SoC چیست؟ همه چیز در مورد چیپست های تلفن هوشمند

تاریخ بروزرسانی : ۱۳۹۹/۳/۲۱ چهارشنبه

ما در این مقاله به پوشش جدیدترین پردازنده های Arm ،Huawei ،Qualcomm ،Samsung ،MediaTek و ... در ویراگوشی می پردازیم و به سوالات زیادی در مورد SOC ها پاسخ می دهیم تا درک آن برای افراد مبتدی تر در زمینه تکنولوژی نیز راحت تر باشد.

اگر فقط برای خرید یک تلفن هوشمند مدتهای بسیار طولانی وقت برای مطالعه جزئیات و طراحی تراشه ها صرف کنید این کار بی فایده است. امروز، ما می خواهیم کار را کمی ساده تر کنیم و اتفاقات داخلی دستگاه و تراشه های گوشی های هوشمند مدرن را با کمترین پیچیدگی توضیح دهیم.

SoC چیست؟

SoC چیست؟

SoC مخفف System-on-a-Chip به معنی سیستم بر روی یک چیپ است. همانطور که از نام آن پیداست، SoC یک سیستم پردازش کامل است که در یک بسته واحد موجود است. این همانند یک بسته تراشه پردازنده نیست که شما تا به امروز مشابهش را در کمپیوتر دیده باشید و با آن آشنا هستید، بلکه SoC شامل چندین بخش پردازش، حافظه، مودم و سایر قطعات ضروری تولید شده در یک تراشه منفرد بر روی صفحه مدار است.

 

System-on-a-Chip مغز تلفن هوشمند شماست

ترکیب چندین مؤلفه در یک تراشه باعث صرفه جویی در فضا، هزینه و مصرف برق می شود. SoC ها با اجزای دیگری نیز در ارتباط هستند، مانند دوربین، صفحه نمایش، رم، حافظه فلش و موارد دیگر. در اصل، SoC مغز تلفن هوشمند شماست که همه چیز را از سیستم عامل اندروید برای شناسایی هنگام راه اندازی سیستم عامل کنترل می کند.

لیست زیر متداول ترین مؤلفه هایی است که شما در داخل یک سیستم هوشمند (چیپ) در گوشی هوشمند (System-on-a-Chip) خواهید یافت. ما می خواهیم چند مورد از مهمترین آنها را بعداً در این مقاله ارائه دهیم.

واحد پردازش مرکزی (CPU) - "مغز" SoC. بیشتر کدها را برای سیستم عامل Android و بیشتر برنامه های شما را اجرا می کند.

- واحد پردازش گرافیک (GPU) - وظایف مربوط به گرافیک، مانند تجسم رابط کاربری برنامه و بازی 2D / 3D را انجام می دهد.

- واحد پردازش تصویر (ISP) - داده های دریافتی از دوربین گوشی را به پرونده های تصویری و ویدیویی تبدیل می کند.

- پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) - عملکردهای فشرده محاسباتی بیشتری نسبت به یک CPU دارد. شامل فشرده سازی فایل های موسیقی و تجزیه و تحلیل داده های حسگر ژیروسکوپ است.

- واحد پردازش عصبی (NPU) - در تلفن های هوشمند رده بالا برای سرعت بخشیدن به کارهای یادگیری دستگاه (AI) استفاده می شود. این موارد شامل تشخیص صدا و پردازش دوربین است.

- رمزگذاری / رمزگشای ویدیو - نحوه تبدیل عملکرد پرونده ها و قالب های ویدیویی را کنترل می کند.

- مودم - سیگنال های بی سیم را به داده ای تبدیل می کند که تلفن شما نیاز دارد. اجزای آن شامل مودم های 4G LTE ، 5G ، WiFi و Bluetooth است.

در تولید SoC اغلب از کلمه نانومتر استفاده می شود. به طور کلی هرچه اندازه nm کوچکتر باشد، سیم کشی داخلی SoC نیز کوچکتر است. این امر برای راندمان انرژی و اندازه مساحت سیلیکون بهتر است. اگرچه روشهای مختلف ساخت دیگری وجود دارد اما 7nm در حال حاضر کوچکترین فرآیند تولید موجود توسط SoC های هوشمند است.

 

نمونه هایی از SoC

اکنون که ما یک بررسی اجمالی از SoC انجام دادیم اکنون برویم سراغ چند نمونه از آنها. در دنیای تلفن های هوشمند، Qualcomm ،Samsung ،HiSilicon و MediaTek چهار نام بزرگ در این تجارت هستند. احتمالا تلفن هوشمند شما نیز یکی از این تراشه ها را در دل خود جای داده است.

Qualcomm بزرگترین ارائه دهنده SoC تلفن های هوشمند است که تراشه های اکثر پرچمداران، میان رده و رده پایین را منتشر می کند. SoC های Qualcomm تحت برند اسنپ دراگون قرار دارند. تراشه های پریمیوم که بهترین فناوری های این شرکت را دارند، تحت عنوان سری Snapdragon 800 مانند آخرین مدل به نام Snapdragon 865 قرار دارند. محصولات رده متوسط ​​و فوق العاده متوسط ​​به ترتیب با اسنپ دراگون سری 600 و 700  تولید شده اند. مانند Snapdragon 765 که اتصال 5G را پشتیبانی می کند. محصولات پایین رده در سری 400 معرفی می شوند.

Exynos SoC سامسونگ نیز مانند کواکام در رده های پرچمدار، میان رده و پایین رده تولید می شوند. این موارد قبلاً به عنوان سری های Exynos 9900 ، 9800 و 9600 ذکر شده بودند و محصولات سری Exynos 7000 در محصولات پایان رده مشاهده می شد. با این حال، جدیدترین تراشه رده بالای سامسونگ Exynos 990 است، در حالی که Exynos 980 یک چیپست رده متوسط ​​5G است.

 

 همه چیز با CPU شروع می شود 

ممکن است شما با اصطلاح پردازنده آشنا باشید زیرا در این مقاله معمولاً از CPU به طور متقابل استفاده می شود. CPU رایج ترین نوع پردازنده است. برای طیف گسترده ای از کارها طراحی شده است و بسیار انعطاف پذیر است. به این ترتیب، CPU سیستم عامل Android و برنامه های شما را اجرا می کند. همچنین تا حدودی مسئول همگام سازی داده ها بین سایر پردازنده های داخل SoC است.

به عنوان یک مرور سریع، CPU ها با استفاده از واحدهای پیش بینی، ثبت ها و واحدهای اجرایی کار می کنند. این به معماری CPU معروف است. رجیسترها بخشهایی از داده یا اشاره گرها را در حافظه نگه می دارند، غالباً در قالبهای داده 64 بیتی. واحدهای اجرایی با یک یا چند رجیستر، مانند خواندن و نوشتن حافظه یا انجام محاسبت، کاری را انجام می دهند. واحد های اجرایی چندگانه می توانند به طور همزمان با CPU استفاده شوند.

CPU به اندازه کافی انعطاف پذیر است که متناسب با طیف گسترده ای از کارها باشد. با تغییر سرعت ساعت (در گیگاهرتز)، تعداد هسته و یا با تغییر معماری اساسی می توان عملکرد بیشتری را با هر چرخه ساعت انجام داد. این نکته اغلب از آن به عنوان یک پردازنده "گسترده تر" یا "بزرگتر" یاد می شود، تراشه های تلفن اپل در این زمینه دارای قدرت بسیار زیادی هستند.

CPU های داخل تلفن های هوشمند با انواع متنوعی به بازار عرضه می شوند که همگی مبتنی بر معماری CPU Arm هستند. آخرین هسته های CPU از Arm هسته های بزرگ Cortex-A77 و هسته های کوچک Cortex-A55 هستند. CPU های گوشی های هوشمند اغلب در پیکربندی های هشت هسته ای، با هسته های قدرتمند بزرگ برای برنامه های سنگین تر و هسته های کارآمدتر با قدرت کمتر برای اطمینان از ماندگاری بالای باتری استفاده می شوند.

 

گرافیک مجتمع

در کنار CPU، واحد پردازش گرافیک یا GPU قطعه دیگری از سخت افزارهای بسیار کاربردی و قدیمی برای پردازش بصری است. پردازنده های گرافیکی بسیار کمیاب تر از CPU هستند و در نتیجه بسیار متفاوت طراحی شده اند. آنها ساخته شده اند تا به طور مكرر از طريق توابع رياضي بطور موازي چرخش پيدا كنند، كه مي توانند بسيار سريع تر از يك CPU معمولي این کار را انجام دهند. به یاد داشته باشید، میلیون ها پیکسل برای پر کردن صفحه نمایش 1080p شما وجود دارد، که هر یک از برنامه ها یا بازی مورد علاقه شما را محاسبه کنند.

اکثر عملیات گرافیکی بارها و بارها تکرار می شود تا تمام پیکسل ها روی صفحه شما پر شود. به همین ترتیب، پردازنده های گرافیکی طراحی شده اند تا تعداد زیادی از محاسبات را به طور همزمان بر روی داده های بزرگ اجرا کنند.

بر خلاف CPU ها که هر چرخه یک یا دو عملیات را انجام می دهند، GPU ده ها، صدها و حتی هزاران عملیات موازی را در هر چرخه انجام می دهد. این میزان به اندازه و کارایی طراحی GPU بستگی دارد.

دو پردازنده گرافیکی اصلی در موبایل عبارتند از: Arm's Mali وQualcomm's Adreno هر دو نسخه های بزرگ و کوچک از فناوری GPU را ارائه می دهند که تراشه های پرچمدار در قدرتمندترین سخت افزار خود برای بازی های سه بعدی بسته بندی شده اند. کوالکام درباره جزئیات داخلی آدرنو زیاد صحبت نمی کند، اما ما درباره مالی همه چیز را می دانیم.

 

دوربین های عالی به پردازنده های خوب احتیاج دارند

تلفن های هوشمند به طور فزاینده ای در مورد قابلیت های عکاسی آنها قضاوت می شوند. در حالی که سنسور سطح بالا و سخت افزار لنز ضروری است، قابلیت های پردازش تصویر قدرتمند بخش مهمی از داستان هستند. به طور مثال نتایج برجسته دوربین Google Pixel 4 را در نظر بگیرید.

Kirin 990 هواوی اولین SoC است که دارای درجه بلوک مطابق با DSLR و فیلتر سه بعدی(BM3D)برای کاهش نویز است. این نتیجه عالی در Huawei Mate 30 Pro در دسترس است.

نکته نهایی این است که ثبت تصاویرعالی نیاز به پردازنده تصویر قدرتمند دارند.

 

پردازش هوش مصنوعی

اصطلاحاتی مانند واحد پردازش عصبی، پردازنده های هوش مصنوعی یا هسته های یادگیری ماشینی معمولاً به صورت متقابل مورد استفاده قرار می گیرند اما همه آنها به معنای یکسان در تلفن های هوشمند مدرن هستند: یک پردازنده است که بطور خاص برای محاسبات و الگوریتم هایی که معمولاً توسط شبکه های عصبی استفاده می شود بهینه شده است.

هوش مصنوعی درست مانند نحوه بهینه سازی پردازنده های گرافیکی برای محاسبات گرافیکی و ISP ها برای کارهای تصویر بهینه شده است ، NPU ها پردازنده هایی هستند که بطور خاص برای اجرای شبکه های عصبی و کارهای یادگیری ماشینی با سرعت و کارآمدی بیشتر از CPU طراحی شده اند. NPU ها همچنین حافظه محلی خود را دارند ، تا بدون نیاز به استفاده از رم ، سرعت اجرای کار را افزایش دهند.

شبکه های عصبی اغلب به عملیاتی نیاز دارند که چندین قطعه از داده های ورودی را برای تولید فقط یک خروجی واحد در نظر می گیرند. عملکرد چند انباشته بسیار ویژه است و اغلب روی اندازه های مختلف داده از 16 بیت به 8 و حتی 4 بیت داده کار می کند. این امر با انواع محاسبات و داده های مورد استفاده CPU بسیار متفاوت است، اگرچه برخی از این عملیات ها را می توان در GPU های قابل انعطاف تسریع کرد.

NPU جدیدترین پردازنده تخصصی است که راه خود را در SoC های تلفن باز کرده است. اگرچه این فناوری بیشتر برای تراشه های پرچمدار اختصاص داده شده است اما در آینده نزدیک به گوشی های ارزان قیمت تر نیز دسترسی پیدا می کند.

پردازش هوش مصنوعی در SoC

مودم 4G و 5G برای داده سریعتر

قطعه نهایی در SoC  یک تلفن هوشمند مدرن مودم داده است که به شما امکان می دهد از طریق اپراتور خود به شبکه های داده دسترسی پیدا کنید. نوع مودم های مختلف سرعت و کیفیت اتصال داده شما را تعیین می کنند. قدرتمندترین مودم ها به سرعت های بالاتر از 1Gbps رسیده اند. همچنین مودم هایی برای داده های Wi-Fi و Bluetooth وجود دارد، اما ما در این مقاله روی مودم های 4G و 5G تمرکز می کنیم.

همه SoC های هوشمند فعلی دارای مودم های یکپارچه 4G هستند. این بدان معنی است که مودم 4G در داخل SoC قرار دارد. مودم های 5G در گوشی های هوشمند خارج از چیپ هستند، به این معنی است که آنها باید به SoC اصلی وصل شوند. این کارآیی کمتری دارد اما اجرای ویژگی های سطح بالا را آسان تر می کند و قابلیت انعطاف پذیری سازنده را فراهم می کند.

اولین SoC های دارای مودم و قابلیت های یکپارچه 5G در حال حاضر تعدادشان بسیار کم است. هواوی دارای نسخه 5G از Kirin 990 و Snapdragon 765 Qualcomm's 5G یکپارچه است. با این حال، قدرتمندترین مودم های 5G هنوز خارجی هستند. مودم های Snapdragon X55 و Qualcomm Exynos 5123 سامسونگ سرعت های سریع تری نسبت به همتایان یکپارچه خود و همچنین پشتیبانی mmWave دارند. پرچمداران تلفن های 5G 2020 بیشترشان با نوع مودم خارجی معرفی می شوند.

 

اطلاعات بیشتر درباره  SoC  تلفن های هوشمند

علاقه مندان به تلفن دوست دارند مشخصات CPU و GPU را با یکدیگر مقایسه کنند، اما به دلیل بالغ شدن عملکرد و قابلیت های جدید، این موضوع کم اهمیت تر می شود.

گوشی های امروزی طیف گسترده ای از کارهای سنگین و چندین پردازش را همزمان پشتیبانی می کنند، در نتیجه، تعداد پردازنده های اختصاصی داخل هر تراشه همچنان در حال افزایش است. از قطعات اصلی پردازنده و پردازنده گرافیکی چند سال پیش گرفته تا DSP ها، ISP های پیشرفته و NPU های امروز همه این قطعات کمتر مورد بحث هستند و فقط با پیشرفت در امنیت، یادگیری ماشین و 5G اهمیت بیشتری پیدا می کنند.

 

درج نظر

مدیران سایت در اسرع وقت نظر شما را درج می کنند. در صورت سوالی بودن مطلب شما، به آن به نحو احسنت پاسخ داده خواهد.

هنوز هیچ دیدگاهی برای این مطلب ثبت نشده است

بازگشت به بالا
تمامی حقوق مادی و معنوی اپلیکیشن و سایت، برای گروه فروشگاه اینترنتی ویرا گوشی | قیمت روز و خرید گوشی موبایل، تبلت و گجت محفوظ می‌باشد. گروه طراحان وِوِکا