Întrebări simple: Ce este un SoC (System on a Chip)?

Facem pariu că majoritatea oamenilor cu cunoștințe bune despre tehnologie în general, au auzit de termenul SoC sau System on a Chip (Un sistem pe un cip). Nu era ceva deosebit acum 20 de ani, sau cel puțin nu era la fel de folosit cum este în ziua de astăzi, însă acum System on a Chip reprezintă o soluție pentru a reuși să produci dispozitive electronice mai mici, mai puternice și mai eficiente energetic. Totul sună frumos și ușor dar știi cu adevărat ce face un SoC? Ce înseamnă SoC sau System on a Chip cu adevărat? De ce este un lucru atât de important pentru smartphone-uri, tablete, routere wireless, wearables și alte alte dispozitive mobile? Dacă vrei să afli mai multe despre ce înseamnă SoC, ce face și de ce este atât de important, citește acest articol și vei găsi câteva răspunsuri:

Ce este un SoC (System on a Chip)?

SoC este termenul prescurtat pentru System on a Chip (Un sistem pe un cip). Un SoC este un circuit electronic integrat ce conține diverse componente electronice create să lucreze împreună pentru a ajunge la un rezultat comun. Prima parte a termenului - System (Sistem în limba română) - îți psune că este vorba despre un ansamblu electronic complex, iar cea de-a doua parte - Chip (Cip în limba română) - îți spune că toate componentele acelui sistem sunt înghesuite într-un singur circuit integrat.

Pentru a îți face o idee mai bună despre ce reprezintă un System on a Chip, imaginează-ți-l ca pe un calculator complet care a fost miniaturizat și comprimat astfel încât să încapă într-un singur cip. De exemplu, un SoC ar putea fi comparat cu un sistem în miniatură care are o palcă de bază, un procesor, o placă grafică, o placă de rețea și așa mai departe. Imediat sub acest paragraf poți să vezi cum arată un System on a Chip Exynos 4 Quad (4412), pe o placă electronică dintr-un smartphone Samsung Galaxy S III.

Sursa: Wikipedia.

Care sunt utilizările comune pentru SoC-uri?

SoC-urile sunt folosite pe scară largă în multe industrii și pentru tot felul de scopuri precum producerea de smartphone-uri, tablete, dispozitive purtabile (wearables), camere digitale, routere wireless și altele. Însă probabil că cea mai comună utilizare a lor în prezent este reprezentată de smartphone-uri. Dacă te întrebi de ce, nu uita că atât smartphone-urile cât și tabletele sunt dispozitive mici care au nevoie de multă putere de procesare pentru a funcționa și în plus trebuie să facă față și la cerințele utilizatorilor, care cresc pe zi ce trece.

Uite cât de complex este SoC-ul Snapdragon 600 al celor de la Qualcomm - un SoC care a fost folosit în vechiul smartphone Samsung Galaxy S4. Telefoanele mai noi sunt chiar și mai complicate și au SoC-uri și mai miniaturizate.

Sursa: Wikipedia

De exemplu, oamenii vor să poată să își folosească smartphone-urile pentru a naviga pe internet, pentru a asculta muzică, urmări clipuri video, folosi navigația GPS, să facă fotografii și să filmeze clipuri video, să se joace, să fie permanent conectați la rețelele sociale și lista continuă. Toate acestea sunt lucruri care necesită nu doar un procesor bun ci și un cip grafic bun, un cip wireless și Bluetooth rapid, suport pentru conectarea la rețelele mobile 4G, un cip GPS și tot așa mai departe. Și toate astea trebuie să fie posibile cu cât mai puțină energie consumată. Pentru că până la urmă, nimeni nu vrea ca dispozitivele pe care îl folosești să se oprească după doar câteva ore de funcționare. Răspunsul la aceste probleme este miniaturizarea tuturor lucrurilor care pot fi miniaturizate și înghesuirea a cât mai multe componente posibil pe o suprafață din ce în ce mai mică. Consecința este o putere de procesare mai mare și un consum de energie mai mic. Adică exact ce oferă un SoC (System on a Chip).

Care sunt componentele obișnuite dintre-un SoC?

Un SoC poate să includă o varietate de elemente, în funcție de scopul său. Totuși, cum majoritatea SoC-urilor sunt folosite în smartphone-uri, iată o listă cu cele mai comune componente din aceste dispozitive:

  • CPU (Procesor) - procesorul este nucleul tuturor lucrurilor dintr-un SoC. Este partea din SoC care este responsabilă pentru majoritatea calculelor și deciziilor. El primește informații de la alte componente hardware și software și oferă la schimb răspunsuri corespunzătoare. Fără un procesor, nu ar exista un SoC. Majoritatea procesoarelor din prezent au două, patru sau opt nuclee în interior, pentru a putea să proceseze date în paralel.
  • GPU (Cip grafic) - este prescurtarea de la Graphical Processing Unit (Unitate de procesare grafică) și este cunoscut ca cipul grafic. GPU-ul este responsabil pentru acele jocuri 3D pe care le poți juca pe smartphone și este responsabil și pentru tranzițiile vizuale pe care le vezi în interfața de utilizare de pe orice dispozitiv cu un SoC.
  • Memoria RAM - toate dipsozitivele de calcul au nevoie de memorie pentru a putea funcționa. Ca să poată să ruleze aplicații și software, dispozitivele trebuie să utilizeze informații și pentru asta SoC-urile au nevoie de memorie RAM.
  • Memorie ROM - la fel cum orice dispozitiv are nevoie de memorie RAM pentru a putea rula aplicații și software în general, are nevoie și de memorie ROM pentru a putea stoca software ca cel de care are nevoie sistemul de operare pentru a porni.
  • Modem - nici un smartphone nu ar fi și telefon dacă nu ar putea să se conecteze la rețelele radio. Și prin asta ne referim atât la rețelele wireless cât și la rețelele mobile 3G și 4G. Modemurile se ocupă de conexiunile celulare și la rețele.

Iată o ilustrație a componentelor dintr-un SoC numit Snapdragon 410 produs de către Qualcomm:

Pe lângă un procesor și memorie, alte SoC-uri, precum cele de pe routerele wireless și alte dispozitive de rețelistică similare, pot include și interfețe PCIe create pentru conectarea de transceivere radio, interfețe SATA și/sau USB pentru conecatrea de dispozitive de stocare. În ilustrația de mai jos poți să vezi ce se găsește într-un SoC BCM5862X de la Broadcom. Și dacă ești curios să afli mai multe despre SoC-urile folosite de routere, îți recomandăm acest articol: Router SoC 101. Din păcate este disponibil doar în limba engleză.

Sursa: Tom’s Hardware

Lista de componente din paragrafele de mai sus îți arată doar câteva elemente esențiale pentru un SoC. Însă SoC-urile pot avea și alte componente. De exemplu, multe au componente create să lucreze cu serviciile de locație, senzori, securitate sau interfețe capabile de a lucra cu camere mai bune sau cu ecrane mai mari decât cele de pe smartphone-uri. Lista continuă.

Care sunt cei mai mari producători de SoC-uri mobile și care este cel mai bun SoC?

Cei mai mari producători de SoC-uri din prezent sunt Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei, NVIDIA și Broadcom. Qualcomm, NVIDIA și MediaTek produc și vând în principal SoC-uri mobile folosite de alte companii în dispozitivele lor. Broadcom face SoC0uri care sunt utilizate în principal în routere și dispozitive de rețelistică, iar Samsung și Huawei nu fac doar SoC-uri ci sunt și două dintre cele mai mari companii care produc smartphone-uri din lume.

Să spui care este cel mai bun SoC este imposibil. Industria crește și evoluează atât de rapid încât, până ai timp să compari și să te decizi care este cel mai bun SoC, un altul nou probabil că deja este pe drum spre noi dispozitive.

Însă trebuie să ții minte faptul că cel mai bun SoC pentru tine poate că nu este cel cu cel mai tare procesor sau cu cele mai rapide viteze de transfer wireless. SoC-ul pentru tine este cel care îți poate face viitorul smartphone sau dispozitiv să funcționeze bine, să îți ofere tot ce vrei și să includă toate “perifericele” de care ai nevoie (suport pentru 4G LTE, WiFi cu suport pentru standardul 802.11ac, conectivitate USB, etc.).

Uite un clip video interesant care îți arată cum aleg producătorii SoC-urile potrivite pentru smartphone-urile pe care le produc:

Care sunt avantajele și dezavantajele unui SoC?

Poate că încă te mai întrebi: de ce ar vrea cineva să conceapă, să producă și să vândă un SoC? Iată câteva motive:

  • Un SoC este de obicei minuscul și nu ocupă mult spațiu într-un dispozitiv electronic, ceea ce îl face să fie o soluție perfectă pentru dispozitive mici precum smartphone-uri, tablete sau wearables, de exemplu. Și aceste trei exemple sunt destule pentru a umple lumea cu sute de miliarde de dolari.
  • Când trebuie să concepi un dispozitiv care să îți încapă în mână, integrarea este un lucru pe care îl vrei. Asta înseamnă că poți să pui un procesor, un cip grafic, un modem și alte componente toate împreună pe o suprafață cât un inci pătrat.
  • Deoarece un SoC este mic și pentru că integrează multe componente diferite în același cip, înseamnă că producătorul nu trebuie să consume timp, bani și resurse pe conectarea părților esențiale și nici nu trebuie să creeze circuite lungi, iar aceste detalii înseamnă costuri de producție mai mici.
  • SoC-urile sunt mult mai eficiente energetic decât un sistem cu componente dedicate, separat, cum este un PC desktop sau un laptop de exemplu. Un SoC poate să ruleze pe baterii pentru mai mult timp, lucru care îl face să fie o alegere foarte bună pentru orice dispozitiv mobil.

Pe de altă parte însă, SoC-urile însă au dezavantajul major că nu sunt deloc adaptabile. Prin natura lor, SoC-urile sunt atât de strâns integrate și atât de mici încât nu se pot adapta, adică în alte acuvinte, nu pot fi upgrad-ate. Un SoC va muri de obicei la fel cum s-a născut: nimic nu se schimbă la el cât timp funcționează. Și tot acesta este motivul pentru care dacă ceva se strică într-un SoC, nu poți repara sau schimba doar acea componentă - trebuie să înlocuiești tot SoC-ul.

Ești de acord că SoC-urile reprezintă viitorul electronicelor?

Abordările tradiționale în privința electronicelor și în principal a dispozitivelor de calcul au fost legate de crearea de sisteme care să ruleze pe componente separate, independente. Astfel de exemple sunt calculatoarele și laptopurile de exemplu. Însă continua miniaturizare a tuturor lucrurilor din jurul nostru înseamnă că ele se bazează din ce în ce mai mult pe SoC-uri mai mici, mai bune, mai eficiente energetic. Smartphone-urile, tabletele, wearable-urile, până și dispozitivele IoT (Internet of Things) dovedesc că SoC-urile sunt o parte importantă a viitorului electronicelor. Dar înseamnă asta că ele vor cuceri lumea? Dar dacă vor deveni atât de mici încât vor face ca nanorobotii să fie ceva normal? Vrem să îți auzim părerea, așa că nu ezita să ne-o spui în comentariile de mai jos.