэмжээний компьютер дээр "цацраг шахах"-ыг ашиглах үед чип дээрх систем (SoC) гэж хэлж болно. Чип дээрх систем нь жижигрүүлэх хүчин чадалтай бөгөөд нэг цахиурын чип дээр багтаахаар шахагдсан ажиллагаатай компьютер юм.
Чипсийг хаана ашигладаг
SoC нь ихэвчлэн жижиг хэмжээтэй бөгөөд электрон төхөөрөмж дотор тийм ч их зай эзэлдэггүй тул жижиг төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой. Энэ нь олон төрлийн эд ангиудыг нэг чип дээр нэгтгэдэг бөгөөд энэ нь түүний үйлдвэрлэгчид ихээхэн хэмжээний физик эд ангиудыг тавих, урт хэлхээ барихад цаг хугацаа, мөнгө, нөөцийг зарцуулах шаардлагагүй бөгөөд энэ нь эргээд үйлдвэрлэл, зардал багатай гэсэн үг юм. Чип дээрх системүүд нь ширээний компьютер эсвэл зөөврийн компьютер гэх мэт бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй системээс хамаагүй илүү үр дүнтэй байдаг. SoC нь батерейгаар удаан ажиллах боломжтой.
Электроникийн уламжлалт хандлага нь хувь хүн дээр ажилладаг системийг бий болгох явдал юмбие даасан хэсгүүд. Жишээлбэл, компьютер, зөөврийн компьютерууд. Гэсэн хэдий ч эргэн тойрон дахь бүх зүйлийг байнга жижигрүүлж байгаа нь тэд чип дээрх жижиг, эрчим хүчний хэмнэлттэй системд улам бүр найдаж байна гэсэн үг юм. Ухаалаг утас, таблет, тэр ч байтугай IoT (Зүйлсийн интернет) төхөөрөмжүүд нь чип дээрх системүүд нь бүх электроникийн ирээдүйн чухал хэсэг гэдгийг баталж байна.
Intel Pentium N3710 төхөөрөмж
Pentium N3710 нь 64 битийн дөрвөлсөн цөмт, чип дээр суурилсан систем юм. Энэхүү чип нь 1.6 ГГц давтамжтай, 2.57 ГГц хүртэл ажилладаг. SoC нь 16 гүйцэтгэх нэгжтэй, 400 МГц-т ажилладаг HD Graphics 405 GPU-г агуулдаг
N3710 системийн чип дээрх архитектурын дэлгэрэнгүй:
- Дизайнер - Intel.
- Үйлдвэрлэгч - Intel.
- Загварын дугаар - N3710.
- Хэсгийн дугаар - FH8066501715927
- Хамрах хүрээ - гар утас.
- Дугаар - 2015 оны 3-р сарын
- Pentium N3000 цуврал.
- Давтамж - 1600 МГц.
- Хурд - 2567 МГц (1 цөм).
- Автобусны төрөл - IDI CPUID 406C4.
- Бичил архитектур – Airmont.
- Үндсэн нэр нь Braswell.
- Технологи - CMOS.
- Үгийн хэмжээ - 64 бит.
- Хамгийн их процессор - нэг процессор.
- Хамгийн их санах ой 8 Г.
- PP температур 0 C - 90 C.
- НэгдсэнGPU график мэдээлэл - HD график 405.
- Хамгийн дээд давтамж нь 700 МГц.
Чип системийн давуу тал
SOC-г дизайнд ашиглах гол зорилго нь төхөөрөмжийн давуу талыг бүрдүүлэх алхмуудыг багтаана:
- SOC жижиг хэмжээтэй боловч олон функцийг агуулсан.
- Уян хатан байдал. Чипийн хэмжээ, хүч болон хэлбэрийн хүчин зүйлийн хувьд эдгээр системийг бусад төхөөрөмжөөр даван туулахад маш хэцүү байдаг.
- Зардлын үр ашиг, ялангуяа видео код гэх мэт тусгай SoC програмуудын хувьд.
- Чип дээрх систем тоо томшгүй олон. Өндөр хүчин чадалтай бүтээгдэхүүний хувьд эдгээр нь нөөцийн хамгаалалт болон инженерийн зардлыг хялбаршуулдаг.
Гэсэн хэдий ч ийм гайхалтай төхөөрөмж нь сул талуудтай:
- Их хугацааны хөрөнгө оруулалт. SoC дизайны үйл явц 6-аас 12 сар хүртэл үргэлжилж болно.
- Хязгаарлагдмал нөөц.
- Хэрэв бага эзэлхүүнтэй бүтээгдэхүүн боловсруулж байгаа бол өндөр чанартай тоног төхөөрөмж шаардлагатай болно. Гуравдагч талын техник хангамжийг ашиглах, хэрэглээний программ хангамжид цаг хугацаа, нөөцийг зарцуулах нь дээр байх.
Чип дээрх системүүд нь огт дасан зохицож чаддаггүй том сул талтай. Өөрөөр хэлбэл, тэдгээрийг шинэчлэх боломжгүй. Чип дээрх систем нь үүсгэсэн шигээ үхдэг. Үйлчилгээний бүх хугацаанд юу ч өөрчлөгдөөгүй. Хэрэв багаж дотор ямар нэг зүйл эвдэрсэн бол зөвхөн тэр хэсгийг засах, өөрчлөх боломжгүй. SoC-г бүхэлд нь солих шаардлагатай.
Хамгийн том үйлдвэрлэгчидгар утасны чип
Бид Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA болон Broadcom зэрэг томоохон үйлдвэрлэгчдийн чип дээрх системүүдийн товч тоймыг санал болгож байна. Qualcomm, NVIDIA, MediaTek нар техник хангамжийн компаниудад өөрсдийн үйлдвэрлэдэг төхөөрөмжид ашиглахын тулд үндсэндээ гар утасны SoC-уудыг үйлдвэрлэж зардаг. Broadcom нь чиглүүлэгч болон сүлжээний төхөөрөмжүүдэд ашиглагддаг SoC-уудыг үйлдвэрлэдэг бөгөөд Samsung болон Huawei нь зөвхөн SoC үйлдвэрлээд зогсохгүй дэлхийн хамгийн том хоёр компани юм.
Чип дээрх аль систем хамгийн сайн болохыг та хэлж чадахгүй. Чип дээрх системүүдийн дизайн, хөгжил маш хурдацтай явагдаж байгаа тул харьцуулах үед сонголт аль хэдийн хуучирсан болно. Гэхдээ хамгийн сайн SoC нь процессор эсвэл хамгийн хурдан утасгүй дамжуулалтын хувьд хамгийн шилдэг нь биш гэдгийг санах хэрэгтэй.
