Ordinateur soc

Types de systèmes sur puce (SoC)

Un **système sur puce** (SoC) comprend divers composants qui exécutent des fonctions de calcul, tels qu'un microcontrôleur/microprocesseur, de la mémoire et des périphériques d'entrée/sortie. Un ordinateur SoC représente un ordinateur complet construit sur une seule puce. Il vise à rendre l'informatique abordable, compacte et efficace, d'où l'intégration de toutes les fonctions informatiques sur une seule puce. Les différents types d'ordinateurs SoC comprennent ;

• Ordinateurs SoC basés sur ARM :

  Ce sont des systèmes sur puce qui utilisent des cœurs de processeur basés sur l'architecture ARM. Les SoC basés sur ARM sont très populaires en raison de leur efficacité énergétique et de leurs capacités de performance. Ils sont largement utilisés dans les smartphones, les tablettes, les systèmes embarqués et autres appareils mobiles. Parmi les exemples d'ordinateurs SoC basés sur ARM, citons le Raspberry Pi, Rockchip et Samsung Exynos.

• Ordinateurs SoC basés sur x86 :

  Les SoC basés sur x86 incorporent des cœurs de processeur basés sur l'architecture x86, typique des PC et des serveurs. Ils offrent une combinaison de performances et d'efficacité énergétique, ce qui les rend adaptés aux ordinateurs portables et aux applications embarquées. Intel Atom et AMD Fusion sont de bons exemples d'ordinateurs SoC basés sur x86.

• Ordinateurs SoC spécialisés :

  Les ordinateurs SoC spécialisés sont conçus pour répondre à des tâches ou des industries spécifiques. Ils ont des composants adaptés pour répondre aux exigences d'applications telles que le traitement numérique du signal, les graphismes ou la connectivité. Parmi les exemples, citons le NVIDIA Jetson (pour les applications d'IA et de robotique) et les SoC basés sur FPGA d'Altera/Intel (pour des solutions de calcul personnalisables).

Fonctionnement et fonctionnalités d'un ordinateur SoC

• Intégration des composants : L'intégration des composants fait référence à la combinaison de nombreuses fonctions en un seul petit morceau de silicium dans un système sur puce (SoC). Cela contribue à réduire le nombre de pièces individuelles nécessaires, ce qui pourrait simplifier la conception et l'assemblage et économiser de l'espace sur la carte de circuit imprimé. En fusionnant diverses fonctionnalités en un seul système étroitement connecté, il est possible d'améliorer les performances tout en minimisant la consommation d'énergie et la taille physique.
• Circuits intégrés spécifiques à l'application (ASIC) : Les circuits intégrés spécifiques à l'application (ASIC) sont conçus pour une utilisation particulière. Dans un SoC, ils exécutent des tâches adaptées aux besoins du gadget en cours de fabrication. Ils sont efficaces en termes de vitesse et de consommation d'énergie, car ils se concentrent sur une seule application au lieu d'être programmables comme les processeurs généraux. Différents types d'ASIC pourraient inclure des processeurs de signal numérique pour les fonctions audio/vidéo, des unités de traitement graphique pour les affichages visuels et des unités de traitement neuronal ou des accélérateurs d'apprentissage automatique pour les capacités d'intelligence artificielle.
• Logiciels embarqués : Les logiciels embarqués dans un système sur puce (SoC) sont programmés dans la puce elle-même pendant la fabrication pour des activités telles que le contrôle des composants matériels et la communication entre différentes pièces au sein du système. Les logiciels intégrés sont adaptés à des tâches spécifiques, optimisant leurs performances et l'utilisation des ressources au sein de systèmes intégrés comme ceux que l'on trouve dans l'électronique grand public ou les machines industrielles.
• Traitement du signal : Le traitement du signal fait référence à la manipulation et à l'analyse des signaux, tels que l'audio et la vidéo, pour les rendre utilisables, détectables ou stockés numériquement. Cela implique de modifier mathématiquement un signal pour améliorer les caractéristiques recherchées tout en réduisant celles qui ne sont pas souhaitées, comme le bruit. Au sein d'un système sur puce (SoC), le traitement du signal permet des fonctions telles que la compression de données (comme la conversion d'un signal audio analogique en MP3), l'amélioration de la qualité d'image dans les applications multimédias ou la reconnaissance de modèles dans les signaux pour des tâches d'apprentissage automatique. Les processeurs de signal numérique (DSP) et autres processeurs spécialisés au sein du SoC exécutent ces fonctions de traitement du signal.
• Vitesse d'horloge et nombre de cœurs : La vitesse d'horloge fait référence à la rapidité avec laquelle une puce peut effectuer des tâches, généralement mesurée en Hertz (Hz), tandis que le nombre de cœurs indique le nombre d'unités de traitement indépendantes, ou cœurs, au sein du système sur puce (SoC). Une vitesse d'horloge plus élevée signifie que la puce peut traiter les informations plus rapidement, et avoir plus de cœurs permet d'effectuer plusieurs opérations simultanément. Ensemble, ces facteurs ont un impact significatif sur les performances d'un SoC, affectant sa capacité à exécuter rapidement des applications et à effectuer de nombreuses tâches simultanément.
• Options de connectivité et efficacité énergétique : Les options de connectivité font référence à la façon dont les gadgets communiquent entre eux sans fil, comme le Bluetooth pour connecter des accessoires audio ou le Wi-Fi pour accéder à Internet. Ces fonctionnalités permettent une fonctionnalité et des expériences utilisateur améliorées, telles que la diffusion de contenu en continu ou l'utilisation de périphériques. L'efficacité énergétique signifie que la puce utilise le moins d'énergie possible tout en effectuant des tâches efficacement. Ceci est crucial pour les appareils fonctionnant sur batterie comme les smartphones, car une durée de vie de la batterie plus longue résulte d'une gestion efficace de l'énergie.

Scénarios

• Informatique mobile : Les SoC Cortex A9 et A15 sont utilisés dans les tablettes comme l'iPad et les appareils Android. Ces puces permettent aux utilisateurs de surfer sur le Web, d'envoyer des e-mails, de jouer à des jeux et de regarder des films. La puce informatique dans les smartphones leur permet d'effectuer des tâches similaires ainsi que d'offrir des fonctionnalités telles que les appels vidéo et les téléconférences.
• Applications embarquées : La puce Cortex M3 a sa place dans les appareils embarqués tels que les équipements médicaux, les routeurs et les consoles de jeux. Parce qu'elle permet un traitement efficace des données, la Cortex M3 peut aider à suivre les signes vitaux d'un patient dans un hôpital et alerter le personnel de tout problème. Dans les routeurs, la Cortex M3 peut aider aux tâches de traitement de données telles que la sécurité du réseau et les vitesses de transfert de données. Les contrôleurs de jeu bénéficient de la capacité de la puce à répondre rapidement aux entrées de l'utilisateur.
• Applications automobiles : Les SoC automobiles sont largement utilisés dans les applications de sécurité, d'infodivertissement et de conduite autonome. Les Cortex A9 et A15 sont conçus pour des fonctions de systèmes d'assistance à la conduite avancés (ADAS) telles que la détection de collision, les avertissements de sortie de voie et l'assistance au stationnement. Les systèmes d'infodivertissement s'appuient sur ces SoC pour offrir des fonctionnalités telles que la navigation, le divertissement et la connectivité.
• Traitement numérique du signal (DSP) : Les capacités DSP des SoC A9 et A15 permettent des fonctions de traitement audio et vidéo de haute qualité. Cela comprend les applications VoIP, les radios logicielles et autres appareils de télécommunication qui dépendent des SoC pour le traitement du signal, l'encodage/décodage multimédia et les protocoles de communication.
• Centres de données et informatique de périphérie : Les serveurs de centres de données, l'informatique en nuage et l'informatique de périphérie utilisent des SoC de niveau serveur comme la famille Cortex-A avec la technologie big.LITTLE et plusieurs cœurs. Ces SoC fournissent la virtualisation, le calcul haute performance et la gestion des ressources pour les applications d'entreprise, l'analyse de données volumineuses et les services Internet.
• Superordinateurs et calcul haute performance (HPC) : Certains systèmes de calcul haute performance et superordinateurs utilisent des SoC basés sur Cortex-A dans le cadre de leur architecture pour les simulations scientifiques, la recherche et les tâches de calcul complexes.

Comment choisir un ordinateur SoC

Un acheteur d'un ordinateur SoC doit tenir compte de ce qu'il a besoin que le système fasse. Voici quelques conseils utiles :

• Performances contre efficacité : Tenez compte des applications cibles lors du choix d'un niveau de performance du processeur et du processeur graphique. Des spécifications plus élevées peuvent être nécessaires pour prendre en charge les jeux ou d'autres utilisateurs gourmands en graphismes, tandis que les tâches de base sont bien avec des modèles à faible consommation. Évaluez les fonctionnalités d'efficacité telles que la gestion de l'alimentation si l'informatique mobile est une priorité.
• Compatibilité du système : Assurez-vous toujours que l'ordinateur SoC correspond aux exigences du système d'exploitation et des applications logicielles. Les systèmes basés sur ARM exécutent Android ou des distributions Linux, tandis que les utilisateurs de Windows doivent se concentrer sur les architectures x86/64 d'Intel et AMD. Vérifiez la prise en charge des périphériques souhaités tels que les imprimantes, les scanners et tous les programmes spécialisés avant d'acheter pour éviter toute déception.
• Facteur de forme et intégration : Pensez aux besoins matériels, que ce soit l'adaptation à des espaces restreints dans les projets embarqués ou la mobilité dans les applications mobiles. Effectuez un contrôle de compatibilité avec les autres parties du système, telles que les capteurs dans une configuration robotique ou les périphériques d'entrée comme le clavier et la souris pour vous assurer qu'ils s'intègrent bien. Envisagez d'utiliser une carte mère avec des fonctionnalités intégrées pour réduire l'ajout de composants supplémentaires et rationaliser le processus de construction pour les nouveaux projets.
• Applications du marché cible : Examinez les cas d'utilisation typiques dans le segment desservi, qu'il s'agisse d'alimenter des appareils dans un environnement embarqué ou d'exécuter des applications sur des ordinateurs pour le travail de bureau. Étudiez les types de tâches que les utilisateurs effectuent généralement : montage multimédia, programmation ou numérisation d'impression, et les niveaux de charge de travail attendus. Cela permet d'adapter les spécifications pour répondre aux demandes réelles et offre une expérience utilisateur équilibrée.

Q&R

Q : Qu'est-ce qu'un SoC ?

R : Un SoC, ou système sur puce, intègre tous les composants d'un ordinateur ou d'un autre système électronique sur une seule puce. Cela comprend le processeur, le processeur graphique, la mémoire, les contrôleurs et les ports d'entrée/sortie. Les SoC sont utilisés dans des appareils comme les smartphones, les tablettes et les systèmes embarqués car ils améliorent les performances, l'efficacité et réduisent la taille par rapport à l'utilisation de puces séparées.

Q : À quoi fait référence le terme ordinateur dans ordinateur SoC ?

R : Le terme ordinateur dans ordinateur SoC fait référence à la fonctionnalité générale d'un appareil capable de traiter des données, d'effectuer des calculs et d'exécuter des programmes. L'objectif du SoC est d'inclure tous les composants nécessaires dans une seule puce afin qu'elle puisse fonctionner comme un système informatique complet. Cela permet la création de solutions informatiques compactes et intégrées.

Q : Quelle est la différence entre un microcontrôleur et un SoC ?

R : Les différences entre un microcontrôleur et un SOC (système sur puce) sont énumérées ci-dessous :

• Les microcontrôleurs sont conçus pour contrôler des tâches au sein de systèmes plus importants, tandis que les SOC fournissent des systèmes complets sur une puce pour un fonctionnement autonome.
• Les microcontrôleurs contiennent généralement un processeur, de la mémoire et des E/S, mais les SOC peuvent avoir des composants supplémentaires comme des radios ou des capteurs.
• Les microcontrôleurs sont plus adaptés aux applications nécessitant un contrôle, tandis que les SOC conviennent aux applications nécessitant l'intégration de systèmes entiers.