Met zoveel praten over Apple's M1 en Smartphone Chips Tegenwoordig hoort u misschien over het "systeem op een chip" (SOC) -ontwerpen die erin worden gebruikt. Maar wat zijn Socs, en hoe verschillen ze van CPU's en microprocessors? We zullen het uitleggen.
Systeem op een chip: de Quick Definition
Een systeem op een chip is een geïntegreerd circuit dat veel elementen van een computersysteem combineert in een enkele chip. Een SOC bevat altijd een CPU, maar het kan ook systeemgeheugen omvatten, perifere controllers (voor USB, opslag) en meer geavanceerde randapparatuur, zoals grafische verwerkingseenheden (GPUS), gespecialiseerde neurale netwerkcircuits, radio-modems (voor Bluetooth of Wi-Fi) en meer.
Een systeem op een chipbenadering staat in contrast met een traditionele pc met een CPU-chip en afzonderlijke controllerchips, een GPU en RAM die als noodzakelijk kan worden vervangen, geüpgraded of doorverwisselt. Het gebruik van SCS maakt computers kleiner, sneller, goedkoper en minder krachtige honger.
VERWANT: Wat is Bluetooth?
Een korte geschiedenis van de integratie van de elektronica
Sinds het begin van de 20e eeuw heeft de progressie van elektronica een voorspelbaar pad gevolgd met betrekking tot twee belangrijke trends: miniaturisatie en integratie. Miniaturisatie heeft individuele elektronische componenten gezien zoals condensatoren , weerstanden , en transistoren kom in de loop van de tijd kleiner. En met de uitvinding van de geïntegreerd circuit (IC) In 1958 heeft integratie meerdere elektronische componenten gecombineerd op een enkel stuk silicium, waardoor zelfs verdere miniaturisatie mogelijk is.
Omdat deze miniaturisatie van elektronica in de 20e eeuw plaatsvond, werden computers ook kleiner. De vroegste digitale computers werden gemaakt van grote discrete componenten zoals relais of vacuümbuizen. Later gebruikten ze discrete transistors, dan groepen geïntegreerde schakelingen. In 1972 combineerde Intel de elementen van een Computer Central Processing Unit (CPU) in een enkele geïntegreerde schakeling en de Eerste commerciële, single-chip microprocessor was geboren. Met de microprocessor kunnen computers kleiner zijn en minder macht dan ooit tevoren gebruiken.
VERWANT: De microprocessor is 50: viert de Intel 4004
Voer de microcontroller en het systeem in op een chip
In 1974 hebben Texas Instruments de eerste vrijgegeven microcontroller , een type microprocessor met RAM- en I / O-apparaten die zijn geïntegreerd met een CPU op een enkele chip. In plaats van afzonderlijke IC's te hebben voor een CPU, RAM, geheugencontroller, seriële controller en meer, kunnen dat allemaal in een enkele chip worden geplaatst voor kleine ingebedde toepassingen zoals zakcalculators en elektronisch speelgoed.
Gedurende het grootste deel van het pc-tijdperk resulteerde met behulp van een microprocessor met afzonderlijke controllerchips, RAM en grafische hardware in de meest flexibele, krachtige personal computers. Microcontrollers waren over het algemeen te beperkt om goed te zijn voor algemene computertaken, dus de traditionele methode voor het gebruik van microprocessors met discrete ondersteunende chips bleef.
Onlangs heeft de rit naar smartphones en tabletten integratie nog verder geduwd dan microprocessors of microcontrollers. Het resultaat is het systeem op een chip, die veel elementen van een modern computersysteem (GPU, Cell Modem, AI-accelerators, USB-controller, netwerkinterface) kan verpakken), samen met het CPU- en systeemgeheugen in een enkel pakket. Het is nog een stap in de voortdurende integratie en miniaturisatie van elektronica die waarschijnlijk lang in de toekomst zal blijven.
Waarom een systeem op een chip gebruiken?
Meer elementen van een computersysteem op een enkel stuk silicium zetten, verlaagt stroomvereisten, vermindert de kosten, verhoogt de prestaties en vermindert de fysieke grootte. Dit alles helpt dramatisch bij het proberen om steeds meer krachtige smartphones, tabletten en laptops te creëren die minder levensduur van de batterij gebruiken.
Apple probeert bijvoorbeeld zelf bij het maken van capabele computerinrichtingen. In de afgelopen 14 jaar heeft Apple Socs in zijn iPhone- en iPad-lijnen gebruikt. In het begin gebruikten ze Wapen SOCS ontworpen door andere bedrijven. In 2010 debuteerde Apple de A4 Soc , dat was de eerste iPhone SOC ontworpen door Apple. Sindsdien heeft Apple geïllustreerd op zijn A-serie chips met groot succes. SOCS helpen iPhones minder kracht te gebruiken terwijl ze nog steeds compact blijven en de hele tijd meer capabel maken. Andere smartphonefabrikanten gebruiken Socs ook.
Tot voor kort, Socs zelden verschenen in desktopcomputers. In 2020 introduceerde Apple de M1 , de eerste SOC voor Desktop en Notebook Macs. De M1 combineert een CPU, GPU, geheugen en meer op één stuk silicium. In 2021 verbeterde Apple op de M1 met de M1 PRO en M1 MAX . Alle drie deze chips geven Macs indrukwekkende prestaties tijdens het nippen van de macht ten opzichte van de traditionele discrete microprocessor-architectuur die in de meeste pc's wordt gevonden.
De Framboos pi 4 , een populaire hobbyistische computer, gebruikt ook een systeem op een chip (a Broadcom bcm2711 ) Voor zijn kernfuncties, die het apparaat laag houden (ongeveer $ 35) terwijl u veel vermogen biedt. De toekomst is helder voor Socs, die de traditie van elektronica-integratie en miniaturisatie voortzetten die meer dan een eeuw geleden begon. Spannende tijden vooruit!
VERWANT: Wat is het verschil tussen Apple's M1, M1 Pro en M1 Max?
