Kristalni sistem je majhen čip z vsemi potrebnimi elektronskimi komponentami in vezji. V angleški literaturi se uporablja izraz SoC (system-on-a-chip). Sistem v avdio detektorski napravi lahko vključuje ADC, avdio sprejemnik, pomnilnik, mikroprocesor in logično kontrolo uporabniškega vhoda /izhoda na enem čipu. V medicini lahko sistem SoC, ki temelji na nano-robotih, deluje kot programabilna protitelesa, ki odložijo zgodnjo anemijo. Naprave, ki temeljijo na čipu, lahko pomagajo slepim ljudem, da jim omogočijo zajemanje slik, in zvočne naprave SoC lahko gluhe ljudi slišijo. Kristalni sistem se razvija skupaj z drugimi tehnologijami, kot je SOI (silicij na izolatorju).
Opredelitev izrazov
Sistem SoC združuje potrebna elektronska vezja različnih računalniških komponent na enem integriranem čipu (IC). SoC je popoln elektronski substratni sistem, ki lahko vsebuje analogne, digitalne, mešane ali radijske frekvence. Njegove komponente običajno vključujejo grafične procesorje, procesorje, ki so lahko večjedrni, in sistemski pomnilnik (RAM). Ker kristalni sistem vključuje strojno in programsko opremo, porabi manj energije, boljšo zmogljivost, manj prostora in je bolj zanesljiv kot sistemi z več čipi. Večina sistemskih čipov je zdaj vključena v mobilne naprave, kot je nprpametne telefone in tablice. Kristalni sistem je posebej zasnovan tako, da izpolnjuje standarde vključevanja potrebnih elektronskih vezij več računalniških komponent v en integriran čip. Namesto sistema, ki zbira več čipov in komponent na tiskanem vezju, SoC ustvari vse potrebne vezja v eni napravi.
Naloge SoC vključujejo višje stroške izdelave prototipov, arhitekture in kompleksnejšega razhroščevanja. IC-ji niso stroškovno učinkoviti. Vendar se to lahko spremeni z razvojem tehnologije.
Zahtevani parametri mikročipiranja
Sistem na čipu (SoC je zelo napredna naprava, na primer sistemski čip Qualcomm Snapdragon 600 je SoC, ki se uporablja na starem pametnem telefonu Samsung Galaxy. Ljudje želijo uporabljati svoje pametne telefone za uporabo interneta, poslušanje glasbe, gledanje videoposnetkov Uporaba GPS navigacije, snemanje fotografij in videov, igranje iger, dostop do socialnih omrežij, ki jih zagotavlja ne le dober procesor, temveč tudi zmogljiv grafični čip System on Chip (SoC, hiter brezžični čipov Bluetooth, omrežna povezava 4G, Wi To bi moralo delovati z najmanjšo porabo energije. Rešitev je miniaturirati vse, kar je mogoče namestiti. Naprave morajo biti čim manjše na kompaktni in kompaktni površini, kar ima za posledico večjo računsko moč in manjšo porabo energije. SoC.
Oblikovanje sistemov na kristalu
Konceptualno obstajaTri ravni oblikovne strategije za funkcionalne kristale. Prva raven je simetrija skupine točk. To narekuje prisotnost ali odsotnost določenega fizičnega odziva in anizotropije kristala. Zato se lahko uporablja za iskanje in zaščito novih funkcionalnih kristalov. Simetrija toćke skupine je nujen pogoj, vendar ne zadosten pogoj za funkcionalni kristal. Da bi lahko RNA kristalni sistem pokazal določeno lastnost, ga je treba dopolniti z drugo stopnjo oblikovalske strategije - strukturo ali simetrijo prostorske skupine. Končno, da bi izboljšali ali optimizirali odgovor, obstaja tretja stopnja strategije oblikovanja molekularnega inženiringa, ki vključuje fino nastavitev elektronskih ali magnetnih struktur gradnikov atomov, molekul in kristalnih grozdov.
Sestavni deli mobilnih naprav
Sistem na kristalu SoC ima lahko različne elemente, odvisno od njegovega namena. Ker se velika večina SoC-jev uporablja na pametnih telefonih, ponujamo seznam najpogostejših komponent teh naprav:
CPU je jedro znotraj SoC. To je del, ki je odgovoren za večino izračunov in odločitev. Prejema podatke iz drugih komponent strojne opreme in programske opreme ter zagotavlja ustrezne izhodne odzive. Nobena CPU ne bi bila SoC. Večina procesorjev ima danes dve, štiri ali osem jeder.
Grafični procesor - okrajšava za grafični procesni modul. Imenuje se tudi video čip. GPU se odzoveza 3D igre, kot tudi za čiste vizualne prehodi, ki jih je mogoče videti v vmesniku katere koli naprave, ki uporablja sistem z enim kristalom.
Pomnilnik RAM - Vse računalniške naprave potrebujejo pomnilnik. Za zagon aplikacij in podatkov programske opreme jih morate uporabljati. Če želite to narediti, mora sistem na čipu imeti RAM.
ROM - Vsaka naprava mora imeti pomnilnik ROM za shranjevanje programske opreme, kot je programska oprema ali operacijski sistem, v katerem deluje.
Modem - pametni telefon ne bo telefon, če se ne more povezati z radijskimi omrežji. Modemi skrbijo za omrežno ali celično povezljivost.
Poleg procesorja in pomnilnika lahko drugi SoC-ji vključujejo vmesnike PCIe za povezovanje radijskih oddajnikov, vmesnikov SATA ali naprav USB.
Oblikovanje čipov
Sistemi na kristalu morajo imeti polprevodniške spominske bloke za izvajanje svojih izračunov. Odvisno od uporabe SoC, lahko pomnilnik oblikuje hierarhijo pomnilnika in predpomnilnik. Na trgu mobilnih računalnikov je to pogost pojav, v mnogih vgrajenih mikrokontrolerjih z nizko porabo pa to ni potrebno. Pomnilniške tehnologije za SoC vključujejo trajno napravo za shranjevanje (ROM), operativno pomnilniško napravo (RAM), električno očiščen programabilni ROM (EEPROM) in pomnilnik flash. Podobno kot pri drugih računalniških sistemih je lahko RAM razdeljen na relativno hitro, a dražje statično RAM (SRAM) in počasnejše, vendar cenejše.Sistem dinamičnega RAM-a (DRAM) na kristalu, katerega fotografija je predstavljena v našem članku.
Zunanji vmesniki
SoC-ji vključujejo zunanje vmesnike, običajno za komunikacijske protokole. Pogosto temeljijo na industrijskih standardih, kot so USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI, HDMI, I2C in drugi. Podprti so lahko tudi protokoli brezžičnega omrežja, kot so Wi-Fi, Bluetooth, 6LoWPAN in bližnje polje. Če je potrebno, SoC-ji vključujejo analogne vmesnike za obdelavo signalov. Lahko sodelujejo z različnimi tipi senzorjev ali aktuatorjev, vključno z inteligentnimi pretvorniki. Prav tako lahko komunicirajo z določenimi aplikacijskimi moduli ali pa so interno povezani s SoC, na primer, če je analogni senzor vgrajen v SoC, in njegove dokaze je treba pretvoriti v digitalne signale za matematično obdelavo.
Digitalni signalni procesorji
Digitalni signalni procesorji (DSP) so pogosto vključeni v sistem na kristalu. Opravljajo operacije obdelave signalov za senzorje, pogone, zajem podatkov, analizo podatkov in multimedijsko obdelavo. Jedra DSP imajo običajno zelo dolgo ukazno besedo (VLIW) in enosmerno arhitekturo nizov navodil, zato so predmet paralelizma. Jedra 4DSP pogosto vsebujejo navodila za specifične aplikacije in so nizi ukazov procesorjev za posebne aplikacije ASIP. Takšna navodila ustrezajo specializiranim funkcionalnim napravam. Tipična navodila za DSP vključujejo večkratno kopičenje, hitro Fourierovo transformacijo, nemoteno množenje in konvolucijo. Tako kotV drugih računalniških sistemih so zahtevani sinhronizacijski viri za izdelavo urnih signalov, izvajanje nadzorne funkcije in zagotovitev začasnega konteksta za aplikacije za obdelavo signalov, če je to potrebno. Priljubljeni viri časa so kvarčni oscilatorji in zanke iz fazne sinhronizacije. SoC vključuje tudi napetostne regulatorje in napajalne kroge.
Razlika med SoC in CPU
Mnogi so dolgo časa mislili, da je CPU popolnoma izoliran od monitorja. Zdaj veliko ljudi zaveda, da je CPU le majhen del, in računalnik je sestavljen iz več delov. Sistem na čipu je elektronsko tiskano vezje, ki združuje vse potrebne komponente računalnika in drugih elektronskih sistemov. Vključujejo grafični procesor, CPU, pomnilnik, shemo upravljanja porabe, USB krmilnik, brezžične radijske sprejemnike in še več. Te komponente so spajane na matično ploščo, ki se razlikuje od običajnih računalnikov, katerih dele je mogoče kadar koli zamenjati. Lahko rečemo, da je sistem na čipu (SoC) tisto, kar se zgodi, ko Vector iz Despicable Me uporablja "stiskanje žarkov" na popolnoma razvit računalnik. Zahvaljujoč moči miniaturizacije je sistem na čipu funkcionalni računalnik, ki je bil stisnjen za namestitev na en silicijev čip.
Kadar se čipi uporabljajo
, je SoC praviloma majhen, ne zavzema veliko prostora v elektronski napravi, zaradi česar je idealna rešitev za majhne naprave. Združuje veliko različnih delov na enemčip, to pomeni, da proizvajalcu ni treba zapravljati časa, denarja in sredstev za polaganje velikih fizičnih delov in ustvarjanje dolgih verig, kar pa pomeni manjšo proizvodnjo in stroške. Sistemi na čipu so veliko učinkovitejši od namenskih komponent, kot so namizni ali prenosni računalniki. SoC lahko dlje časa deluje na baterije. Tradicionalni pristopi k elektroniki so povezani z oblikovanjem sistemov, ki delujejo v ločenih samostojnih delih. Primeri vključujejo računalnike in prenosne računalnike. Vendar pa stalna miniaturizacija vseh stvari pomeni, da se vedno bolj zanašajo na manjše, energetsko učinkovitejše čipove. Pametni telefoni, tablice in celo IoT naprave (Internet stvari) dokazujejo, da so sistemi na čipih pomemben del prihodnosti vse elektronike.
Intel Pentium N3710
Pentium N3710 je 64-bitni quad-core čipni sistem, ki ga je razvil Intel in se je začel v začetku leta 2015 pod številko 3710. Izdelan na osnovi mikroarhitekture Airmont. Ta čip deluje na frekvenci 16 GHz z načinom do 257 GHz. SoC vključuje grafični procesor HD Graphics 405, ki ima 16 izvršljivih datotek in deluje na 400 MHz, podrobnosti arhitekture sistema na čipu n3710:
Designer - Intel.
Proizvajalec - Intel.
Številka modela je N3710.
Številka dela - FH8066501715927
Področje uporabe - mobilno.
Izdaja - marec 2015
Serija "Pentium" N3000.
Frekvenca - 1600 MHz.
Frekvenca vrtenja je 2567 MHz (1 jedro).
Tip vodila - IDI CPUID406C4.
Mikroarhitektura - Airmont.
Glavno ime je Braswell.
Tehnologija - CMOS.
Velikost besede je 64-bitna.
Največji procesorji - en procesor.
Največji pomnilnik - 8 G.
Temperatura PP 0 C - 90 C.
Integrirani grafični podatki GPU - HD Graphics 405.
Največ frekvenca 700 MHz.
Prednosti sistemov čipov
Glavni namen uporabe pri načrtovanju SOC vključuje korake, ki oblikujejo prednosti naprave:
Velikost SOC je majhna, vendar vključuje veliko funkcij.
Prožnost. V smislu velikosti čipa, moči in faktorja oblike je takšne sisteme zelo težko preseči druge naprave.
Stroškovna učinkovitost, zlasti za posebne aplikacije SoC, kot je kodiranje videa.
Sistem na čipih je neštet. Za izdelke z velikimi zmogljivostmi poenostavljajo zaščito virov in stroške tehničnih rešitev.
Vendar pa pri tako veliki napravi obstajajo slabosti:
Veliki začasni stroški. Postopek oblikovanja SoC lahko traja od 6 do 12 mesecev.
Omejena sredstva.
Če se razvija izdelek z majhno prostornino, je potrebna visokokakovostna oprema. Morda bi bilo bolje uporabiti strojno opremo drugega proizvajalca, da bi porabili čas in sredstva za aplikacijsko programsko opremo.
Čipni sistemi imajo veliko pomanjkljivost, da jih sploh ni mogoče prilagoditi. Z drugimi besedami, ni jih mogoče nadgraditi. Sistem čipov praviloma umre enako, kot je bil ustvarjen. Ne spremeni ničesar v celotnem obdobjustoritev Če naprava nekaj zlomi v notranjosti, je nemogoče popraviti ali spremeniti samo ta del. Zamenjati morate celotno SoC.
Največji proizvajalci mobilnih čipov
Ponujamo kratek pregled kristalnih sistemov glavnih proizvajalcev: Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA in Broadcom. Qualcomm, NVIDIA in MediaTek proizvajajo in prodajajo večinoma mobilne telefonske centrale za podjetja s strojno opremo, ki jih uporabljajo v svojih napravah. Broadcom izdaja SoC, ki se uporabljajo v usmerjevalnikih in omrežnih napravah, medtem ko Samsung in Huawei ne ustvarjata samo SoC, temveč sta tudi največja podjetja na svetu za njihovo uporabo. Nemogoče je reči, kateri sistem na čipu je boljši. Načrtovanje in razvoj sistemov na kristalu se spodbuja tako hitro, da bo pred časom primerjave ta možnost zastarela. Vendar pa je treba upoštevati, da najboljši SoC morda ni najboljši za procesorje ali najhitrejše brezžične prenose.
Sistem na kristalu SoC ima lahko različne elemente, odvisno od njegovega namena. Ker se velika večina SoC-jev uporablja na pametnih telefonih, ponujamo seznam najpogostejših komponent teh naprav:
Mnogi so dolgo časa mislili, da je CPU popolnoma izoliran od monitorja. Zdaj veliko ljudi zaveda, da je CPU le majhen del, in računalnik je sestavljen iz več delov. Sistem na čipu je elektronsko tiskano vezje, ki združuje vse potrebne komponente računalnika in drugih elektronskih sistemov. Vključujejo grafični procesor, CPU, pomnilnik, shemo upravljanja porabe, USB krmilnik, brezžične radijske sprejemnike in še več. Te komponente so spajane na matično ploščo, ki se razlikuje od običajnih računalnikov, katerih dele je mogoče kadar koli zamenjati. Lahko rečemo, da je sistem na čipu (SoC) tisto, kar se zgodi, ko Vector iz Despicable Me uporablja "stiskanje žarkov" na popolnoma razvit računalnik. Zahvaljujoč moči miniaturizacije je sistem na čipu funkcionalni računalnik, ki je bil stisnjen za namestitev na en silicijev čip. 
