Что такое система на кристалле (SoC)?
Все устройства, которые мы используем сейчас, просто работают, верно? Но не многие люди задумываются о мозге, который их оживляет. Многие устройства, которые мы используем, питаются от системы на микросхеме или SoC.
Эти небольшие и энергоэффективные чипы работают на большинстве мобильных устройств, которые мы используем сегодня, от смартфонов до планшетов. Вот подробное описание того, что такое SoC и из чего они состоят.
Что такое SoC?
Термин SoC означает систему на кристалле . Он называется так, потому что состоит из нескольких основных вычислительных компонентов, сжатых на одном чипе. SoC в основном используются для мобильных устройств из-за их небольшого размера и высокой энергоэффективности.
Начиная с 1970 года, несколько компаний попытались уместить несколько компонентов на одном чипе для питания цифровых часов. Intel удалось сделать это с Microma Digital Watch в 1974 году, создав первую настоящую SoC. Компания объединила функции синхронизации и транзисторы драйвера ЖК-дисплея на одной микросхеме.
SoC действительно получили распространение в 80-х и 90-х годах. Персональные компьютеры набирали популярность в 80-е годы, и им требовалось использовать микросхемы меньшего размера. В 90-х годах в мобильных телефонах использовались SoC, и эта тенденция продолжается сегодня со смартфонами и планшетами, использующими SoC.
Что в SoC?
Портативные устройства, такие как смартфоны и планшеты, должны оставаться компактными. Вот почему существуют SoC. Производители SoC берут несколько важных компонентов и сжимают их в один чип для экономии места. Размещение всех компонентов в одном месте экономит огромное количество места по сравнению с частями, разбросанными по всей материнской плате.
Итак, что на SoC?
Центральный процессор (ЦП)
Одним из основных компонентов SoC является ЦП. ЦП также называют мозгом устройства. Это потому, что он обрабатывает все основные задачи обработки, которые вы бросаете на свое устройство. Подобно тому, как ваш мозг обрабатывает информацию, поступающую от ваших органов чувств, ЦП обрабатывает информацию, поступающую из оперативной памяти и кеша.
Графический процессор (GPU)
Графический процессор в SoC похож на CPU, только он обрабатывает разные вещи. ЦП может обрабатывать все, от кода до графики, но это было бы слишком много работы. Чтобы облегчить эту нагрузку, графический процессор обрабатывает графическую информацию. Он обрабатывает все, что вы видите на экране.
ОЗУ
RAM означает оперативную память . ОЗУ содержит данные, к которым необходимо получить доступ прямо сейчас. Когда-то компьютерам приходилось получать доступ к данным непосредственно со своих физических запоминающих устройств, но этот процесс выполняется медленно.
ОЗУ решает эту проблему с помощью гораздо более быстрой памяти, которая считывает и записывает данные с большей скоростью, чем обычное хранилище, даже SSD. После загрузки данных в ОЗУ ЦП может легко получить доступ и вызвать полезные данные из сверхбыстрой памяти.
Например, предположим, что вам нужно открыть приложение. Приложение живет на вашем жестком диске. Когда вы его открываете, это приложение загружается с диска в оперативную память, к которой имеет доступ ЦП. В зависимости от того, что происходит в приложении, доступ к данным можно получить быстро, чтобы все шло гладко. Ваш ЦП загружает в вашу оперативную память данные, которые, по его мнению, вы могли бы использовать, связанные с приложением, еще больше ускоряя отзыв.
Кэш
Несмотря на то, что ОЗУ – это блок памяти, к которому можно быстро получить доступ, другая форма памяти работает еще быстрее. Это называется кеш-памятью ЦП. ОЗУ хранит данные, которые ЦП должен использовать, но если есть информация, к которой часто обращаются, она будет перенесена в кеш. Кэш может отправлять данные в ЦП даже быстрее, чем ОЗУ.
Допустим, вы запускаете программу несколько раз за короткий промежуток времени. Система сохранит эту программу в кеше, чтобы она загружалась еще быстрее. Веб-сайты также хранятся в кеше, чтобы их можно было использовать быстрее.
Сигнальные модемы
Это может показаться странным, но настоящие сигнальные модемы интегрированы в SoC. Модемы отвечают за преобразование электромагнитного сигнала в цифровой сигнал, который может понять ваш телефон или мобильное устройство. Модем также отвечает за обратное, когда они отправляют данные на серверы.
Блок обработки изображений (IPU)
IPU отвечает за обработку данных, поступающих с камеры. Когда свет попадает на датчик изображения, эти данные преобразуются в цифровой сигнал и отправляются на SoC. Затем эти данные обрабатываются IPU, в то время как ЦП может выполнять другие задачи.
Видео кодировщик
Если на вашем устройстве есть видеоданные, их необходимо преобразовать в аналоговый сигнал для просмотра. Видеокодер отвечает за преобразование цифрового сигнала в аналоговый (необработанный электрический) сигнал. Затем этот электрический сигнал преобразуется в свет на дисплее.
В зависимости от устройства SoC может иметь разные компоненты. Например, некоторые SoC не имеют встроенной оперативной памяти, в то время как другие имеют часть, известную как NPU. Он обозначает нейронный процессор и выполняет задачи, связанные с искусственным интеллектом и машинным обучением.
Будущее SoC
SoC в основном использовались в мобильных устройствах, но мы находимся на пороге новой революции в технологии SoC: SoC используются в полноценных настольных компьютерах. Технология SoC приближается к тому моменту, когда она может правильно запускать полноценное программное обеспечение для настольных ПК, примером которого является чип Apple M1, SoC на базе ARM, который используется в некоторых из их последних MacBook.
Есть преимущества в использовании SoC для питания компьютеров. Помимо экономии места, SoC отлично подходят для энергоэффективности. Чипы меньшего размера в целом потребляют меньше энергии, что должно увеличить время автономной работы ноутбуков.
SoC также не нагреваются так, как большие процессоры. Поскольку SoC могут оставаться холоднее, чем большие процессоры, устройства будут более удобными в использовании, особенно ноутбуки. Более того, они устранят необходимость в поклонниках. В компьютеры и игровые консоли устанавливаются вентиляторы, чтобы отводить тепло, выделяемое процессорами. Удаление вентиляторов позволит сэкономить больше места на устройстве и сэкономить электроэнергию.
Маленькие фишки, большая помощь
Многие люди могут управлять своим бизнесом без устройств, использующих SoC. Все задачи, которые мы выполняем на наших телефонах или планшетах, выполняются с помощью микросхем меньше копейки. Очень скоро они перейдут на питание компьютеров. SoC действительно показывают нам, что большие вещи могут поставляться в маленьких упаковках.