Med så mye snakk om Apples M1. Og smarttelefonen chips i disse dager, kan du høre om "systemet på en chip" (SOC) -design som brukes i dem. Men hva er Socs, og hvordan er de forskjellig fra CPUer og mikroprosessorer? Vi forklarer.
System på en chip: Hurtigdefinisjonen
Et system på en brikke er en integrert krets som kombinerer mange elementer i et datasystem i en enkeltbrikke. En SOC inkluderer alltid en CPU, men det kan også inneholde systemminne, perifere kontroller (for USB, lagring) og mer avanserte eksterne enheter som grafikkbehandlingsenheter (GPUS), spesialisert nevrale nettverkskrets, radiomodemer (for blåtann eller wi-fi), og mer.
Et system på en chip-tilnærming er i motsetning til en tradisjonell PC med en CPU-chip og separate kontrolleren, en GPU og RAM som kan erstattes, oppgraderes eller byttes etter behov. Bruken av Socs gjør datamaskiner mindre, raskere, billigere og mindre kraft-sulten.
I SLEKT: Hva er Bluetooth?
En kort historie om elektronikkintegrasjon
Siden begynnelsen av det 20. århundre har utviklingen av elektronikk fulgt en forutsigbar sti om to store trender: miniatyrisering og integrasjon. Miniaturisering har sett individuelle elektroniske komponenter som Kondensatorer , motstandene , og transistorer bli mindre over tid. Og med oppfinnelsen av integrert krets (IC) I 1958 har integrasjon kombinert flere elektroniske komponenter på et enkelt stykke silisium, slik at enda ytterligere miniatyrisering.
Siden denne miniatyringen av elektronikk fant sted i det 20. århundre, ble datamaskiner også mindre. De tidligste digitale datamaskinene ble laget av store diskrete komponenter som reléer eller vakuumrør. Senere brukte de diskrete transistorer, deretter grupper av integrerte kretser. I 1972 kombinerte Intel elementene i en Computer Central Processing Unit (CPU) til en enkelt integrert krets, og Første kommersiell, enkelt-chip mikroprosessor var født. Med mikroprosessoren kan datamaskiner være mindre og bruke mindre kraft enn noen gang før.
I SLEKT: Mikroprosessoren er 50: Feire Intel 4004
Skriv inn mikrokontrolleren og systemet på en brikke
I 1974 utgav Texas Instruments den første Microcontroller. , som er en type mikroprosessor med RAM og I / O-enheter integrert med en CPU på en enkeltbrikke. I stedet for å trenge separate ICS for en CPU, RAM, Memory Controller, Serial Controller og More, kan alt dette plasseres i en enkelt chip for små innebygde applikasjoner som Pocket kalkulatorer og elektroniske leker.
Gjennom det meste av PC-epoken, som bruker en mikroprosessor med separate kontroller, resulterte RAM og grafikkmaskinvare i de mest fleksible, kraftige personlige datamaskinene. Mikrokontrollerne var generelt for begrenset til å være gode for generelle databehandlingsoppgaver, så den tradisjonelle metoden for å bruke mikroprosessorer med diskrete støttende sjetonger forble.
Nylig har stasjonen mot smarttelefoner og tabletter presset integrering enda lenger enn mikroprosessorer eller mikrokontroller. Resultatet er systemet på en brikke, som kan pakke mange elementer i et moderne datasystem (GPU, Cellemodem, AI-akseleratorer, USB-kontroller, nettverksgrensesnitt) sammen med CPU og systemminnet til en enkelt pakke. Det er et skritt i den fortsatte integrasjonen og miniatyringen av elektronikk som sannsynligvis vil fortsette lenge inn i fremtiden.
Hvorfor bruke et system på en chip?
Å sette flere elementer i et datasystem på et enkelt stykke silisium reduserer kraftkravene, reduserer kostnadene, øker ytelsen, og reduserer fysisk størrelse. Alt som hjelper dramatisk når man prøver å skape stadig mer kraftige smarttelefoner, tabletter og bærbare datamaskiner som bruker mindre batterilevetid.
For eksempel er Apple selv i å lage dyktige, kompakte databehandlingsenheter. I løpet av de siste 14 årene har Apple brukt Socs i sin iPhone og iPad linjer. Først brukte de først Armbasert Socs designet av andre firmaer. I 2010 debuterte Apple the A4 SOC. , som var den første iphone soc designet av Apple. Siden da har Apple iterert på sin A-serie av sjetonger med stor suksess. Socs Hjelp Iphones bruker mindre strøm mens du fortsatt holder seg kompakt og blir mer i stand til hele tiden. Andre smarttelefonprodusenter bruker også Socs.
Inntil nylig, Socs sjelden dukket opp i stasjonære datamaskiner. I 2020 introduserte Apple M1. , sin første SOC for desktop og bærbare Mac-maskiner. M1 kombinerer en CPU, GPU, minne og mer på ett stykke silisium. I 2021 forbedret Apple på M1 med M1 pro og m1 max . Alle tre av disse sjetongene gir Macs imponerende ytelse mens du nipper til kraft i forhold til den tradisjonelle diskrete mikroprosessorarkitekturen som finnes i de fleste PCer.
De Raspberry Pi 4. , en populær hobbyist-datamaskin, bruker også et system på en brikke (a Broadcom BCM2711. ) For sine kjernefunksjoner, som holder enheten koster lavt (ca $ 35), samtidig som det gir rikelig med strøm. Fremtiden er lys for Socs, som fortsetter tradisjonen med elektronikkintegrasjon og miniatyrisering som begynte for et århundre siden. Spennende tider fremover!
I SLEKT: Hva er forskjellen mellom Apples M1, M1 Pro og M1 Max?
