system on chip یا SOC سیستم روی چیپ به چه معناست؟

در این محتوا به معرفی چیپ SoC و اجزای آن می‌پردازیم و تفاوت SoC با CPU و مزایا و معایب آنها را بررسی می‌کنیم. در نهایت با ویدئوی تک تاک با فالنیک همراه باشید.

• soc chip چیست؟
• اجزای SoC
• تفاوت SoC با CPU در چیست؟
• پردازنده arm چیست؟
• گفتگوی TechTalk: بررسی مولفه های مهم CPU

soc chip چیست؟

SoC مخفف system on chip است. سیستم روی چیپ یا SoC، چیپی است که قطعات سیستم کامپیوتری یا الکتریکی کاملی را در یک تراشه جای داده است؛ درست همانند آنچه از نامش برمی‌آید. SoC شامل CPU، واحد پردازش گرافیکی (GPU)، حافظه داخلی، پورت‌های ورودی و خروجی، مدار کنترل کننده توان، شبکه‌های بی‌سیم مانند Wi-Fi، بلوتوث و 4G است. بسته به نوع سیستم، اندازه چیپ کوچک و بزرگ است مثلا سیستم برای پردازش باشد یا هوش مصنوعی یا ارتباطات وایرلس.

از تعریف SoC این نتیجه حاصل می‌شود که SoC برق کمتر و فضای کمتری مصرف می‌کند و با رشد استفاده از سیستم‌های اینترنت اشیا و محاسبات سیار، محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. 

استفاده از SoC در کنسول های بازی ویدئویی هم رایج است مثلا در Nvidia Tegra X1 که در Nintendo Switch استفاده شده یا soc های AMD Flute و AMD Gonzalo که در ایکباکس و پلی استیشن به کار رفته است. کامپیوترهای Raspberry Pi و بوردهای Arduino و کیت های STEM هم از soc استفاده کرده‌اند. کاربردی دیگر soc در اسمارت فون ها و تبلت ها است.

برای تعمیر سرور hp روی لینک بزنید.

اجزای SoC

اجزای تشکیل دهنده چیپ soc عبارت است از:

1. CPU که دارای چندین هسته است و ممکن است میکرو پروسسور باشد یا میکروکنترلر یا پردازنده سیگنال دیجیتالی.
2. حافظه که شامل انواع RAM و ROM و EEPROM و flash memory است.
3. اینترفیس های خارجی با پروتکل‌های ارتباطی استاندارد مثل USB و Ethernet و HDMI و تکنولوژی‌های بیسیم مانند وای فای و بلوتوث.
4. GPU یا واحد پردازش گرافیک برای به تصویر کشیدن.
5. موارد دیگری مانند رگولاتور ولتاژ، سیستم های کنترل phase lock loop، کلاک و تایمر، مبدل آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ و …
6. باس اینترفیس داخلی یا شبکه متصل به بلاک های مجزا

اجزای soc با تکنولوژی خاصی مثلا ARM به هم وصل می‌شوند. در اغلب SoC ها یک کنترلر DMA وظیفه ارتباط بین حافظه و اینترفیس‌های خارجی را بدون درگیر کردن هسته‌های پردازنده بر عهده دارد تا از فشار روی پردازنده اصلی در SoC کم  شود.
تمام بخش‌های SoC را یک شرکت طراحی نمی‌کند ممکن است CPU و GPU را ARM معماری کند و شرکت دیگری تولید کند یا CPU با معماری ARM باشد و GPU و کنترلرها با معماری شرکت دیگری. تولید کننده soc برای استفاده از هر معماری باید گواهی مستقل از صاحبان آنها داشته باشد.

با پیشرفت تکنولوژی پردازنده‌ها علاوه بر CPU، شامل بخش‌های دیگری از سیستم می‌شوند. مثلا APUهای AMD یا Core i اینتل علاوه بر CPU دارای GPU داخلی و کنترلرهای حافظه و اسلات‌های PCI Express است.

پردازش در soc انجام می‌شود اما نقش نرم افزارها در سرعت و کارایی را نباید نادیده بگیریم. سازگاری نرم افزار و سیستم عامل با سیستم روی چیپ روی بازدهی و عملکرد soc تاثیر مستقیم دارد.

برای تعمیر لپ تاپ خود روی لینک بزنید.

تفاوت SoC با CPU در چیست؟

همان طور که گفتیم soc یعنی CPU به همراه اجزای دیگر که باعث کاهش اندازه و مصرف برق می‌شود. CPU به سخت افزارهای خارجی نیاز دارد و در پی آن به سیم کشی بیشتری نیاز دارد. این دو مزیت مهم soc در اسمارت فون، تبلت و گجت های پوشیدنی و … محبوبیت دارد.

با به حداقل رساندن اینترفیس‌ها و اینترکانکت‌ها، زمان تاخیر کاهش می‌یابد و این سیم کشی کمتر و نزدیک بودن قطعات در soc باعث برقراری سریع تر ارتباطات بین اجزا می‌شود و نتیجه آن کاهش مصرف برق است و این مساله روی عمر باتری دستگاه تاثیرگذار است.

از طرفی هزینه تولید هم کم می‌شود چون تمام اجزا در یک چیپ قرار دارند. اما عیب مهم soc در اینجا آشکار می‌شود: هزینه بالا در ارتقا و تعمیر. تعویض و استفاده از اجزای جدید مثل ram و GPU در soc نسبت به CPU بسیار پیچیده‌تر است و بهتر است هنگام ارتقا و یا خرابی soc، به جای تعویض از soc جدید استفاده کنید.

پردازنده arm چیست؟

پردازنده ARM از اعضای خانواده‌های CPU مبتنی بر معماری RISC یا Reduced Instruction Set Computer است که ARM یا Advanced RISC Machines آن را ارایه داده است.

پیچیدگی و مصرف برق در معماری ARM کم‌تر است و از پردازش چند هسته‌ای پشتیبانی می‌شود. ARM در اندازه‌های کوچک‌تری ارایه شده‌اند در نتیجه برای استفاده در اسمارت‌فون‌ها، تبلت‌ها، مالتی مدیا پلییرها و دستگاه‌های سیار و موبایلی مانند دستگاه‌های پوشیدنی، مناسب هستند. همچنین به نوت بوک ها راه باز کرده‌اند مثلا در سورفیس مایکروسافت استفاده شده‌اند و در برخی سرورها هم دیده می‌شوند.

SoC هایی که چند ریزپردازنده در یک چیپ دارند، MPSoC خوانده می‌شود و در واقع از پردازنده چند هسته‌ای بهره می‌برند.

گفتگوی TechTalk: بررسی مولفه های مهم CPU

قصد داریم طی چند قسمت، به بررسی CPU و نکات مهم در انتخاب آن چه در حوزه عمومی و چه در  حوزه انترپرایزی بپردازیم. در این قسمت، کارشناس ما مریم فقیهی، مهمان مسعود سوری است تا به موضوع بررسی مولفه های مهم CPU بپردازند. با معرفی CPU و اشاره به سیستم های SoC شروع کرده و پس از بررسی تفاوت CPU و SoC، به بررسی مولفه های مهم در سی پی یو مانند سرعت کلاک، TDP و IPC و هسته و … ادامه می دهیم.

عناوین مهمی که در این ویدئوی 20 دقیقه‌ای می‌بینید در ادامه آمده است:

عناوین مورد بررسی:

1. CPU چیست؟
2. SoC چیست؟
3. ARM چیست؟
4. تفاوت SoC با CPU در چیست؟
5. Clock Speed یا سرعت کلاک چیست؟
6. هسته یا Core چیست؟
7. Thread و Hyper Threading چیست؟
8. TDP چیست؟
9. Cache چیست؟
10. IPC چیست؟