Křišťálový systém je malý čip se všemi potřebnými elektronickými součástkami a obvody. V anglické literatuře se používá termín SoC (system-on-a-chip). Systém v zařízení pro detekci zvuku může obsahovat ADC, zvukový přijímač, paměť, mikroprocesor a logické ovládání vstupu /výstupu uživatele na jednom čipu. V medicíně může systém SoC založený na nano-robotech fungovat jako programovatelné protilátky k odložení rané anémie. Zařízení založená na čipách mohou pomoci nevidomým lidem, kteří jim umožňují zachytit obrázky, a zvukové zařízení SoC mohou dělat hluché lidi slyšet. Křišťálový systém se vyvíjí společně s dalšími technologiemi, jako je SOI (křemík na izolátoru).

Definice pojmů

Systém SoC kombinuje potřebné elektronické obvody různých počítačových komponent na jediném integrovaném čipu (IC). SoC je kompletní elektronický substrátový systém, který může obsahovat analogové, digitální, smíšené nebo radiofrekvenční funkce. Jeho součásti typicky zahrnují GPU, CPU, které mohou být vícejádrové, a systémová paměť (RAM). Vzhledem k tomu, že krystalový systém obsahuje jak hardwarový, tak i softwarový software, spotřebovává méně energie, lepší výkon, méně prostoru a spolehlivější než multičipové systémy. Většina systémových čipů je nyní zahrnuta v mobilních zařízeních, jako je napříkladsmartphony a tablety. Křišťálový systém je speciálně navržen tak, aby splňoval požadavky na začlenění nezbytných elektronických obvodů více počítačových komponent do jednoho integrovaného čipu. Namísto systému, který sbírá více čipů a komponent na desce s plošnými spoji, vytvoří SoC všechny potřebné obvody v jednom zařízení.

Úkoly SoC zahrnují vyšší náklady na prototypování, architekturu a složitější ladění. Integrované obvody nejsou nákladově efektivní. To se však může změnit s rozvojem technologie.

Požadované parametry mikročipu

System on Chip (SoC - velmi složitý přístroj Například systém Snapdragon 600 od společnosti Qualcomm na čipu. -. Tento SoC, který byl použit ve starém smartphone Samsung Galaxy Lidé chtějí mít možnost používat své smartphony na internetu, poslouchat hudbu, sledovat videa využití GPS navigace, pořizování fotografií a videa, hry, přístup k sociálním sítím. Všechny tyto funkce jsou poskytovány nejen dobrý procesor, ale také výkonný grafický čip systému na čipu (SoC, rychlé bezdrátové čipové sady Bluetooth, podpora pro připojení k 4G sítí. Sun Je to by měl fungovat s nejnižší spotřebou energie. Řešení spočívá v miniaturizace vše, co může být instalován. Zařízení musí být maximálně stlačena a jsou soustředěny na menší plochu. Výsledkem je vyšší výpočetní výkon a nižší spotřebu energie. To je přesně to, co nabízí Soc.,

Projektování systémů na čipu

Konceptuálně existujeTři úrovně návrhové strategie pro funkční krystaly. První úroveň je symetrie bodové skupiny. Diktuje přítomnost nebo nepřítomnost určité fyzické reakce a anizotropie krystalu. V důsledku toho může být použita k vyhledávání a ochraně nových funkčních krystalů.
Symetrie bodové skupiny je nezbytným požadavkem, ale není dostatečným předpokladem funkčního krystalu. K tomu, aby krystalový systém RNA vykazoval určitou vlastnost, musí být doplněn druhou úrovní konstrukční strategie - strukturou nebo symetrií prostorové skupiny. Konečně, aby se zlepšila nebo optimalizovala odpověď, existuje třetí úroveň strategického návrhu molekulárního inženýrství, která zahrnuje jemné ladění elektronických nebo magnetických struktur stavebních bloků atomů, molekul a krystalových klastrů.

Součásti mobilních zařízení

Systém na krystalu SoC může mít různé prvky v závislosti na jeho účelu. Vzhledem k tomu, že drtivá většina SoC je používána na smartphonech, nabízíme seznam nejběžnějších komponent těchto zařízení:

CPU je jádrem v SoC. To je část odpovědná za většinu výpočtů a rozhodnutí. Přijme vstup z dalších hardwarových komponent a softwaru a poskytuje příslušné výstupní odpovědi. Žádný CPU by nebyl SoC. Většina procesorů má dnes dvě, čtyři nebo osm jader uvnitř.

Grafický procesor - zkrácen pro grafický modul zpracování. Také se nazývá video čip. GPU reagujepro 3D hry, stejně jako pro čisté vizuální přechody, které lze vidět na rozhraní jakéhokoli zařízení používajícího jediný krystalový systém.

Paměť RAM - Všechna počítačová zařízení vyžadují paměť. Abyste mohli spustit aplikace a softwarová data, musíte je používat. K tomu by měl systém na čipu mít paměť RAM.

ROM - Každé zařízení musí mít paměť ROM pro ukládání softwaru, jako je firmware nebo operační systém, v němž pracuje.

Modem - smartphone nebude telefonem, pokud se nemůže připojit k rádiovým sítím. Modemy zajišťují síťovou nebo celulární konektivitu.

Kromě procesoru a paměti mohou další SoCs obsahovat rozhraní PCIe pro připojení rádiových vysílačů, rozhraní SATA nebo zařízení USB.

Návrh čipů

Systémy na krystalu by měly mít polovodičové paměťové bloky k provedení jejich výpočtů. V závislosti na použití SoC může paměť vytvořit hierarchii paměti a mezipaměť. Na trhu mobilních počítačů se jedná o běžný jev, ale v mnoha vestavěných mikroprocesorech s nízkým výkonem to není nutné. Paměťové technologie pro SoC zahrnují trvalé paměťové zařízení (ROM), operační paměťové zařízení (RAM), elektricky vyčištěnou programovatelnou ROM (EEPROM) a flash paměť. Stejně jako ostatní počítačové systémy může být RAM rozdělena na relativně rychlou, ale dražší statickou RAM (SRAM) a pomalejší, ale levnějšíDynamický systém RAM (DRAM) na krystalu, jehož fotografie je uvedena v našem článku.

Externí rozhraní

SoCs zahrnují externí rozhraní, obvykle pro komunikační protokoly. Často jsou založeny na průmyslových standardech, jako jsou USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C a další. Bezdrátové síťové protokoly jako Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN a blízké pole mohou být také podporovány. V případě potřeby zahrnují SoC analogová rozhraní pro zpracování signálů. Mohou komunikovat s různými typy snímačů nebo pohonů, včetně inteligentních snímačů. Mohou také komunikovat se specifickými aplikačními moduly nebo být uvnitř SoC, například pokud je analogový senzor zabudován do SoC a jeho důkazy musí být převedeny na digitální signály pro matematické zpracování.

Digitální signální procesory

Digitální signální procesory (DSP) jsou často součástí systému na krystalu. Provádějí operace zpracování signálu pro senzory, pohony, získávání dat, analýzu dat a zpracování multimédií. DSP jádra obvykle mají velmi dlouhé příkazové slovo (VLIW) a jednosměrnou architekturu instrukčních sad, takže jsou předmětem paralelního uspořádání. 4DSP jádra často obsahují pokyny pro konkrétní aplikace a jsou sady instrukcí procesoru pro specifické aplikace ASIP. Tyto pokyny odpovídají speciálním funkčním zařízením.
Typické instrukce DSP zahrnují vícenásobnou akumulaci, rychlou Fourierovu transformaci, hladké násobení a konvoluci. Stejně jakoV jiných počítačových systémech SoC vyžadují zdroje synchronizace pro generování signálů hodin, provádění řídicích funkcí a v případě potřeby poskytují dočasný kontext pro aplikace pro zpracování signálu. Populárními zdroji času jsou křemenné oscilátory a smyčky z fázové synchronizace. SoC také obsahuje regulátory napětí a napájecí obvody.

Rozdíl mezi SoC a CPU

Dlouho se mnozí domnívali, že procesor byl zcela oddělený od monitoru. Nyní mnozí lidé si uvědomují, že CPU je jen malá část a počítač se skládá z mnoha částí. Systém na čipu je elektronická deska s plošnými spoji, která kombinuje všechny nezbytné součásti počítače a dalších elektronických systémů. Zahrnuje grafický procesor, CPU, paměť, schéma řízení napájení, řadič USB, bezdrátové radiové přijímače a další. Tyto komponenty jsou připájeny na základní desce, které se liší od běžných počítačů, které mohou být kdykoliv nahrazeny. Dá se říci, že systém na čipu (SoC) je to, co se stane, když Vector from Despicable Me používá "kompresi paprsků" na plně rozvinutém počítači. Díky síle miniaturizace je systém na čipu funkční počítač, který byl komprimován pro instalaci na jeden křemíkový čip.

Kde jsou použity čipy

SoC je zpravidla nepatrné, v elektronickém zařízení nevyužívá mnoho prostoru, což je ideální řešení pro malé zařízení. Kombinuje mnoho různých částí na jednučip znamená, že jeho výrobce nepotřebuje ztrácet čas, peníze a zdroje na položení velkých fyzických částí a vytváření dlouhých řetězců, což zase znamená nižší výrobu a náklady. Systémy na čipu jsou mnohem efektivnější než speciální součásti, jako je stolní počítač nebo notebook. SoC může pracovat s bateriemi po delší dobu. Tradiční přístupy k elektronice související s tvorbou systémů pracujících v samostatných nezávislých částech. Příklady zahrnují počítače a notebooky. Avšak konstantní miniaturizace všech věcí znamená, že se stále více spoléhají na menší, energeticky úspornější čipsety. Smartphony, tablety a dokonce i IoT zařízení (Internet of Things) dokazují, že systémy na čipy jsou důležitou součástí budoucnosti celé elektroniky.

Intel Pentium N3710

Pentium N3710 je 64bitový čtyřjádrový čipový systém vyvinutý společností Intel a zahájen počátkem roku 2015 pod číslem 3710. Vyrobeno na základě mikroarchitektury Airmont. Tento čip běží na frekvenci 16 GHz s režimem až do 257 GHz. SoC obsahuje grafický procesor HD Graphics 405, který má 16 spustitelných souborů a běží na 400 MHz. Podrobnosti architektury systému čipu n3710:

Designer - Intel.

Výrobce - Intel.

Číslo modelu je N3710.

​​

Objednací číslo - FH8066501715927

Rozsah - mobilní.

Vydání - březen 2015

Řada "Pentium" N3000.

Frekvence - 1600 MHz.

Frekvence otáčení je 2567 MHz (1 jádro).

Typ sběrnice - CPUID IDI406C4.

Mikroarchitektura - Airmont.

Hlavní název je Braswell.

Technologie - CMOS.

Velikost slova je 64bitová.

Maximální procesory - jeden procesor.

Maximální paměť - 8 G.

Teplota PP 0 C - 90 C.

Integrované grafické informace GPU - HD Graphics 405.

frekvence je 700 MHz.

Výhody čipových systémů

Hlavním účelem použití v konstrukci SOC zahrnuje kroky, které ovlivňují výhody zařízení:

Velikost SOC je malá, ale zahrnuje mnoho vlastností.

Flexibilita. Z hlediska velikosti čipu, výkonu a tvarového faktoru jsou takové systémy velmi obtížné předcházet jiným zařízením.

Efektivita nákladů, zejména pro specifické aplikace SoC, jako je kódování videa.

Systém na čipách je nesčetný. U velkokapacitních produktů zjednodušují ochranu zdrojů a náklady na technická řešení.

V takovém skvělém zařízení však existují nevýhody:

Velké dočasné náklady. Proces designu SoC může trvat od 6 do 12 měsíců.

Omezené zdroje.

Je-li produkt s malým objemem vyvíjen, je zapotřebí vysoce kvalitní zařízení. Může být lepší použít hardware jiného výrobce, abyste trávili čas a prostředky pro aplikační software.

Čipové systémy mají velkou nevýhodu, že nemohou být vůbec přizpůsobitelné. Jinými slovy, nemohou být upgradovány. Čipový systém zpravidla umírá totéž, jaký byl vytvořen. Během celého termínu nic nezměníslužby Pokud zařízení přeruší něco uvnitř, nelze opravit ani měnit pouze tuto část. Musíte nahradit celý SoC.

Největší výrobci mobilních čipů

nabízí stručný přehled systémů na čipu z největších výrobců: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA a Broadcom. Qualcomm, NVIDIA a MediaTek vyrábějí a prodávají většinou mobilní telefony SoC pro hardwarové společnosti, které je používají ve svých zařízeních. Broadcom produkuje SoC, které se používají v routerů a síťových zařízení, zatímco Samsung a Huawei nejen vytvářet SoC, ale jsou dvě největší společnosti na světě v jejich použití. Není možné říci, který systém na čipu je lepší. Návrh a vývoj systémů na čipu se pohybuje tak rychle, že by možnost porovnání času bude již zastaralé. Nicméně je třeba si uvědomit, že nejlepší SoC nemusí být nejlepší pro procesory nebo nejrychlejší bezdrátové přenosy.