Avec tellement de propos de Apple's M1 et des copeaux de smartphone ces jours-ci, vous pourriez entendre parler du "système sur une puce" (SOC) designs utilisés en eux. Mais qu'est-ce que SOCS, et comment diffèrent-ils des processeurs et des microprocesseurs? Nous allons expliquer.
Système sur une puce: la définition rapide
Un système sur une puce est un circuit intégré qui combine de nombreux éléments d'un système informatique en une seule puce. Un SOC comprend toujours une CPU, mais elle peut également inclure une mémoire système, des contrôleurs périphériques (pour la USB, le stockage) et des périphériques plus avancés tels que des unités de traitement graphique (GPU), des circuits de réseau neuronaux spécialisés, des modems radio (pour Bluetooth ou wi-fi), et plus.
Un système sur une approche à puce est contrairement avec un PC traditionnel avec une puce de processeur et des copeaux de contrôleur séparés, un GPU et une RAM qui peuvent être remplacés, mis à niveau ou interchangeés si nécessaire. L'utilisation de SOCS rend les ordinateurs plus petits, plus rapides, moins chers et moins de puissance.
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Une brève histoire de l'intégration électronique
Depuis le début du XXe siècle, la progression de l'électronique a suivi une voie prévisible concernant deux tendances majeures: miniaturisation et intégration. La miniaturisation a vu des composants électroniques individuels tels que condensateurs , résistances , et transistors devenir plus petit au fil du temps. Et avec l'invention du circuit intégré (IC) En 1958, l'intégration a combiné plusieurs composants électroniques sur un seul morceau de silicium, permettant une miniaturisation encore plus complémentaire.
Comme cette miniaturisation de l'électronique a eu lieu au cours du 20ème siècle, les ordinateurs ont également été plus petits. Les premiers ordinateurs numériques ont été fabriqués à partir de grands composants discrets tels que des relais ou des tubes à vide. Plus tard, ils ont utilisé des transistors discrets, puis des groupes de circuits intégrés. En 1972, Intel a combiné les éléments d'une unité de traitement centrale de l'ordinateur (CPU) en un seul circuit intégré et le Premier microprocesseur commercial, à puce unique est né. Avec le microprocesseur, les ordinateurs pourraient être plus petits et utiliser moins de puissance que jamais.
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Entrez le microcontrôleur et le système sur une puce
En 1974, Texas Instruments a publié le premier microcontrôleur , qui est un type de microprocesseur avec des périphériques RAM et d'E / S intégrés à une CPU sur une seule puce. Au lieu de nécessiter des ICS séparées pour une CPU, une RAM, un contrôleur de mémoire, un contrôleur série, etc., tout cela pourrait être placé dans une seule puce pour les petites applications intégrées telles que Calculatrices de poche et jouets électroniques.
Tout au long de la majeure partie de l'ère PC, à l'aide d'un microprocesseur avec des copeaux de contrôleur séparés, une RAM et un matériel graphique ont abouti aux ordinateurs personnels les plus flexibles et les plus puissants. Les microcontrôleurs étaient généralement trop limités pour être bons pour les tâches informatiques générales, de sorte que la méthode traditionnelle d'utilisation de microprocesseurs avec des puces de soutien discrètes restées.
Récemment, le lecteur vers les smartphones et les tablettes a poussé l'intégration encore plus loin que les microprocesseurs ou les microcontrôleurs. Le résultat est le système sur une puce, qui peut emballer de nombreux éléments d'un système informatique moderne (GPU, modem cellulaire, accélérateurs d'AI, contrôleur USB, interface réseau) ainsi que la CPU et la mémoire système en un seul paquet. C'est une étape de plus dans l'intégration continue et la miniaturisation de l'électronique qui se poursuivra probablement longtemps dans l'avenir.
Pourquoi utiliser un système sur une puce?
Mettre plus d'éléments d'un système informatique sur un seul morceau de silicium réduit les exigences de puissance, réduit les coûts, augmente les performances et réduit la taille physique. Tout cela aide considérablement lorsque vous essayez de créer des smartphones, des tablettes et des ordinateurs portables plus puissants qui utilisent moins de la batterie.
Par exemple, Apple est fier de la fabrication de dispositifs informatiques compacts et compacts. Au cours des 14 dernières années, Apple a utilisé SOCS dans ses lignes iPhone et iPad. Au début, ils ont utilisé Basé sur les bras SOCS conçu par d'autres entreprises. En 2010, Apple a débuté la A4 SOC , qui était le premier iPhone SoC conçu par Apple. Depuis lors, Apple a itéré à sa série A-Series de copeaux avec beaucoup de succès. SOCS Aidez IPhones Utilisez moins de puissance tout en restant compacte et d'obtenir plus capable tout le temps. D'autres fabricants de smartphones utilisent également SOCS.
Jusqu'à récemment, SOCS rarement apparu dans les ordinateurs de bureau. En 2020, Apple a introduit le M1 , son premier SOC pour les Macs de bureau et des ordinateurs portables. Le M1 combine une CPU, un GPU, une mémoire et plus sur un morceau de silicium. En 2021, Apple s'est amélioré sur le M1 avec le M1 pro et m1 max . Les trois de ces puces donnent des performances impressionnantes MACS tout en sirotant un pouvoir relatif à l'architecture de microprocesseur discrète traditionnelle trouvée dans la plupart des PC.
Les Raspberry Pi 4 , un ordinateur de hobbyiste populaire utilise également un système sur une puce (a Broadcom BCM2711 ) Pour ses fonctions essentielles, ce qui maintient l'appareil coûtant bas (environ 35 $) tout en offrant beaucoup de puissance. L'avenir est brillant pour SOCS, qui continuent la tradition de l'intégration électronique et de la miniaturisation qui a débuté il y a plus d'un siècle. Temps passionnants à venir!
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