Con tanta habla de M1 de Apple Y los chips de teléfono inteligente en estos días, puede escuchar sobre el "Sistema en un chip" (SOC) diseños utilizados en ellos. Pero, ¿qué son los SOC, y cómo difieren de las CPU y los microprocesadores? Lo explicaremos
Sistema en un chip: la definición rápida
Un sistema en un chip es un circuito integrado que combina muchos elementos de un sistema informático en un solo chip. Un SOC siempre incluye una CPU, pero también puede incluir la memoria del sistema, los controladores periféricos (para USB, el almacenamiento) y los periféricos más avanzados, como las unidades de procesamiento de gráficos (GPU), los circuitos de red neuronal especializados, los módems de radio (para Bluetooth o Wi-Fi), y más.
Un sistema en un enfoque de chip está en contraste con una PC tradicional con un chip de CPU y un controlador separado, una GPU y una RAM que pueden reemplazarse, actualizarse o intercambiarse según sea necesario. El uso de SOCS hace que las computadoras sean más pequeñas, más rápidas, más baratas y menos hambrientas.
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Una breve historia de integración electrónica.
Desde principios del siglo XX, la progresión de la electrónica ha seguido un camino predecible con respecto a dos tendencias principales: miniaturización e integración. La miniaturización ha visto componentes electrónicos individuales como condensadores De resistores , y transistores hacerse más pequeño con el tiempo. Y con la invención de la circuito integrado (IC) En 1958, la integración ha combinado múltiples componentes electrónicos en una sola pieza de silicona, lo que permite una menor miniaturización aún.
A medida que esta miniaturización de la electrónica tuvo lugar durante el siglo XX, las computadoras también se han menor. Las primeras computadoras digitales se hicieron de grandes componentes discretos, como relés o tubos de vacío. Más tarde, utilizaron transistores discretos, luego grupos de circuitos integrados. En 1972, Intel combinó los elementos de una unidad de procesamiento central de computadora (CPU) en un solo circuito integrado y el Primer microprocesador comercial, de un solo chip. nació. Con el microprocesador, las computadoras pueden ser más pequeñas y usar menos poder que nunca.
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Ingrese el microcontrolador y el sistema en un chip
En 1974, Texas Instruments lanzó la primera. microcontrolador , que es un tipo de microprocesador con dispositivos RAM y E / S integrados con una CPU en un solo chip. En lugar de necesitar un ICS separado para una CPU, RAM, controlador de memoria, controlador de serie y más, todo eso podría colocarse en un solo chip para aplicaciones incrustadas pequeñas, como calculadoras de bolsillo y juguetes electrónicos.
A lo largo de la mayor parte de la era de la PC, utilizando un microprocesador con chips de controlador, RAM y hardware de gráficos separados, dio lugar a las computadoras personales más flexibles y potentes. Los microcontroladores generalmente eran demasiado limitados para ser buenos para las tareas de computación general, por lo que el método tradicional de usar microprocesadores con chips de apoyo discretos se mantuvo.
Recientemente, la unidad hacia teléfonos inteligentes y tabletas ha empujado la integración aún más que los microprocesadores o microcontroladores. El resultado es el sistema en un chip, que puede empacar muchos elementos de un moderno sistema informático (GPU, módem celular, aceleradores AI, controlador USB, interfaz de red) junto con la CPU y la memoria del sistema en un solo paquete. Es un paso más en la continua integración y la miniaturización de la electrónica que probablemente continuarán hasta el futuro.
¿Por qué usar un sistema en un chip?
Poner más elementos de un sistema informático en una sola pieza de silicona reduce los requisitos de energía, reduce el costo, aumenta el rendimiento y reduce el tamaño físico. Todo eso ayuda dramáticamente al tratar de crear teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras portátiles cada vez más potentes que usan menos duración de la batería.
Por ejemplo, Apple se enorgullece de hacer dispositivos informáticos compactos y compactos. Durante los últimos 14 años, Apple ha usado SOCI en su iPhone y las líneas de iPad. Al principio, utilizaron. Basado en el brazo SOCI diseñados por otras firmas. En 2010, Apple debutó el A4 SOC , que fue el primer iPhone SC diseñado por Apple. Desde entonces, Apple ha iterado en su serie A de Fichas con gran éxito. Los SOCI ayudan a los iPhones a usar menos energía mientras aún permanecen compactos y constantemente capaz todo el tiempo. Otros fabricantes de teléfonos inteligentes también utilizan SOCS.
Hasta hace poco, SOCI rara vez apareció En computadoras de escritorio. En 2020, Apple introdujo el M1 , su primer SOC para Mac de escritorio y cuaderno. El M1 combina una CPU, GPU, memoria y más en una pieza de silicona. En 2021, Apple mejoró en el M1 con el M1 pro y m1 max . Los tres de estos chips le dan un rendimiento impresionante de MACS mientras sorbían el poder en relación con la arquitectura tradicional de microprocesador discreta que se encuentra en la mayoría de las PC.
los Frambuesa pi 4 , una computadora aficionada popular, también utiliza un sistema en un chip (un Broadcom BCM2711 ) Por sus funciones básicas, que mantiene el costo del dispositivo bajo (alrededor de $ 35) mientras proporciona un montón de energía. El futuro es brillante para los SOC, que continúan la tradición de la integración electrónica y la miniaturización que comenzó hace más de un siglo. ¡Momentos emocionantes por delante!
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