تراشه SoC چیست و چه تفاوتی با سی پی یو دارد؟

در گذشته تصور می‌شد که سی پی یو تمام کامپیوتر به جز مانیتور آن است. اما سی پی یو فقط بخش کوچکی از یک کامپیوتر است و کامپیوتر از قطعات مختلفی ساخته شده است. بهترین عبارت برای توصیف این مقاله این است که یک SoC (System On a Chip) از مجموعه قطعات آن که یکی از آن‌ها سی پی یو می‌باشد مهمتر است. به زبان ساده SoC یک سیستم کامپیوتری کامل شامل سی پی یو، رم، مودم و… است که روی یک بورد کوچک نصب شده است. کمی سردرگم شدید درست است؟ پس تا پایان مقاله با ما همراه باشید تا به صورت کامل مبحث تراشه SoC را برای شما باز کنیم.

CPU چیست؟

CPU یا واحد پردازش مرکزی مغز یک سیستم کامپیوتری است. در یک نمای کلی CPU فقط یک چرخ‌دنده داخل سیستم است اما این چرخ‌دنده از اهمیت خیلی بالایی برخوردار است. سی پی یو روی مادربرد که اغلب به عنوان قلب کامپیوتر شناخته می‌شود قرار می‌گیرد. سی پی یو نابغه محاسباتی کامپیوتر است که وظیفه Decode ،Fetch و اجرای دستورات را برعهده دارد. این واحد به صورت هماهنگ با دیگر قطعات کامپیوتر کار می‌کند و مرحله اول آن دریافت دستورات برنامه‌های داخل رم است. سپس سی پی یو این دستورات را قبل از ارسال به قطعات سخت‌افزاری رمزگشایی یا Decode می‌کند و پس از آن سخت‌افزار موظف است بلافاصله این دستورات را اجرا کند.

یک ضرب‌المثل قدیمی وجود دارد که طبق آن دو ذهن بهتر از یک ذهن می‌باشد. این ضرب‌المثل برای CPUها نیز صدقیت دارد. کاری که یک سی پی یو می‌تواند انجام دهد را دو سی پی یو بهتر انجام می‌دهند. اکثر سی پی یوهایی که در بازار می‌بینید، حداقل دوهسته‌ای هستند (دو عدد سی پی یو) اما سی پی یوهای 4، 8 و حتی 16 هسته‌ای هم در بازار موجود هستند. این هسته‌ها به سیستم شما نیروی اضافی موردنیاز برای اجرای همزمان محاسبات مختلف را می‌دهد.

تراشه SoC چیست؟

Raspberry Pi SoC

SoC یا همان System on a Chip یک مدار الکترونیکی است که تمام عناصر موجود داخل یک کامپیوتر و دیگر سیستم‌های الکترونیکی داخل آن قرار دارد. این عناصر عبارتند از GPU (پردازنده گرافیکی)، CPU (پردازشگر مرکزی)، کارت حافظه، مدار کنترل انرژی، کنترلر USB، سیستم‌های ارتباطی بیسیم (WiFi، GPS، بلوتوث، رادیو FM، 2G/3G/4G/LTE) و…. این قطعات برای همیشه روی مادربرد لحیم می‌شوند و از همین لحاظ یک پردازنده SoC با یک کامپیوتر که می‌توانید قطعات روی آن را تعویض کنید، متفاوت است. در واقع تراشه SoC یک کامپیوتر خیلی کوچک است. به لطف تکنولوژی‌های کوچک‌سازی تراشه SoC یک کامپیوتر کاربردی است که به اندازه‌ای کوچک شده است که می‌توانید آن را روی یک تراشه سیلیکونی قرار دهید. این تراشه‌های را می‌توانید در تلفن‌های هوشمند، کامپیوترهای تک برد (Raspberry pi) و دیگر سیستم‌های Embedded نیز ببینید.

همانطور که در بالا گفته شد سی پی یو فقط یک چرخ‌دنده داخل سیستم است و به تنهایی کاربرد زیادی ندارد اما SoC به تنهایی یک سیستم کامل است. خیلی از مردم تراشه SoC را با سی پی یو اشتباه می‌گیرند اما این دو از لحاظ ساختار و عملکرد کاملاً متفاوت هستند.

اجزای یک تراشه SoC

با توجه به کاربردی که هر تراشه SoC می‌تواند داشته باشد، می‌تواند اجزای مختلفی هم داشته باشد. ما در اینجا درمورد SoC موجود روی تلفن‌های همراه که آشنایی بیشتری با آن‌ها داریم، صحبت می‌کنیم و لیستی از قطعاتی که ممکن است روی آن‌ها قرار بگیرند آماده کرده‌ایم:

CPU: واحد پردازش مرکزی یا سی پی یو بیشتر برق موردنیاز تراشه SoC را مصرف می‌کند. سی پی یو مغز یک SoC است و وظیفه آن انجام محاسبات و کنترل دیگر بخش‌های تراشه است. مانند سی پی یوی موجود روی سیستم‌های کامپیوتری وظیفه این سی پی یو نیز Fetch، Decode، Execute می‌باشد و می‌تواند دو هسته‌ای، چهار هسته‌ای و… باشد.

پردازنده گرافیکی: پردازنده گرافیکی کارت گرافیک سیستم می‌باشد. برخلاف پردازنده مرکزی که وظیفه اجرای محاسبات مربوط به دستورات عمومی را برعهده دارد، وظیفه پردازنده گرافیکی تقریبا خاص است. وظیفه این قسمت پردازش امور بصری رابط کاربری مانند انیمیشن‌ها و بازی‌های سه بعدی می‌باشد. پردازنده‌های گرافیکی محبوب عبارتند از Qualcomm Adreno، Arm Mali و Nvidia GeForce

رم: RAM یا حافظه با دسترسی تصادفی احتمالا نیاز به توضیح ندارد. رم حافظه رایانه است و پروسه‌های نرم‌افزار قبل از اینکه بتوانید از آن‌ها استفاده کنید، داخل آن بارگذاری می‌شوند. هرچقدر میزان رم بیشتر باشد، شما می‌توانید برنامه‌های بیشتری را بدون لگ اجرا کنید. به رم مانند یک زمین بازی نگاه کنید: هرچقدر زمین بازی شما بزرگتر باشد، بچه‌های بیشتری می‌توانند داخل آن بازی کنند.

رام: ROM و یا حافظه‌ی فقط خواندنی بخش غیرقابل دسترسی یک کامپیوتر و یا گوشی هوشمند است که فقط تولیدکننده‌ها به آن دسترسی دارند. در رام نرم‌افزارهای ضروری سیستم و همچنین سیستم عامل قرار دارد. بهتر است خودتان رام را دستکاری نکنید زیرا ریسک خیلی زیادی به همراه دارد.

مودم: تراشه‌های SoC به ارتباط به شکل شبکه‌های بیسیم رادیویی نیاز دارند. برخی از این ارتباطات عبارتند از: WiFi، GPS، بلوتوث، رادیو FM، 2G/3G/4G/LTE و…. نسخه این تجهیزات ارتباطی به سن دستگاه شما، قیمت آن و موقعیت مکانی آن‌ها بستگی دارد. برای مثال در اغلب دستگاه‌هایی که برای آمریکا ساخته می‌شوند، به دلایلی رادیوی FM غیرفعال شده است.

Northbridge/Southbridge: این دو عنصر به عنوان پل ارتباطی عمل می‌کنند و به احتمال زیاد دلیل نامگذاری آن‌ها نیز همین است. Northbridge به عنوان یک پل ارتباطی بین پردازنده و دیگر عناصر تراشه SoC عمل می‌کند. Southbridge نیز وظیفه کنترل عملکرد ورودی/خروجی‌هایی مانند صدا و USB را برعهده دارد.

محبوب‌ترین تراشه‌های SoC

• Qualcomm Snapdragon
• MediaTek
• Samsung Exynos
• HiSilicon Kirin
• Nvidia Tegra

جمع‌بندی

تراشه SoC یا سیستم روی چیپ کاملاً با پردازنده یا سی پی یو متفاوت است. SoC یک کامپیوتر کامل است که ابعاد آن کاهش یافته است اما سی پی یو فقط یکی از اجزای یک سیستم کامپیوتری است و نقش آن مانند چرخ‌دنده‌ داخل سیستم می‌باشد. نظر شما چیست؟ آیا درمورد تراشه‌های SoC سوالی دارید که ما بتوانیم پاسخگوی آن باشیم؟