سامانه روی یک تراشه
سامانهٔ روی یک تراشه ((به انگلیسی: system on a chip); (کوتهنوشت: SoC)) یک آیسی است که همه یا بیشتر اجزای یک رایانه یا سامانه الکترونیکی دیگر را روی یک تراشه ادغام میکند. این اجزا معمولاً شامل واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه، پورتهای ورودی/خروجی و ذخیرهسازی ثانویه هستند و ممکن است شامل توابع پردازش سیگنال دیجیتال و آنالوگ، مدار مجتمع سیگنال آمیخته و امکانات فرکانس رادیویی نیز باشند.
اساوسیها با ادغام اجزا روی یک تراشه، در تضاد با معماری سنتی مبتنی بر مادربورد هستند که اجزا را به صورت جداگانه نصب و از طریق صفحه مدار مرکزی متصل میکند. این طراحی موجب کاهش مصرف انرژی، افزایش عملکرد و صرفهجویی در فضای فیزیکی میشود.
گونهها
چهار گونهٔ اصلی اساوسی عبارتند از:
- اساوسیهای مبتنی بر میکروکنترلر
- اساوسیهای مبتنی بر ریزپردازنده، معمولاً در تلفنهای همراه
- ASIC برای برنامههای خاص
- اساوسیهای قابل برنامهریزی (PSoC)
کاربردها
اساوسیها معمولاً در رایانههای همراه (تبلت، تلفن هوشمند، ساعت هوشمند، نتبوک)، سامانههای تعبیهشده و برنامههایی که پیشتر از ریزکنترلگر استفاده میکردند، به کار میروند.
سامانههای تعبیهشده
در سامانههای جاسازی شده، اساوسیها جایگزین میکروکنترلرها میشوند و عملکرد، توان محاسباتی و قابلیت اطمینان بالاتری ارائه میدهند. این برنامهها شامل شتاب هوش مصنوعی، دید ماشینی، جمعآوری دادهها، دورسنجی و پردازش برداری هستند و بیشتر در اینترنت اشیاء، اینترنت صنعتی اشیا و رایانش لبهای استفاده میشوند.
اجزای یک تراشهٔ SoC
CPU
واحد پردازش مرکزی مسئول اجرای دستورالعملها و کنترل جریان برنامه است. پردازندهها میتوانند تکهستهای یا چندهستهای باشند و از تکنیکهایی مانند Out-of-Order Execution و Speculation استفاده میکنند.
GPU
پردازندهٔ گرافیکی برای پردازش موازی با توان عملیاتی بالا طراحی شده و در رندر رابط کاربری، پردازش ویدئو و محاسبات برداری نقش دارد. نمونههای رایج شامل آدرنو، مالی و جیفورس هستند.
شتابدهندهها (NPU / DSP / AI Accelerator)
واحدهای تخصصی برای یادگیری ماشین، پردازش سیگنال و بینایی ماشین، با کارایی بالاتر و مصرف انرژی کمتر نسبت به CPU و GPU.
حافظهها
- حافظههای داخلی: کش L1/L2 و SRAM روی تراشه برای کاهش تأخیر و افزایش کارایی.
- حافظهٔ اصلی (RAM): حافظه فرّار سیستم، معمولاً LPDDR، خارج از تراشه قرار دارد.
- حافظههای غیرفرّار: NAND/NOR Flash برای ذخیره دائمی firmware, bootloader و سیستمعامل.
Boot ROM و دادههای دائمی
حافظهٔ کوچک داخلی SoC برای اجرای اولین کد پس از روشن شدن سیستم و ذخیرهٔ دادههای حساس مانند کلیدهای رمزنگاری.
واحدهای ارتباطی
کنترلرهای یواسبی، پیسیآی ئی، SPI، I²C و ارتباطات بیسیم وای-فای، بلوتوث و جیپیاس. برخی SoCها مودم سلولار یکپارچه دارند.
Interconnect / NoC
شبکهٔ داخلی مدیریت ارتباط CPU, GPU، حافظه و واحدهای جانبی، جایگزین پل شمالی و پل جنوبی سنتی.
مدیریت توان
کنترل توان، دامنههای ولتاژ، DVFS و حالتهای خواب برای بهینهسازی مصرف انرژی.
جستارهای وابسته
منابع
- مشارکتکنندگان ویکیپدیا. «System on a chip». در دانشنامهٔ ویکیپدیای انگلیسی، بازبینیشده در اوت ۲۰۱۲.
توجه: این الگو تقریباً از سیستم دستهبندی رایانش ایسیام پیروی میکند. | |
| سختافزار | |
| سازمان سامانههای رایانه | |
| شبکه رایانهای | |
| سازمان نرمافزار | |
| نظریه زبانهای برنامهنویسی و ابزار توسعه نرمافزار | |
| توسعه نرمافزار | |
| نظریه محاسبات | |
| الگوریتمها | |
| ریاضیات رایانه | |
| سامانه اطلاعاتی | |
| امنیت رایانه | |
| تعامل انسان و رایانه | |
| همروندی | |
| هوش مصنوعی | |
| یادگیری ماشین | |
| گرافیک رایانهای | |
| رایانش کاربردی | |
توجه: بنا بر سامانه ردهبندی رایانش ایسیام علم رایانه همچنین میتواند به موضوعها یا زمینههای گوناگون تقسیم شود.
| |
