(Cơ điện tử Việt Nam) Hệ thống trên chip thường được gọi là SoC về cơ bản là một mạch được nhúng trên một con chip nhỏ bằng đồng xu và được tích hợp với một bộ vi điều khiển hoặc bộ vi xử lý. Nó được gọi là hệ thống trên chip nhưng chip này chứa toàn bộ hệ thống được nhúng trong đó.
Thiết kế của một hệ thống trên chip thường bao gồm bộ xử lý trung tâm, bộ nhớ, các cổng cho đầu vào và đầu ra, thiết bị lưu trữ thứ cấp và các giao diện ngoại vi như I2C , SPI , UART , CAN , Timers,... Tùy theo yêu cầu, nó cũng có thể bao gồm một hệ thống xử lý tín hiệu kỹ thuật số, tín hiệu tương tự hoặc một đơn vị dấu phẩy động.
SoC là gì?
Ngược lại với một bo mạch chủ điển hình của kiến trúc PC, cho phép người dùng gắn hoặc tháo thành phần có thể thay thế, SoC tích hợp tất cả các thành phần trên mạch, nói cách khác, có thể nói rằng tất cả các thành phần được hỗ trợ bởi SoC đều được mã hóa cứng. trên mạch trên chip. SoC sẽ kết nối CPU, kết nối đĩa cứng, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, bộ nhớ chỉ đọc, kết nối USB và tất cả các thiết bị lưu trữ phụ với mạch được nhúng trên chip trong khi bo mạch chủ thực hiện điều này bằng cách sử dụng thẻ mở rộng.
Khi công nghệ ngày càng trở nên tiên tiến, các mạch kết hợp chặt chẽ có nhiều ưu điểm trên phần cứng mở rộng, như kích thước nhỏ, hiệu suất cao và tiêu thụ điện năng thấp. Ngoài ra, chúng tiêu thụ ít không gian hơn so với phần cứng rộng rãi. Nhưng tất cả những điều này đều đi kèm với chi phí linh kiện không thể thay thế. Tính linh hoạt của việc điều chỉnh số lượng các thành phần được hỗ trợ chết với các đặc quyền này.
Ví dụ về SoC
Trước SoC, tất cả các thành phần cần thiết để phát triển hệ thống nhúng hoàn chỉnh đều được xây dựng trên PCB. Nhưng hiện nay với sự tiến bộ của công nghệ, một con chip duy nhất chứa tất cả các thiết bị ngoại vi như thiết bị ngoại vi, DMA, Bộ điều khiển bộ nhớ,...cùng với bộ vi xử lý hoặc vi điều khiển bên trong một con chip duy nhất.
Hãy lấy một ví dụ về bảng phát triển màu đen beaglebone. Bo mạch này chứa SoC dựa trên bộ vi xử lý AM335x. Sơ đồ khối này cho thấy tất cả các thành phần bên trong của SoC AM335x.
Như bạn có thể thấy trong sơ đồ khối trên, SoC này chứa tất cả các thiết bị ngoại vi bên trong chip đơn cùng với bộ xử lý Cortex A8.
Các loại SoC
Có một số loại SoC được liệt kê dưới đây,
- SoC dùng trong vi xử lý.
- Được xây dựng cho vi điều khiển.
- SoC được thiết kế cho một ứng dụng chuyên dụng đặc biệt và không thể được sử dụng cho bất kỳ công việc nào khác.
- SoC có thể lập trình, không phải tất cả, trừ một số thành phần của SoC như vậy đều có thể lập trình được.
Ưu điểm của SoC
- Giảm thiết kế hệ thống tổng thể so với thiết kế dựa trên bo mạch chủ.
- Kích thước nhỏ gọn và kích thước nhỏ thậm chí bằng đầu ngón tay.
- Hiệu quả và hiệu suất tốt hơn.
- Tiêu thụ điện năng ít hơn.
- Ít thời gian để tiếp thị.
Các thành phần chính của SoC
Bây giờ chúng ta hãy xem xét ngắn gọn một vài thành phần chính mà SoC bao gồm.
Bộ xử lý
Phần chính của SoC là bộ xử lý được nhúng trong nó. So với PC, bộ xử lý này là đơn vị xử lý trung tâm của hệ thống mà SoC này sẽ được sử dụng. Tất cả các hoạt động cần được thực hiện bởi bộ vi điều khiển (trên đó SoC được nhúng) đều được chuyển đến bộ xử lý và được thực hiện tại đây.
Bộ nhớ
Như tên cho thấy, SoC chứa một đơn vị cho tất cả bộ nhớ của hệ thống. Cả bộ nhớ chỉ đọc và truy cập ngẫu nhiên đều được nhúng trong chip tích hợp (IC) mà chúng ta gọi là hệ thống trên chip.
Giao diện
Tất cả các giao diện ngoại vi hoặc thành phần đều được nhúng trong chip này. Giao diện này thường được sử dụng cho mục đích giao tiếp với thế giới bên ngoài. Các giao diện như UART, USB, I2C và HDMI được hỗ trợ bởi SoC thông qua một mạch tích hợp.
Bộ xử lý tín hiệu
Không phải tất cả nhưng hầu hết SoC đều chứa một bộ phận xử lý tín hiệu với mục đích xử lý tất cả các tín hiệu bên ngoài, tức là chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số, chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự, loại bỏ tiếng ồn từ một tín hiệu âm thanh đến một số ít.
Ngoài ra: SoC cũng chứa một số thành phần cơ bản như bộ dao động tinh thể, tín hiệu đồng hồ hoặc nguồn hẹn giờ,...
Các ứng dụng của SoC
Thị trường di động
Ứng dụng cơ bản và phổ biến nhất của SoC là trên thị trường di động, chủ yếu là trên điện thoại thông minh. Khi điện thoại thông minh ngày càng mỏng và nhẹ theo sự phát triển của công nghệ, việc sử dụng SoC (kích thước giảm quá nhanh với mọi phiên bản mới nhất) là phù hợp nhất với bản nâng cấp này. Ngoài ra, hiệu suất cao và mức tiêu thụ điện năng thấp là một số yếu tố chính ảnh hưởng đến điện thoại thông minh và SoC làm chủ cả hai yếu tố đó.
Bộ vi xử lý A6 là hệ thống đầu tiên trên chip được sử dụng trong hình giọt nước của Iphone5 như trong hình này.
Ví dụ về bộ xử lý SoC của Iphone
Những hệ thống nhúng
Hầu hết mọi bộ vi điều khiển và vi xử lý đang được phát triển và sử dụng trong thế giới hiện đại đều chứa một SoC chạy trên chúng. Khớp nối chặt chẽ hơn của các thành phần mang lại độ tin cậy và hiệu suất tốt hơn.
Thiết bị Samsung glaxy chứa SoC .ie STM32F401B dựa trên vi điều khiển ARM Cortex M4.
Ví dụ về samsung galaxy gear SoC
Máy tính cá nhân
Một ví dụ chính khác của SoC là máy tính cá nhân, nhiều máy tính cá nhân ngày nay không chứa bo mạch chủ mà là SoC vì hiệu suất cao và kích thước nhỏ cũng là nhu cầu của máy tính cá nhân.
Bạn có thể đọc thêm các bài viết liên quan:
