Kristalni sustav je mali čip sa svim potrebnim elektroničkim komponentama i sklopovima. U engleskoj literaturi koristi se pojam SoC (system-on-a-chip). Sustav u uređaju za detekciju zvuka može uključivati ADC, audio prijemnik, memoriju, mikroprocesor i logičku kontrolu korisničkog ulaza /izlaza na jednom čipu. U medicini, SoC sustav, koji se temelji na nano-robotima, može djelovati kao antitijela koja se mogu programirati i odgoditi ranu anemiju. Uređaji utemeljeni na čipu mogu pomoći slijepim osobama, omogućujući im snimanje slika, a SoC audio uređaji mogu učiniti gluhe osobe čutim. Kristalni se sustav razvija zajedno s drugim tehnologijama, kao što je SOI (silicij na izolatoru).
Definicija pojmova
SOC sustav kombinira potrebne elektroničke sklopove različitih računalnih komponenti na jednom integriranom čipu (IC). SoC je cjeloviti elektronički sustav podloge koji može sadržavati analogne, digitalne, mješovite ili radiofrekvencijske funkcije. Njegove komponente obično uključuju grafičke procesore, CPU-ove koji mogu biti višejezgreni i memorija sustava (RAM). Budući da kristalni sustav uključuje i hardver i softver, troši manje energije, bolje performanse, manje prostora i pouzdanije je od sustava s više čipova. Većina sistemskih čipova sada je uključena u mobilne uređaje, kao što jepametnih telefona i tableta. Kristalni sustav posebno je dizajniran da zadovolji standarde ugradnje potrebnih elektroničkih sklopova više računalnih komponenti u jedan integrirani čip. Umjesto sustava koji prikuplja više čipova i komponenti na tiskanom krugu, SoC stvara sve potrebne sklopove u jednom uređaju.
Zadaci SoC-a uključuju veće troškove izrade prototipova, arhitekture i složenijih otklanjanja pogrešaka. IC-ovi nisu isplativi. Međutim, to se može promijeniti s razvojem tehnologije.
Potrebni parametri za mikročipiranje
Sustav na čipu (SoC je vrlo sofisticiran uređaj, na primjer, Qualcomm Snapdragon 600 sistemski čip je SoC koji se koristi na starom Samsung Galaxy pametnom telefonu. Ljudi žele koristiti svoje pametne telefone za korištenje Interneta, slušanje glazbe, gledanje videozapisa Koristeći GPS navigaciju, snimanje fotografija i videozapisa, igranje igara, pristup društvenim mrežama, a sve to osigurava ne samo dobar procesor, već i moćan grafički čip System on Chip (SoC, brzi bežični Bluetooth čipset, 4G mrežna povezanost, Wi To bi trebalo raditi s najmanje potrošnje energije. Rješenje je miniaturirati sve što se može instalirati. Uređaji trebaju biti što kompaktniji i kompaktniji na manjoj površini, što rezultira većom računalnom snagom i manjom potrošnjom energije. SoC.
Projektiranje sustava na kristalu
Konceptualno postojiTri razine strategije dizajna za funkcionalne kristale. Prva razina je simetrija skupine bodova. Diktira prisutnost ili odsutnost određenog fizičkog odgovora i anizotropije kristala. Zbog toga se može koristiti za traženje i zaštitu novih funkcionalnih kristala. Simetrija skupine bodova nužan je uvjet, ali nije dovoljan uvjet za funkcionalni kristal. Da bi RNA kristalni sustav pokazao određeno svojstvo, mora ga nadopuniti druga razina dizajnerske strategije - struktura ili simetrija prostorne skupine. Konačno, kako bi se odgovor poboljšao ili optimizirao, postoji treća razina strategije projektiranja molekularnog inženjeringa koja uključuje fino ugađanje elektroničkih ili magnetskih struktura građevnih blokova atoma, molekula i kristalnih klastera.
Komponente mobilnih uređaja
Sustav na SoC kristalu može imati različite elemente ovisno o njegovoj svrsi. Budući da se velika većina SoC-ova koristi na pametnim telefonima, nudimo popis najčešćih komponenti tih uređaja:
CPU je jezgra unutar SoC-a. To je dio odgovoran za izradu većine kalkulacija i odluka. On prima ulazne podatke od drugih hardverskih komponenti i softvera i pruža relevantne izlazne odgovore. Nijedan CPU ne bi bio SoC. Većina procesora danas ima dva, četiri ili osam jezgara.
Grafički procesor - skraćeno za grafički modul za obradu. Također se naziva video čip. GPU odgovaraza 3D igre, kao i za uredne vizualne prijelaze koji se mogu vidjeti u sučelju bilo kojeg uređaja koji koristi sustav jednog kristala.
RAM memorija - Svi računalni uređaji zahtijevaju memoriju. Da biste mogli pokretati aplikacije i softverske podatke, morate ih koristiti. Da biste to učinili, sustav na čipu bi trebao imati RAM.
ROM - Svaki uređaj mora imati ROM memoriju za pohranjivanje softvera kao što je firmware ili operativni sustav u kojem radi.
Modem - pametni telefon neće biti telefon ako se ne može spojiti na radio mreže. Modemi brinu o mrežnoj ili mobilnoj povezanosti.
Osim procesora i memorije, ostali SoC-ovi mogu uključivati PCIe sučelja za povezivanje radijskih primopredajnika, SATA sučelja ili USB uređaja.
Dizajn čipa
Sustavi na kristalu trebali bi imati poluvodičke memorijske blokove za izvođenje svojih proračuna. Ovisno o korištenju SoC-a, memorija može tvoriti hijerarhiju memorije i predmemoriju. Na tržištu mobilnih računala to je uobičajena pojava, ali u mnogim ugrađenim mikrokontrolerima male snage to nije potrebno. Memorijske tehnologije za SoC uključuju trajni uređaj za pohranu (ROM), operativni uređaj za pohranu (RAM), električno očišćeni ROM (EEPROM) i flash memoriju. Kao i drugi računalni sustavi, RAM se može podijeliti na relativno brz, ali skuplji statički RAM (SRAM) i sporije, ali jeftinijeDinamički RAM (DRAM) sustav na kristalu, čija je fotografija prikazana u našem članku.
Vanjska sučelja
SoC-ovi uključuju vanjska sučelja, obično za komunikacijske protokole. Često se temelje na industrijskim standardima, kao što su USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C i drugi. Mogu se podržavati i bežični mrežni protokoli kao što su Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN i blizu polja. Ako je potrebno, SoCs uključuju analogna sučelja za obradu signala. Mogu djelovati s različitim tipovima senzora ili aktuatora, uključujući inteligentne pretvornike. Oni također mogu komunicirati s određenim aplikacijskim modulima ili biti interni u SoC-u, na primjer, ako je analogni senzor ugrađen u SoC, a njegovi dokazi moraju biti pretvoreni u digitalne signale za matematičku obradu.
Digitalni procesori signala
Digitalni procesori signala (DSP) često su uključeni u sustav na kristalu. Oni izvode operacije obrade signala za senzore, pogone, prikupljanje podataka, analizu podataka i obradu multimedija. DSP kerneli obično imaju vrlo dugačku naredbenu riječ (VLIW) i jednosmjernu arhitekturu skupova instrukcija, tako da su predmet paralelizma. 4DSP kerneli često sadrže upute za određene aplikacije i skupove naredbi procesora za određene ASIP aplikacije. Takve upute odgovaraju specijaliziranim funkcionalnim uređajima. Tipične DSP upute uključuju višestruku akumulaciju, brzu Fourierovu transformaciju, glatko množenje i konvoluciju. KaoU drugim računalnim sustavima, SoC zahtijevaju izvore sinkronizacije za generiranje satnih signala, izvršavanje kontrolne funkcije i, ako je potrebno, osiguravaju privremeni kontekst za aplikacije obrade signala. Popularni izvori vremena su kvarcni oscilatori i petlje iz fazne sinkronizacije. SoC također uključuje regulatore napona i strujne krugove.
Razlika između SoC-a i CPU-a
Mnogi su dugo mislili da je CPU potpuno izoliran od monitora. Sada mnogi ljudi shvaćaju da je CPU samo mali dio, a računalo se sastoji od mnogo dijelova. Sustav na čipu je elektronička tiskana pločica koja kombinira sve potrebne komponente računala i drugih elektroničkih sustava. Oni uključuju grafički procesor, CPU, memoriju, shemu upravljanja napajanjem, USB kontroler, bežične radio prijemnike i još mnogo toga. Te su komponente zalemljene na matičnu ploču, koja se razlikuje od običnih računala, čiji se dijelovi mogu zamijeniti u bilo kojem trenutku. Može se reći da je sustav na čipu (SoC) ono što se događa kada Vector iz Despicable Me koristi "kompresiju snopa" na potpuno razvijenom računalu. Zahvaljujući snazi minijaturizacije, sustav na čipu je funkcionalno računalo koje je komprimirano za instalaciju na jedan silicijski čip.
Gdje se čipovi koriste
SoC je u pravilu sićušan, ne zauzima puno prostora unutar elektroničkog uređaja, što ga čini idealnim rješenjem za male uređaje. Kombinira mnogo različitih dijelova na jednomčip, to znači da proizvođač ne treba gubiti vrijeme, novac i resurse na polaganje velikih fizičkih dijelova i stvaranje dugih lanaca, što zauzvrat znači manju proizvodnju i troškove. Sustavi na čipu mnogo su učinkovitiji od namjenskih komponenti kao što su stolno ili prijenosno računalo. SoC može raditi na baterije duže vrijeme. Tradicionalni pristupi elektronici vezani su uz stvaranje sustava koji djeluju u odvojenim nezavisnim dijelovima. Primjeri uključuju računala i prijenosna računala. Međutim, konstantna minijaturizacija svih okolnosti znači da se sve više oslanjaju na manje, energetski učinkovitije čipsete. Pametni telefoni, tablete i čak IoT uređaji (Internet of Things) dokazuju da su sustavi na čipovima važan dio budućnosti elektronike.
Intel Pentium N3710
Pentium N3710 je 64-bitni četverojezgreni sustav čipova koji je razvio Intel i pokrenut je početkom 2015. pod brojem 3710. Proizvedeno na temelju Airmont mikroarhitekture. Ovaj čip radi na 16 GHz s modom do 257 GHz. SoC uključuje grafički procesor HD Graphics 405 koji ima 16 izvršnih datoteka i radi na 400 MHz, a detalje o arhitekturi sustava na čipu n3710:
Dizajner - Intel.
Proizvođač - Intel.
Broj modela je N3710.
Kataloški broj - FH8066501715927
Opseg - mobilni.
Broj - ožujak 2015.
Serija "Pentium" N3000.
Frekvencija - 1600 MHz.
Frekvencija rotacije je 2567 MHz (1 kernel).
Tip sabirnice - IDI CPUID406C4.
Mikroarhitektura - Airmont.
Glavno ime je Braswell.
Tehnologija - CMOS.
Veličina riječi je 64-bitna.
Maksimalni broj procesora - jedan procesor.
Maksimalna memorija - 8 G.
Temperatura PP 0 C - 90 C.
Integrirani grafički podaci GPU - HD Graphics 405.
Maksimalno frekvencija je 700 MHz.
Prednosti sustava čipova
Glavna svrha uporabe u dizajnu SOC-a uključuje korake koji oblikuju prednosti uređaja:
Veličina SOC-a je mala, ali uključuje mnoge značajke.
Fleksibilnost. U pogledu veličine čipa, snage i faktora oblika, takvi sustavi su vrlo teško nadmašiti druge uređaje.
Isplativost, posebno za specifične SoC aplikacije, kao što je video kodiranje.
Sustav na čipovima je bezbroj. Za proizvode velikog kapaciteta pojednostavljuju zaštitu resursa i troškove inženjerskih rješenja.
Međutim, u tako velikom uređaju postoje nedostaci:
Veliki privremeni troškovi. Proces dizajna SoC-a može trajati od 6 do 12 mjeseci.
Ograničeni resursi.
Ako se razvija proizvod s malom količinom, potrebna je visokokvalitetna oprema. Možda je bolje koristiti hardver drugog proizvođača kako bi trošili vrijeme i resurse za aplikacijski softver.
Čipni sustavi imaju veliki nedostatak što se uopće ne mogu prilagoditi. Drugim riječima, ne mogu se nadograditi. Sustav čipova, u pravilu, umire jednako kao i stvoren. Ne mijenja ništa tijekom cijelog terminaslužba. Ako uređaj nešto razbije, nemoguće je popraviti ili promijeniti samo taj dio. Morate zamijeniti cijeli SoC.
Najveći proizvođači mobilnih čipova
Nudimo kratak pregled kristalnih sustava velikih proizvođača: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA i Broadcom. Qualcomm, NVIDIA i MediaTek proizvode i prodaju uglavnom mobilne SoC-ove za hardverske tvrtke koje ih koriste u svojim uređajima. Broadcom objavljuje SoC-ove koji se koriste u usmjerivačima i mrežnim uređajima, dok Samsung i Huawei ne samo da stvaraju SoC već su i dvije najveće tvrtke na svijetu za njihovu upotrebu. Nemoguće je reći koji je sustav na čipu bolji. Dizajn i razvoj sustava na kristalu se tako brzo promovira da će, prije usporedbe, opcija biti zastarjela. Međutim, treba imati na umu da najbolji SoC možda nije najbolji za procesore ili najbrže bežične prijenose.
Sustav na SoC kristalu može imati različite elemente ovisno o njegovoj svrsi. Budući da se velika većina SoC-ova koristi na pametnim telefonima, nudimo popis najčešćih komponenti tih uređaja:
Sustavi na kristalu trebali bi imati poluvodičke memorijske blokove za izvođenje svojih proračuna. Ovisno o korištenju SoC-a, memorija može tvoriti hijerarhiju memorije i predmemoriju. Na tržištu mobilnih računala to je uobičajena pojava, ali u mnogim ugrađenim mikrokontrolerima male snage to nije potrebno. Memorijske tehnologije za SoC uključuju trajni uređaj za pohranu (ROM), operativni uređaj za pohranu (RAM), električno očišćeni ROM (EEPROM) i flash memoriju. Kao i drugi računalni sustavi, RAM se može podijeliti na relativno brz, ali skuplji statički RAM (SRAM) i sporije, ali jeftinijeDinamički RAM (DRAM) sustav na kristalu, čija je fotografija prikazana u našem članku.
Mnogi su dugo mislili da je CPU potpuno izoliran od monitora. Sada mnogi ljudi shvaćaju da je CPU samo mali dio, a računalo se sastoji od mnogo dijelova. Sustav na čipu je elektronička tiskana pločica koja kombinira sve potrebne komponente računala i drugih elektroničkih sustava. Oni uključuju grafički procesor, CPU, memoriju, shemu upravljanja napajanjem, USB kontroler, bežične radio prijemnike i još mnogo toga. Te su komponente zalemljene na matičnu ploču, koja se razlikuje od običnih računala, čiji se dijelovi mogu zamijeniti u bilo kojem trenutku. Može se reći da je sustav na čipu (SoC) ono što se događa kada Vector iz Despicable Me koristi "kompresiju snopa" na potpuno razvijenom računalu. Zahvaljujući snazi minijaturizacije, sustav na čipu je funkcionalno računalo koje je komprimirano za instalaciju na jedan silicijski čip. 
