Sistem na čipu

Sistem na čipu (engleski: system on a chip, SoC) jest integralno kolo (također poznato kao "čip") na kojem su integrisane komponente računara ili drugog elektronskog sistema. Ove komponente obično (ali ne uvijek) uključuju centralnu procesorsku jedinicu (CPU), memoriju, ulazno/izlazne utore i neku vrstu eksterne memorije – sve na jednom sloju poluprovodnika ili mikročipu, veličine novčića.^[1] Pošto su integrirani na jednoj ploči, ovi sistemi troše mnogo manje energije i zauzimaju puno manje površine od dizajna s više čipova sa jednakom funkcionalnošću. Zbog toga su vrlo uobičajeni na tržištu mobilnih računara (poput pametnih telefona )^[2][3] Sistemi na čipu se prave pomoću tehnologije metal–oksid–poluvodič (MOS) i obično se koriste u ugrađenim sistemima i Internetu stvari.

Raspberry Pi koristi sistem na čipu. Ova vrsta sistema na čipu nema pohranu, što je uobičajeno za mikroprocesorski SoC.

Razlikuju se od uobičajene arhitekture PC-a zasnovanih na matičnoj ploči koja razdvaja komponente na temelju funkcija koje obavljaju, te integrišu sve komponente u jedan čip, kao da su sve te funkcije ugrađene u matičnu ploču. Obično integrira CPU, grafiku i memorijske interfejse, pohranu podataka i USB povezivost, RAM i ROM memorije, dok bi matična ploča sve te module povezala u obliku odvojenih elektronskih komponenti ili proširujućih kartica.

Tako strogo integriran dizajn poboljšava performanse i smanjuje potrošnju energije, kao i površinu koju čip zauzima. Jedini nedostatak je zamjenjivost komponenti koja je nemoguća na ovakvim sistemima. Mogu se posmatrati kao dio trenda koji preferira ugrađene sisteme i hardversko ubrzanje.

Vrste

Sistem na bazi čipa mikrokontrolera

Postoje četiri različita tipa sistema na čipu:

• Sistemi izgrađeni oko mikrokontrolera (μC),
• Sistemi izgrađeni oko mikroprocesora (μP), koji se često nalaze u mobilnim telefonima;
• Specijalizirani sistemi dizajnirani za specifične aplikacije koje se ne uklapaju u gornje dvije kategorije, i
• Programibilni sistemi na čipu (PSoC), gdje je većina funkcionalnosti fiksirana, ali je jedan dio moguće repogramirati.

Primjene

Sistem na čipu može se primijeniti na bilo koji računarski zadatak. Obično se koriste u mobilnom računarstvu poput tableta, pametnih telefona, pametnih satova i netbookova, kao i ugrađenim sistemima i u aplikacijama u kojima bi se prethodno koristili mikrokontroleri.

Ugrađeni sistemi

Aplikacije uključuju ubrzanje vještačke inteligencije, mašinski vid,^[4] prikupljanje podataka, telemetriju, vektorsku obradu i ambijentalnu inteligenciju. Često ugrađeni sistemi na čipu ciljaju internet stvari.

Mobilno računarstvo

Sistemi na čipu se često nalaze u mobilnim uređajima koji u sebi mogu uključivati (ali ne uvijek) procesor, memoriju, keš memoriju čipa, i mogućnost bežičnog umrežavanja. Visokoperformansni sistemi na čipu nekada nemaju memoriju i flash pohranu, nego se koristi sistem "paket na paketu" gdje su memorija i flash memorija smješteni iznad glavnog sistema.^[5] Neki primjeri sistema na čipu za mobilno računarstvo uključuju:

• Apple:
  • A12 Bionic^[6] i druge serije A, koji se koriste u iPhone i iPad uređajima
  • S serija i W serija, u Apple Watch .
  • Apple T serija, koja se koristi u MacBook Pro 2016. i 2017. za prepoznavanje otiska prstiju.
• Samsung Electronics: baziran na ARM7 i ARM9
  • Exynos, koji se uglavnom koristi u Samsung Galaxy seriji pametnih telefona
• Qualcomm:
  • Snapdragon, koristi se u mnogim pametnim telefonima kao što su LG, Xiaomi, Google Pixel, HTC i Samsung Galaxy. U 2018. godini Snapdragon sistemi se koriste i za neke laptope prenosnih računara sa Windows 10 sistemom koji se prodaju kao "Uvijek povezan PC".^[7][8]

Lični računari

Još 1992. Acorn Computers je proizvodio seriju ličnih računara A3010, A3020 i A4000 sa ARM250 sistemom na čipu. Kombinirao je originalni Acorn ARM2 procesor sa memorijskim kontrolerom (MEMC), video kontrolerom (VIDC) i I kontrolerom (IOC). Čip ARM7500 bio je njihova druga generacija sistema na čipu, zasnovan na kontrolerima ARM700, VIDC20 i IOMD.

ARM bazirani:

• Qualcomm Snapdragon^[8]
• ARM250
• ARM7500 (FE)

x86 bazirani:

• Intel Pentium Gold 4415Y, koji se koristi u Microsoft Surface Go

Također pogledajte

• ARM arhitektura
• Računar na jednoj ploči

Reference

1. Shah, Agam (3. 1. 2017). "7 dazzling smartphone improvements with Qualcomm's Snapdragon 835 chip". Network World.
2. Pete Bennett, EE Times. "The why, where and what of low-power SoC design." December 2, 2004. Retrieved July 28, 2015.
3. Nolan, Stephen M. "Power Management for Internet of Things (IoT) System on a Chip (SoC) Development". Design And Reuse. Pristupljeno 25. 9. 2018.
4. "Qualcomm launches SoCs for embedded vision | Imaging and Machine Vision Europe". www.imveurope.com (jezik: engleski). Pristupljeno 13. 10. 2018.
5. "Samsung Galaxy S10 and S10e Teardown". iFixit. 6. 3. 2019.
6. "Apple's A12 Bionic is the first 7-nanometer smartphone chip". Engadget (jezik: engleski). Pristupljeno 13. 10. 2018.
7. "ARM is going after Intel with new chip roadmap through 2020". Windows Central (jezik: engleski). Pristupljeno 6. 10. 2018.
8. "Always Connected PCs, Extended Battery Life 4G LTE Laptops | Windows". www.microsoft.com (jezik: engleski). Pristupljeno 6. 10. 2018.

Vanjski linkovi

• SOCC godišnja IEEE međunarodna konferencija SOC
• Baya besplatna montaža SoC platforme i IP integracijski alat
• Sistemi na čipu za ugrađene aplikacije, seminar na Univerzitetu Auburn u VLSI
• Instant SoC