Układy SoC zawierają kompletny system elektroniczny, w tym układy cyfrowe, analogowe (także radiowe) oraz cyfrowo-analogowe. Poszczególne moduły tego systemu, ze względu na ich złożoność, pochodzą zwykle od różnych dostawców. Najbardziej rozpowszechnionym oraz najczęściej stosowanym w smartfonach przedstawicielem tego rozwiązania są systemy oparte na procesorze ARM.
Na rynku jest ogromna ilość różnych modeli tych układów dla różnorakich zastosowań. Nie jest możliwe opisanie w jednym artykule tak dużego zakresu tych układów, ponieważ mogą składać się praktycznie ze wszystkich układów elektronicznych, które można zminiaturyzować. Dlatego tu zostaną opisane tylko układy SoC stosowane konkretnie w smartfonach. Największy producent tego typu chipów jest firma Qualcomm. Inne firmy to mi. Texas Instruments, Samsung, nVidia oraz Apple. Firma Apple jako jedyna z wymienionych nie produkuje układów, jednanie je projektuje. Są to jednak w zasadzie układy firmy Samsung po modyfikacjach, produkowane także przez Samsung i wypuszczane na rynek pod marką Apple.
W skład prawie wszystkich układy SoC wchodzą:
- mikroprocesor, mikrokontroler lub procesor sygnałowy
- bloki pamięci RAM, ROM, EEPROM lub FLASH
- układy czasowo-licznikowe
- kontrolery transmisji szeregowej lub równoległej (np. UART, SPI, USB, Ethernet)
- przetworniki analogowo-cyfrowe lub cyfrowo-analogowe
- obwody zarządzania zasilaniem
Schemat. Przykładowy schemat budowy układu SoC dla smarfonów, zaproponowany przez firmę ARM
W układach SoC dla smartfonów znajdziemy układ obliczeniowy ARM (tutaj), z jednym lub wieloma rdzeniami. Układy z wieloma rdzeniami określa się mianem MPSoC (ang. Multiprocessor System-on-Chip). Procesor graficzny (tutaj), najczęściej także wielordzeniowy. Oprócz tego, w wielu układach SoC, układ graficzny wspomaga inny układ odpowiedzialny za przetwarzanie sygnału wideo. Znajdują się w nich także różnego rodzaj kontrolery pamięci. Na przedstawionym schemacie są to SDRAM Controller, Flash Controller oraz eMMC (tutaj). Ale także zawiera się w nich pamięć ROM z odpowiednikiem BIOS-u dla tych układów, zegar taktujący dla wszystkich podzespołów w układzie, oraz ogromna ilość interfejsów do komunikacji z podzespołami.Są to mi. takie interfejsy jak:
- EMIF do komunikacji z pamięciami RAM
- GPMC do komunikacji z pamięciami Flash
- MMC/SD do komunikacji z kartami pamięci
- USB (w różnych wersjach) jako uniwersalny port komunikacji
- PDM, SLIMbus, S/PDIF do komunikacji z urządzeniami audio
- HDMI dla urządzeń przesyłających obraz w standardzie HD
- oraz interfejsy dla karty WiFi, modemów 3G, 4G, łączności bezprzewodowej IrDA, klawiatury, kamer, monitorów LCD i innych urządzeń.
W zależności od układu i firmy produkującej układ, część z urządzeń zwykle montowanych jako urządzenia peryferyjne może być zawarta w układach SoC. Dzięki temu właśnie firma Qualcomm zapewniła sobie swoją mocną pozycję na tym rynku. Produkuje swoje chipy z wbudowanymi urządzeniami do transmisji WiFi, Bluetooth, układami namierzającymi GPS, odbiornikiem fal FM, modemami 3G do komunikacji bezprzewodowej z sieciami komórkowymi za pomocą najczęściej stosowanych przez operatorów standardów.
Większość układów SoC jest przez producentów dodatkowo zintegrowanych z pamięciami. Określa się je mianem Package on Package (PoP), czyli paczka w paczce. Pamięć oraz układ SoC łączone są metodą BGA (ang. ball grid array), czyli poprzez powierzchnię z kulkami ułożonymi w siatkę (podobnie jak w przypadku niektórych procesorów dla PC). Wszystko jest dodatkowo obudowane tworząc jeden układ. Rodzaj pamięci oraz jej wielkość jest ustalana na zamówienie odbiorcy. Ten sposób połączenia umożliwia zaoszczędzenie powierzchni oraz zwiększ wydajność elektryczną pomiędzy pamięcią i kontrolerem zawartym w układzie SoC, jednocześnie zachowując elastyczność.
Zestawienie układów SoC używanych w smartfonach (listopad 2011)
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz