سیستم روی چیپ یا SoC چیست؟
وظیفه SoC چیست؟
تا به حال به. این فکر کرده‌اید که وسایل‌های ما چطور کار میکنند؟ در ابزارهای الکترونیکی ما هم مانند بدن انسان، چیزی مثل قلب وجود دارد که قدرت را به بقیه اجزای دستگاه انتقال می‌دهد. بسیاری از دستگاههایی که با آن‌ها کار می‌کنیم به وسیله سیستم روی چیپ یا SoC تغذیه می‌شوند. ما در این مطلب به شما خواهیم گفت که سیستم روی چیپ یا SoC چیست، از چه چیزی تشکیل شده است و چگونه کار می‌کند. پس با مجله اعتبارکالا همراه باشید.
این تراشه‌های کوچک و کم‌مصرف انرژی اکثر دستگاه‌های موبایلی که امروزه استفاده می‌کنیم، از گوشی هوشمند گرفته تا تبلت را تامین میکنند. در ادامه با این سخت‌افزار و کوچک و قدرتمند بیشتر آشنا می‌شویم.
فهرست مطالب
SoC چیست؟
اصطلاح SoC مخفف سیستم روی چیپ است و به این دلیل چنین نامی را به خود گرفته که از چندین مولفه محاسباتی ضروری تشکیل شده است که همه روی یک تراشه جمع شده‌اند. SoC-ها عمدتا به دلیل اندازه کوچک و راندمان انرژی بالا، برای گوشیهای موبایل مورد استفاده قرار می‌گیرند.
از سال ۱۹۷۰، چندین شرکت تلاش کردند چندین جزء را روی یک تراشه فشرده کنند تا قدرت ساعت‌های دیجیتال را تامین کنند. اینتل در سال ۱۹۷۴ با ساعت Microma Digital Watch خود موفق به این کار شد و اولین SoC واقعی را تولید کرد. این شرکت عملکردهای زمانبندی و ترانزیستورهای LCD را روی یک تراشه ادغام کرده بود.
SoC-ها در عمل در دهه ۸۰ و ۹۰ شروع به کار کردند. در دهه ۸۰ کامپیوترهای شخصی محبوبیت بیشتری پیدا کردند و نیاز داشتند تا توسط تراشه‌های کوچک‌تر تغذیه شوند. در دهه ۹۰، تلفن‌های همراه از SoC استفاده می‌کردند و این روند امروزه با گوشیهای هوشمند و تبلت‌هایی از سیستم روی چیپ استفاده میکنند تداوم پیدا کرده است.
چه چیزی روی SoC نصب میشود؟
دستگاه‌های قابل حمل مانند گوشی هوشمند و تبلت باید قابل حمل باقی بمانند. به همین دلیل است که SoC وجود دارند. سازندگان «سیستم روی چیپ» چندین جزء ضروری را می‌گیرند و آن‌ها را روی یک تراشه فشرده میکنند تا در فضا صرفه‌جویی شود. وجود تمام قطعات در یک مکان، در مقایسه با پراکندگی قطعات در سراسر مادربرد، فضا را کمتر اشغال می‌کند.
خب، حالا چه چیزهایی روی SoC قرار دارد؟
واحد پردازش مرکزی (CPU)
یکی از اجزای اصلی سیستم روی چیپ، CPU است. به CPU مغز دستگاه نیز گفته میشود. این بدان دلیل است که تمام وظایف پردازشی اصلی که به دستگاه خود می‌فرستید را انجام می‌دهد. CPU نیز دقیقا مانند مغز انسان، اطلاعاتی که از RAM و حافظه پنهان می‌آید را پردازش می‌کند.
این مطلب را هم بخوانید: CPU چیست و چه کار می‌کند؟
واحد پردازش گرافیکی (GPU)
GPU در سیستم روی چیپ مانند CPU است؛ با این تفاوت که چیزهای متفاوتی را پردازش می‌کند. CPU می‌تواند همه چیز، از کد گرفته تا گرافیک را پردازش کند؛ اما این‌ها خیلی زیاد هستند. GPU براش کاهش بخشی از این فشار، اطلاعات گرافیکی را مدیریت می‌کند. این جزء، هرچیزی که روی صفحه می‌بینید را پردازش می‌کند.
RAM
رم مخفف حافظه دسترسی تصادفی (andom access memory) است. رم حاوی داده‌هایی است که باید در آن زمان به آن‌ها دسترسی داشت. زمانی کامپیوترها مجبور بودند مستقیما از حافظه‌های ذخیره‌سازی فیزیکی خود به داده‌ها دسترسی داشته باشند و فرایند کاملا کندی بود.
رم این مشکل با حافظه بسیار سریع‌تری که داده‌ها را با سرعت زیادی نسبت به حافظه معمولی (حتی یک درایو SSD) می‌خواند و می‌نویسد. هنگامی که داده‌ها در رم بارگیری می شوند، CPU می‌تواند به راحتی به اطلاعات مفید حافظه فوق سریع دسترسی پیدا کرده و آن‌ها را فراخوانی کند.
به عنوان مثال، فرض می‌خواهید که اپلیکیشن که روی هارد دیسک قرار دارد را اجرا کنید . وقتی آن را باز می‌کنید، اپلیکیشن از درایو به رم بارگذاری میشود و CPU می‌تواند به آن دسترسی داشته باشد. بسته به آنچه در اپلیکیشن اتفاق می‌افتد، میتوان به سرعت به داده‌ها دسترسی پیدا کرد. CPU شما داده‌هایی که فکر می‌کند به آن‌ها نیاز دارید یا به اپلیکیشن مربطو هستند را از رم بارگیری می‌کند.
کش (Cache) یا حافظه پنهان
با اینکه رم نوعی از حافظه است که میتوان سریعا به آن دسترسی پیدا کرد؛ اما شکل دیگری از حافظه حتی از رم هم سریع‌تر است که به آن کش CPU می‌گویند. رم داده‌هایی که CPU باید از آن‌ها استفاده کند را نگه می‌دارد؛ اما اگر اطلاعاتی وجود داشته باشد که باید همیشه در دسترس باشند، به حافظه پنهان منتقل می‌شوند. کش می‌تواند داده‌ها را حتی سریع‌تر از رم به CPU منتقل کند.
این مطلب را هم بخوانید: رم دو کاناله چیست؟
مودم سیگنال
شاید عجیب به نظر برسد، اما مودم‌های سیگنال واقعی در SoC ادغام شده‌اند. مودم‌ها مسئول تبدیل سیگنال الکترومغناطیسی به سیگنال دیجیتالی هستند که تلفن یا گوشی موبایل شما می‌تواند آن را درک کند. همچنین، مودم وظیفه دارد هنگام ارسال داده به سرورها، برعکس عمل کند.
واحد پردازش تصویر (IPU)
IPU وظیفه پردازش داده‌های که از دوربین می‌آید را بر عهده دارد. هنگامی که نور به سنسور تصویر برخورد می‌کند، این داده‌ها به یک سیگنال دیجیتالی تبدیل شده و به SoC ارسال می‌شوند. سپس داده توسط IPU پردازش می‌شوند و CPU نیز روی دیگر وظایف خود تمرکز می‌کند.
رمزگذار ویدئو (Video Encoder)
اگر داده‌هایی ویدئویی روی دستگاه خود دارید، آن‌ها باید برای مشاهده به سیگنال ویدئویی تبدیل شوند. رمزگذار ویدئویی وظیفه گرفتن سیگنال دیجیتال و تبدیل آن به سیگنال آنالوگ (الکتریکی خام) را بر عهده دارد. سپس آن سیگنال الکتریکی در نمایشگر به نور تبدیل میشود.
آینده SoC چگونه است؟
SoC-ها عمدتا در دستگاه‌های گوشی هوشمند مورد استفاده قرار گرفته‌اند؛ اما ما در حال تجربه یک انقلاب جدید در فناوری SoC هستیم و آن هم SoC-هایی است که قدرت کامپیوترهای شخصی را تامین میکنند. فناوری SoC به نقطه‌ای رسیده است که می‌تواند یک نرم‌افزار کامل دسکتاپ را به درستی اجرا کند. نمونه‌ای از سیستمهای روی چیپ، پردازنده M1 مبتنی ARM اپل است که برخی از مک‌بوک‌های جدید این شرکت را قدرت می‌بخشد.
استفاده از SoC برای تامین انرژی کامپیوترها مزایایی نیز دارد. SoC-ها در کنار صرفه‌جویی در فضا، در بهره‌وری انرژی نیز بسیار عالی هستند. به طور کلی، تراشه‌های کوچک‌تر انرژی کمتری هم مصرف میکنند که منجر به عمر باتری بهتر لپتاپها میشود.
این مطلب را هم بخوانید: تفاوت نسل های مختلف پردازنده اینتل
همچنین، سیستمهای روی چیپ به اندازه پردازنده‌های بزرگ داغ نمی‌شوند. از آنجایی که SoC-ها می‌توانند خنک‌تر از پردازنده‌های بزرگ باشند، دستگاه‌های استفاده کننده از آن‌ها قابل حمل‌تر خواهند بود؛ مخصوصا لپتاپها. این اتفاق حتی نیاز به خنک کننده را نیز از بین خواهد برد. خنک‌کننده‌ها در رایانه‌ها و کنسول‌های بازی به کار می‌روند تا گرمای تولید شده به وسیله پردازنده‌ها را از بین ببرند. حذف فن منجر به صرفه‌جویی در فضا و حتی مصرف برق دستگاه میشود.
SoC، چیپ‌های کوچک با کارهای بزرگ
بسیاری از شرکت‌ها دستگاه‌های خود را با استفاده از SoC روانه بازار میکنند. تمام کارهایی که با گوشی یا تبلت خود انجام می‌دهیم، توسط تراشه‌های کوچک‌تر از یک سکه انجام می‌شوند و خیلی زود، به کامپیوترها هم راه پیدا میکنند. SoC-ها به درستی به ما نشان می‌دهند که چیزهای بزرگ، خیلی راحت می‌توانند در پکیج‌های کوچک ارائه شوند.
