מהי מערכת על שבב (SoC)?

כל המכשירים שבהם אנו משתמשים בימינו פשוט עובדים, נכון? אבל לא הרבה אנשים חושבים על המוח שמחיה אותם לחיים. התקנים רבים בהם אנו משתמשים מופעלים על ידי מערכת שבב או SoC.

השבבים הקטנים והחסכוניים האלה מניעים את רוב המכשירים הניידים שבהם אנו משתמשים כיום, מסמארטפונים ועד טאבלטים. להלן צלילה לגבי מה הם SoCs ומה המרכיבים אותם.

מהו SoC?

המונח SoC מייצג מערכת על שבב. זה נקרא כי זה מורכב מרכיבי מחשוב חיוניים מרובים שכולם דחוסים לשבב אחד. SoCs משמשים בעיקר למכשירים ניידים בגלל גודלם הקטן ויעילות ההספק הגבוהה שלהם.

החל משנת 1970, כמה חברות ניסו לסחוט מספר רכיבים על שבב אחד כדי להפעיל שעונים דיגיטליים. אינטל הצליחה לעשות זאת עם השעון הדיגיטלי Microma בשנת 1974, ויצרה את ה- SoC האמיתי הראשון. החברה שילבה את פונקציות התזמון ואת טרנזיסטורי הנהג LCD על שבב אחד.

SoCs באמת המריאו בשנות ה -80 וה -90. מחשבים אישיים זכו לפופולריות בשנות ה -80, והם היו צריכים להיות מופעלים על ידי שבבים קטנים יותר. בשנות ה -90, טלפונים סלולריים השתמשו ב- SoCs, ומגמה זו ממשיכה גם היום עם סמארטפונים וטאבלטים המשתמשים ב- SoCs.

מה יש ב- SoC?

מכשירים ניידים כמו סמארטפונים וטאבלטים צריכים להישאר קומפקטיים. זו הסיבה שקיימים SoCs. יצרני SoC לוקחים מספר רכיבים חיוניים ודוחסים אותם לשבב אחד כדי לחסוך מקום. החזקת כל הרכיבים במיקום אחד חוסכת כמות עצומה של מקום בהשוואה לחלקים מפוזרים בלוח האם.

אז מה יש ב- SoC?

יחידת עיבוד מרכזית (מעבד)

אחד המרכיבים העיקריים ב- SoC הוא המעבד. המעבד נקרא גם המוח של המכשיר. הסיבה לכך היא שהוא מטפל בכל משימות העיבוד העיקריות שאתה זורק למכשיר שלך. בדומה לאופן בו המוח שלך מעבד את המידע המגיע מהחושים שלך, המעבד מעבד את המידע שמגיע מזיכרון ה- RAM והמטמון.

יחידת עיבוד גרפיקה (GPU)

ה- GPU ב- SoC הוא כמו המעבד, רק שהוא מעבד דברים שונים. המעבד יכול לעבד הכל מהקוד ועד הגרפיקה, אבל זו תהיה יותר מדי עבודה. כדי להקל על חלק מהזן הזה, ה- GPU מטפל במידע הגרפי. הוא מעבד את כל מה שאתה רואה על המסך.

קָשׁוּר: כיצד לבצע שעון יתר של ה- GPU שלך

RAM

RAM מייצג זיכרון גישה אקראית. זיכרון ה- RAM מכיל נתונים שצריך לגשת אליהם שם ושם. מחשבים נאלצו פעם לגשת לנתונים ישירות מיחידות האחסון הפיסי שלהם, אך תהליך זה הוא איטי.

זיכרון RAM פותר את הבעיה עם זיכרון מהיר בהרבה שקורא וכותב נתונים במהירות רבה יותר מהאחסון הרגיל שלך, אפילו SSD. לאחר נטענת הנתונים לתוך ה- RAM, המעבד יכול בקלות לגשת ולזכור נתונים שימושיים מהזיכרון המהיר במיוחד.

לדוגמה, נניח שעליך לפתוח יישום. האפליקציה חיה על הכונן הקשיח שלך. כאשר אתה פותח אותו, יישום זה נטען מהכונן לתוך ה- RAM, שאליו המעבד יכול לגשת. בהתאם למה שקורה ביישום, ניתן לגשת לנתונים במהירות כדי שהכל יעבור חלק. המעבד שלך טוען נתונים בזיכרון RAM שהוא חושב שאתה עשוי להשתמש בו, הנוגעים לאפליקציה, וזכירה מהירה יותר.

מטמון

למרות ש- RAM הוא אבן זיכרון שניתן לגשת אליה במהירות, צורה אחרת של זיכרון מהירה אף יותר. קוראים לזה מטמון המעבד. זיכרון ה- RAM מכיל נתונים שהמעבד צריך להשתמש בהם, אך אם יש מידע שאליו ניגשים לעתים קרובות, הוא יועבר למטמון. המטמון יכול לשלוח נתונים למעבד אפילו מהר יותר מאשר זיכרון RAM.

נניח שאתה פותח תוכנית מספר פעמים בתקופה קצרה. המערכת תאחסן את התוכנית הזו במטמון להעלות עוד יותר מהר. אתרים מאוחסנים גם במטמון כדי להקיש מהר יותר.

מודמים לאותות

זה אולי נראה מוזר, אבל מודמי האות בפועל משולבים ב- SoC. המודמים אחראים להמיר את האות האלקטרומגנטי לאות דיגיטלי שהטלפון או המכשיר הנייד שלך יכולים להבין. המודם אחראי גם לעשות את ההפך כאשר הם שולחים נתונים לשרתים.

יחידת עיבוד תמונה (IPU)

ה- IPU הוא האחראי לעיבוד הנתונים המגיעים ממצלמה. כאשר האור פוגע בחיישן התמונה, הנתונים האלה מומרים לאות דיגיטלי ונשלחים אל ה- SoC. נתונים אלה מעובדים לאחר מכן על ידי ה- IPU בזמן שהמעבד יכול לקחת על עצמו משימות אחרות.

מקודד וידאו

אם יש לך נתוני וידאו במכשיר שלך, יהיה עליך להמיר אותם לאות אנלוגי כדי לצפות בהם. מקודד הווידיאו אחראי לקחת את האות הדיגיטלי ולהמיר אותו לאות אנלוגי (חשמלי גלם). אות חשמלי זה הופך לאחר מכן לאור בתצוגה.

בהתאם למכשיר, ה- SoC יכול להכיל רכיבים שונים. לדוגמה, לחלק מה- SoCs אין RAM משולב, בעוד שלחלק יש חלק המכונה NPU. הוא מייצג יחידת עיבוד עצבי, והוא מטפל במשימות הנוגעות לבינה מלאכותית ולמידת מכונה.

קָשׁוּר: מדוע אינטל מתפוררת ל- AMD ולאפל

העתיד של SoCs

SoCs שימשו בעיקר במכשירים ניידים, אך אנו נמצאים בקצה המהפכה החדשה בטכנולוגיית SoC: SoCs המפעילים מחשבים שולחניים מלאים. טכנולוגיית SoC מגיעה לנקודה שבה היא יכולה להריץ כראוי תוכנות שולחן עבודה מלאות, דוגמת שבב M1 של אפל, SoC מבוסס ARM המניע כמה ממחשבי ה- MacBook האחרונים שלהם.

ישנם יתרונות לשימוש ב- SoCs להפעלת מחשבים. לצד חיסכון במקום, SoCs מצוינים בכל הנוגע ליעילות צריכת החשמל. השבבים הקטנים יותר צורכים פחות אנרגיה בסך הכל, מה שאמור להוביל לחיי סוללה טובים יותר עבור מחשבים ניידים.

SoCs גם לא מתחממים כמו מעבדים גדולים. מכיוון ש- SoCs יכולים להישאר קרירים יותר ממעבדים גדולים, המכשירים יהיו נוחים יותר לשימוש, במיוחד מחשבים ניידים. לא רק זה, אלא שהם יבטלו את הצורך במעריצים. מאווררים מוכנסים למחשבים ולקונסולות משחקים כדי להסיר את החום שהמעבדים מייצרים. הסרת המאווררים תוביל לחסכון גדול יותר של מקום במכשיר ויותר חיסכון בחשמל.

שבבים קטנים, עזרה גדולה

אנשים רבים יכולים להפעיל את כל העסק שלהם מהמכשירים באמצעות SoCs. כל המשימות שאנו מבצעים בטלפונים או בטאבלטים שלנו מבוצעות על ידי שבבים קטנים יותר מאגורה. די מהר, הם ימשיכו להפעיל מחשבים. SoCs באמת מראים לנו שדברים גדולים יכולים להגיע באריזות קטנות.

מה ההבדל בין APU, מעבד ו- GPU?

מתלבטים לגבי ראשי תיבות של מעבד מחשבים? למד את ההבדלים בין APU, מעבד, GPU ולמה זה חשוב.

קרא הבא

על הסופר