Ang System sa isang chip ay isang maliit na chip na may lahat ng kinakailangang electronic component at circuit. Sa panitikang Ingles, ginagamit ang terminong SoC (system-on-a-chip). Ang system sa sound detection device ay maaaring may kasamang ADC, audio receiver, memory, microprocessor, at user I/O logic control sa isang chip.
Sa medisina, ang isang SoC system na nakabatay sa mga nano-robots ay maaaring kumilos bilang mga programmable antibodies upang maantala ang mga maagang sakit. Makakatulong ang mga chip-based na video device sa mga bulag sa pamamagitan ng pagpayag sa kanila na makatanggap ng larawan, at ang mga SoC audio device ay maaaring makapagparinig sa mga bingi. Ang system-on-a-chip ay umuunlad kasama ng iba pang mga teknolohiya tulad ng SOI (silicon on insulator).
Mga kahulugan ng mga termino
Pinagsasama-sama ng SoC system ang mga kinakailangang electronic circuit ng iba't ibang bahagi ng computer sa iisang integrated chip (IC). Ang SoC ay isang kumpletong substrate na electronic system na maaaring maglaman ng analog,digital, mixed o RF function. Karaniwang kasama sa mga bahagi nito ang isang graphics processing unit (GPU), isang central processing unit (CPU), na maaaring multi-core, at system memory (RAM).
Dahil ang system-on-a-chip ay kinabibilangan ng parehong hardware at software, ito ay kumokonsumo ng mas kaunting kapangyarihan, mas mahusay na pagganap, nangangailangan ng mas kaunting espasyo, at mas maaasahan kaysa sa mga multi-chip system. Karamihan sa mga system chip ay kasama sa mga mobile device gaya ng mga smartphone at tablet ngayon.
Ang System-on-a-Chip ay partikular na idinisenyo upang matugunan ang mga pamantayan para sa pagsasama ng kinakailangang electronic circuitry ng maraming bahagi ng computer sa isang pinagsamang chip. Sa halip na isang system na nag-iipon ng maraming chip at mga bahagi sa isang PCB, ang isang SoC ay gumagawa ng lahat ng kinakailangang circuitry sa isang device.
Kasama sa mga hamon sa SoC ang mas mataas na gastos sa pag-prototyping, arkitektura, at mas kumplikadong pag-debug. Ang mga IC ay hindi epektibo sa gastos. Gayunpaman, maaari itong magbago habang umuunlad ang teknolohiya.
Mga kinakailangang microchipping parameter
Ang System on Chip SoCs ay napakakomplikadong device. Halimbawa, ang Snapdragon 600 system-on-a-chip ng Qualcomm ay ang SoC na ginamit sa lumang Samsung Galaxy smartphone.
Gusto ng mga tao na magamit ang kanilang mga smartphone para mag-surf sa Internet, makinig sa musika, manood ng mga video, gumamit ng GPS navigation, kumuha ng mga larawan at video, maglaro, mag-access sa mga social network. Ang lahat ng mga tampok na itoay binibigyan hindi lamang ng isang mahusay na processor, kundi pati na rin ng isang malakas na System on Chip SoC graphics chip, isang mabilis na wireless Bluetooth chipset, at suporta para sa pagkonekta sa mga 4G network. Ang lahat ng ito ay dapat gumana nang may pinakamababang pagkonsumo ng enerhiya.
Ang solusyon ay i-miniaturize ang lahat ng maaaring i-install. Ang mga aparato ay dapat na naka-compress hangga't maaari at nakalagay nang compact sa isang mas maliit na ibabaw. Ang kinahinatnan nito ay mas mataas na kapangyarihan sa pagpoproseso at mas mababang pagkonsumo ng kuryente. Ito mismo ang inaalok ng SoC.
System-on-Chip Design
Sa konsepto, mayroong tatlong antas ng diskarte sa disenyo para sa mga functional na chip. Ang unang antas ay ang simetrya ng pangkat ng punto. Idinidikta nito ang pagkakaroon o kawalan ng isang tiyak na pisikal na tugon at anisotropy ng kristal. Samakatuwid, maaari itong gamitin upang maghanap at protektahan ang mga bagong functional na kristal.
Ang Point group symmetry ay isang kinakailangang kinakailangan, ngunit hindi isang sapat na kundisyon para sa isang gumaganang kristal. Para maipakita ng isang SNK system-on-a-chip ang isang partikular na property, dapat itong dagdagan ng pangalawang antas ng diskarte sa disenyo-istruktura ng pangkat ng espasyo o simetrya.
Sa wakas, upang mapahusay o ma-optimize ang tugon, mayroong ikatlong antas ng diskarte sa disenyo ng molecular engineering na nagsasangkot ng pagpino sa mga electronic o magnetic na istruktura ng mga bloke ng gusali ng mga atom, molekula, at crystal cluster.
Mga Bahagimga mobile device
Ang isang SoC system-on-a-chip ay maaaring magkaroon ng iba't ibang elemento, depende sa layunin nito. Dahil ang karamihan sa mga SoC ay ginagamit sa mga smartphone, nag-aalok kami ng listahan ng mga pinakakaraniwang bahagi ng naturang mga device:
- Ang CPU ang core sa loob ng SoC. Ito ang bahaging responsable sa paggawa ng karamihan sa mga kalkulasyon at pagpapasya. Tumatanggap ito ng input mula sa iba pang bahagi ng hardware at software at nagbibigay ng naaangkop na mga tugon sa output. Kung wala ang CPU, walang SoC. Karamihan sa mga processor ngayon ay may dalawa, apat o walong core sa loob.
- GPU - pinaikling para sa graphics processing module. Tinatawag din itong video chip. Responsable ang GPU para sa 3D gaming pati na rin ang maayos na visual transition na makikita sa interface ng anumang device gamit ang isang single-chip system.
- RAM Memory - lahat ng computing device ay nangangailangan ng memory para gumana. Upang makapagpatakbo ng mga application at data ng software, dapat mong gamitin ang mga ito. Para magawa ito, dapat may RAM ang system-on-a-chip.
- ROM - Dapat ay mayroong ROM memory ang anumang device para mag-imbak ng software gaya ng firmware o operating system na pinapatakbo nito.
- Modem - hindi magiging telepono ang isang smartphone kung hindi ito makakonekta sa mga radio network. Ang mga modem ang nangangalaga sa network o cellular connection.
Bilang karagdagan sa CPU at memory, maaaring may kasamang mga interface ng PCIe ang iba pang SoC na idinisenyo para sapagkonekta ng mga radio transceiver, SATA interface, o USB device.
Chip design
Ang mga system sa isang chip ay dapat mayroong mga bloke ng memorya ng semiconductor upang maisagawa ang kanilang mga kalkulasyon. Depende sa aplikasyon ng SoC, ang memorya ay maaaring bumuo ng isang hierarchy ng memorya at cache. Karaniwan ito sa merkado ng mobile computing, ngunit hindi kinakailangan sa maraming low-power na naka-embed na microcontroller.
Ang Mga teknolohiya ng memory para sa mga SoC ay kinabibilangan ng read-only memory (ROM), random access memory (RAM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), at flash memory. Tulad ng ibang mga computer system, ang RAM ay maaaring hatiin sa medyo mas mabilis ngunit mas mahal na static RAM (SRAM) at ang mas mabagal ngunit mas murang dynamic RAM (DRAM) tulad ng system-on-a-chip na nakalarawan sa artikulong ito.
Mga panlabas na interface
Kasama sa SoC ang mga panlabas na interface, karaniwang para sa mga protocol ng komunikasyon. Kadalasan ay nakabatay ang mga ito sa mga pamantayan ng industriya gaya ng USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C, at higit pa. Ang mga wireless network protocol gaya ng Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN, at near field communication ay maaari ding suportahan.
Kung kinakailangan, ang mga SoC ay may kasamang mga analog na interface para sa pagpoproseso ng signal. Maaari silang makipag-ugnayan sa iba't ibang uri ng mga sensor o actuator, kabilang ang mga smart converter. Maaari rin silang makipag-ugnayan sa partikularmodule application o maging internal sa SoC, halimbawa, kung ang isang analog sensor ay naka-built sa SoC at ang mga pagbabasa nito ay dapat ma-convert sa mga digital na signal para sa mathematical processing.
Digital Signal Processor
Ang Digital signal processors (DSPs) ay kadalasang kasama sa mga system sa isang chip. Nagsasagawa sila ng operation signal processing para sa mga sensor, actuator, data acquisition, data analysis at multimedia processing. Ang mga core ng DSP ay karaniwang may napakahabang salita ng pagtuturo (VLIW) at unidirectional na arkitektura ng set ng pagtuturo, kaya pumapayag ang mga ito sa pagsasamantala sa parallelism.
Ang 4DSP core ay kadalasang naglalaman ng mga tagubiling tukoy sa application at ang mga processor ng ASIP application-specific manual set. Ang mga naturang tagubilin ay tumutugma sa mga espesyal na functional unit.
Kabilang sa mga karaniwang tagubilin ng DSP ang maramihang akumulasyon, mabilis na pagbabagong Fourier, makinis na multiplikasyon, at convolution. Tulad ng ibang mga computer system, ang mga SoC ay nangangailangan ng mga source ng orasan upang makabuo ng mga signal ng orasan, kontrolin ang pagsasagawa ng mga function, at magbigay ng konteksto ng timing sa mga application sa pagpoproseso ng signal kung kinakailangan.
Ang mga sikat na pinagmumulan ng oras ay mga crystal oscillator at phase-locked loop. Kasama rin sa mga SoC ang mga voltage regulator at power management circuit.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng SoC at CPU
Noong unang panahon, inakala ng maraming tao na ang CPU ay ganap na nakahiwalay sa monitor. Ngayon marami ang nakakaunawa na ang CPU ay isang maliit na bahagi lamang,at ang isang computer ay binubuo ng maraming bahagi.
Ang System on a chip ay isang electronic circuit board na nagsasama ng lahat ng kinakailangang component sa isang computer at iba pang electronic system. Kabilang dito ang GPU, CPU, memory, power management circuitry, USB controller, wireless radio, at higit pa. Ang mga bahaging ito ay ibinebenta sa motherboard, na iba sa mga nakasanayang computer, ang mga bahagi nito ay maaaring palitan anumang oras.
Masasabi mong system on a chip (SoC) ang nangyayari kapag ang Vector mula sa Despicable Me ay gumagamit ng "beam compression" sa isang ganap na computer. Sa lakas ng miniaturization, ang System on a Chip ay isang functional na computer na na-compress upang magkasya sa isang silicon chip.
Kung saan ginagamit ang mga chips
Ang SoC ay karaniwang maliit at hindi kumukuha ng maraming espasyo sa loob ng isang electronic device, na ginagawa itong perpekto para sa mas maliliit na device. Pinagsasama nito ang maraming iba't ibang bahagi sa isang chip, ibig sabihin, ang tagagawa nito ay hindi kailangang gumastos ng oras, pera, at mga mapagkukunan sa paglalatag ng mga makabuluhang pisikal na bahagi at pagbuo ng mahahabang circuit, na nangangahulugan naman ng mas mababang produksyon at gastos. Ang mga system sa isang chip ay mas mahusay kaysa sa mga may nakalaang indibidwal na mga bahagi tulad ng isang desktop PC o laptop. Maaaring tumakbo ang SoC sa mga baterya nang mas matagal.
Ang mga tradisyonal na diskarte sa electronics ay tungkol sa paglikha ng mga system na tumatakbo sa indibidwalmalayang bahagi. Ang mga halimbawa ay mga computer at laptop. Gayunpaman, ang patuloy na miniaturization ng lahat ng bagay sa paligid ay nangangahulugan na sila ay lalong umaasa sa mas maliit, mas mahusay na mga sistema ng enerhiya sa isang chip. Pinatutunayan ng mga smartphone, tablet at maging ng IoT (Internet of Things) na mga device na ang mga system sa chips ay isang mahalagang bahagi ng hinaharap ng lahat ng electronics.
Intel Pentium N3710 Device
Ang Pentium N3710 ay isang 64-bit quad-core system-on-a-chip na dinisenyo ng Intel at ipinakilala noong unang bahagi ng 2015 bilang part number 3710. Batay sa microarchitecture ng Airmont. Gumagana ang chip na ito sa 1.6GHz na may mode na hanggang 2.57GHz. Kasama sa SoC ang HD Graphics 405 GPU na mayroong 16 na execution unit at tumatakbo sa 400 MHz
N3710 system-on-chip na mga detalye ng arkitektura:
- Designer - Intel.
- Tagagawa - Intel.
- Numero ng modelo - N3710.
- Numero ng bahagi - FH8066501715927
- Saklaw - mobile.
- Issue - Marso 2015
- Pentium N3000 series.
- Dalas - 1600 MHz.
- Bilis - 2567 MHz (1 core).
- Uri ng bus - IDI CPUID 406C4.
- Microarchitecture – Airmont.
- Ang pangunahing pangalan ay Braswell.
- Teknolohiya - CMOS.
- Laki ng salita - 64-bit.
- Maximum na mga processor - uniprocessor.
- Ang maximum na memorya ay 8 G.
- temperatura ng PP 0 C - 90 C.
- IntegratedImpormasyon sa GPU graphics - HD Graphics 405.
- Ang maximum frequency ay 700 MHz.
Mga kalamangan ng mga chip system
Ang pangunahing layunin ng paggamit ng SOC sa disenyo ay kinabibilangan ng mga hakbang na bumubuo sa mga benepisyo ng device:
- Maliit ang laki ng SOC ngunit may kasamang maraming feature.
- Kakayahang umangkop. Sa mga tuntunin ng laki ng chip, kapangyarihan at form factor, ang mga system na ito ay napakahirap talunin ng iba pang mga device.
- Episyente sa gastos, lalo na para sa mga partikular na SoC application gaya ng video code.
- Ang system-on-chip ay hindi mabilang. Para sa mga produktong may mataas na kapasidad, pinapasimple nila ang proteksyon sa mapagkukunan at mga gastos sa engineering.
Gayunpaman, ang napakahusay na device ay may mga kakulangan nito:
- Malaking panahon na pamumuhunan. Maaaring tumagal ang proseso ng disenyo ng SoC kahit saan mula 6 hanggang 12 buwan.
- Mga limitadong mapagkukunan.
- Kung may ginagawang mababang volume na produkto, kakailanganin ang high end na kagamitan. Maaaring mas mahusay na gumamit ng third party na hardware, gumugol ng oras at mga mapagkukunan sa software ng application.
Ang mga system sa isang chip ay may malaking disadvantage na hindi sila maaaring madaling ibagay. Sa madaling salita, hindi sila maaaring i-upgrade. Ang isang sistema sa isang chip ay karaniwang namamatay tulad ng ginawa nito. Walang nagbabago dito sa buong buhay ng serbisyo. Kung may masira sa loob ng instrumento, ang bahaging iyon lamang ang hindi maaaring ayusin o baguhin. Kailangang palitan ang buong SoC.
Ang pinakamalaking producermobile chips
Nag-aalok kami ng maikling pangkalahatang-ideya ng mga system sa isang chip mula sa mga pangunahing manufacturer: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA at Broadcom. Ang Qualcomm, NVIDIA, at MediaTek ay gumagawa at nagbebenta ng mga mobile SoC para sa mga kumpanya ng hardware na gagamitin sa mga device na ginagawa nila. Ang Broadcom ay gumagawa ng mga SoC na ginagamit sa mga router at networking device, at ang Samsung at Huawei ay hindi lamang gumagawa ng mga SoC, ngunit ang dalawang pinakamalaking kumpanya sa mundo sa paggamit ng mga ito.
Hindi mo masasabi kung aling system sa isang chip ang pinakamaganda. Ang disenyo at pagbuo ng mga system-on-a-chip ay gumagalaw nang napakabilis na sa oras ng paghahambing, ang opsyon ay magiging lipas na. Gayunpaman, dapat tandaan na ang pinakamahusay na SoC ay maaaring hindi ang pinakamahusay para sa mga processor o ang pinakamabilis na wireless na paglilipat.
