Bugünlerde Apple'ın M1 ve akıllı telefon yonga setleri hakkında çok fazla konuşulduğunda, içinde kullanılan "Bir Çipte Sistem" (SoC) tasarımlarını duyabilirsiniz. Ancak SoC'ler nedir ve CPU'lardan ve mikroişlemcilerden nasıl farklıdırlar? açıklayacağız.
Çip Üzerinde Sistem: Hızlı Tanımlama
Çip üstü sistem, bir bilgisayar sisteminin birçok öğesini tek bir çipte birleştiren tümleşik bir devredir. SoC her zaman merkezi işlem birimini (CPU) içerir, ancak sistem belleğini, çevresel denetleyicileri (USB, depolama için), grafik işleme birimleri (GPU'lar), özel sinir ağı devreleri ve radyo modemleri (Bluetooth için) gibi daha gelişmiş çevre birimleri de içerebilir. veya Wi-Fi) ve daha.
Yonga yaklaşımına dayalı bir sistem, gerektiğinde değiştirilebilen, yükseltilebilen veya değiştirilebilen CPU yongası, ayrı konsol yongaları, GPU ve RAM'i olan geleneksel bir bilgisayarla tezat oluşturur. SoC'leri kullanmak, bilgisayarları daha küçük, daha hızlı, daha ucuz ve daha az enerji yoğun hale getirir.
Elektronik Entegrasyonunun Kısa Tarihi
Yirminci yüzyılın başlarından bu yana, elektroniğin gelişimi iki ana yöne göre öngörülebilir bir yol izlemiştir: minyatürleştirme ve entegrasyon. Minyatürleştirme, kapasitörler, dirençler ve transistörler gibi bireysel elektronik bileşenlerin zamanla küçüldüğünü gördü. 1958'de entegre devrenin (IC) icadı ile entegrasyon, birkaç elektronik bileşeni tek bir silikon parçasında birleştirerek daha fazla minyatürleştirmeye izin verdi.
Elektronikteki bu minyatürleşme 1972. yüzyılda gerçekleştiğinden, bilgisayarlar da küçüldü. İlk dijital bilgisayarlar, röleler veya vakum tüpleri gibi büyük ayrı bileşenlerden yapılmıştır. Daha sonra ayrı transistörler ve daha sonra entegre devre grupları kullandılar. XNUMX'de Intel, bir bilgisayar merkezi işlem biriminin (CPU) öğelerini tek bir entegre devrede birleştirdi ve ilk ticari tek çipli mikroişlemci doğdu. Bir mikroişlemci ile bilgisayarlar daha küçük olabilir ve her zamankinden daha az güç kullanabilir.
Mikrodenetleyiciyi ve sistemi bir çipe yerleştirin
1974'te Texas Instruments, tek bir çip üzerinde CPU ile entegre RAM ve G/Ç aygıtlarına sahip bir tür mikroişlemci olan ilk mikro denetleyiciyi piyasaya sürdü. CPU, RAM, bellek kontrolörü, seri kontrolör ve DAHA için ayrı entegre devrelere ihtiyaç duymak yerine, hepsi cep hesap makineleri ve elektronik oyunlar gibi küçük gömülü uygulamalar için tek bir çipe yerleştirilebilir.
PC çağının çoğu boyunca, ayrı kontrol yongaları, RAM ve grafik donanımına sahip bir mikroişlemcinin kullanılması, en esnek ve güçlü kişisel bilgisayarları üretti. Genel olarak mikrodenetleyiciler, genel hesaplama görevleri için iyi olamayacak kadar sınırlıydı, bu nedenle mikroişlemcileri ayrı destekleyici yongalarla kullanmanın geleneksel yöntemi hayatta kaldı.
Son zamanlarda, akıllı telefonlara ve tabletlere yönelik eğilim, entegrasyonu mikroişlemcilerin veya mikro denetleyicilerin ötesine taşıdı. Sonuç, modern bir bilgisayar sisteminin birçok öğesini (grafik işlem birimi, hücre modemi, AI hızlandırıcıları, USB denetleyicisi, ağ arabirimi) CPU ve sistem belleğiyle birlikte tek bir pakette birleştirebilen bir çip üzerinde bir sistemdir. Elektroniklerin sürekli entegrasyonunda ve minyatürleştirilmesinde, muhtemelen gelecekte uzun süre devam edecek olan bir başka adım.
Neden bir çip üzerindeki bir sistem kullanılır?
Bilgisayar sistem elemanlarının DAHA'sını tek bir silikon parçasına yerleştirmek, güç gereksinimlerini azaltır, maliyeti düşürür, performansı artırır ve fiziksel boyutu azaltır. Daha az pil ömrü kullanan, her zamankinden daha güçlü akıllı telefonlar, tabletler ve dizüstü bilgisayarlar oluşturmaya çalışırken tüm bunlar çok yardımcı olur.
Örneğin Apple, kompakt ve yetenekli bilgi işlem cihazları yapmaktan gurur duyar. Son 14 yıldır Apple, iPhone ve iPad serilerinde SoC'leri kullandı. Başlangıçta, diğer şirketler tarafından tasarlanan ARM tabanlı SoC'leri kullandılar. 2010 yılında Apple, Apple tarafından tasarlanan ilk iPhone SoC olan A4 SoC'yi tanıttı. O zamandan beri Apple, A serisi çipleri büyük bir başarıyla çoğalttı. SoC'ler, iPhone'ları küçük tutarken ve her zaman en üst düzeye çıkarırken daha az güç kullanmalarına yardımcı olur. Diğer akıllı telefon üreticileri de SoC'leri kullanır.
Yakın zamana kadar, SoC'ler nadiren masaüstü bilgisayarlarda ortaya çıktı. 2020'de Apple, masaüstü ve dizüstü Mac bilgisayarlar için ilk SoC olan M1'i tanıttı. M1, CPU, GPU, bellek ve DHA'yı tek parça silikon halinde birleştirir. 2021'de Apple, M1'i M1 Pro ve M1 Max ile geliştirdi. Bu çiplerin üçü de, çoğu PC'de bulunan geleneksel mikroişlemci mimarisine kıyasla, gücü yudumlarken Mac'lere inanılmaz performans sağlar.
Popüler bir hobi bilgisayarı olan Raspberry Pi 4, temel işlevleri için bir çip üzerinde sistem (Broadcom BCM2711) kullanır ve cihazın maliyetini düşük tutarken (yaklaşık 35 $), yine de bol miktarda güç tasarrufu sağlar. Bir asırdan fazla bir süre önce başlayan elektronik entegrasyonu ve minyatürleştirme geleneğini sürdüren SoC'ler için gelecek parlak. Önümüzdeki eğlenceli zamanlar!
