Çip Üzerindeki Sistem (SoC) Nedir?

Günümüzde kullandığımız tüm cihazlar sadece çalışıyor, değil mi? Ancak pek çok insan onları hayata geçiren beyinleri düşünmüyor. Kullandığımız birçok cihaz, bir çip veya SoC üzerindeki bir sistem tarafından desteklenmektedir.

Bu küçük ve güç tasarruflu yongalar, akıllı telefonlardan tabletlere kadar bugün kullandığımız çoğu mobil cihaza güç sağlıyor. İşte SoC’lerin ne olduğuna ve onları neyin oluşturduğuna bir dalış.

SoC Nedir?

SoC terimi, bir çip üzerindeki sistem anlamına gelir. Bunun adı, tümü tek bir çip üzerine sıkıştırılmış çok sayıda temel bilgi işlem bileşeninden oluşmasıdır. SoC’ler, küçük boyutları ve yüksek güç verimliliği nedeniyle öncelikle mobil cihazlar için kullanılır.

1970’den başlayarak, birkaç şirket dijital saatlere güç sağlamak için birden fazla bileşeni tek bir çipe sıkıştırmaya çalıştı. Intel, 1974’te Microma Digital Watch ile bunu yapmayı başardı ve ilk gerçek SoC’yi yarattı. Şirket, zamanlama işlevlerini ve LCD sürücü transistörlerini tek bir çipe entegre etti.

SoC’ler gerçekten 80’lerde ve 90’larda patladı. Kişisel bilgisayarlar 80’lerde popülerlik kazanıyordu ve daha küçük yongalarla güçlendirilmeleri gerekiyordu. 90’larda cep telefonları SoC’leri kullanıyordu ve bu eğilim bugün SoC’leri kullanan akıllı telefonlar ve tabletlerle devam ediyor.

Bir SoC’de Neler Vardır?

Akıllı telefonlar ve tabletler gibi taşınabilir cihazların kompakt kalması gerekir. SoC’ler bu yüzden var. SoC üreticileri, birkaç temel bileşeni alır ve yerden tasarruf etmek için bunları tek bir çipte sıkıştırır. Tüm bileşenlerin tek bir yerde olması, parçaların ana karta dağılmış olmasına kıyasla çok büyük miktarda alan tasarrufu sağlar.

Peki, bir SoC’de ne var?

Merkezi İşlem Birimi (CPU)

SoC’deki ana bileşenlerden biri CPU’dur. CPU ayrıca cihazın beyni olarak da adlandırılır. Bunun nedeni, cihazınıza attığınız tüm ana işleme görevlerini yerine getirmesidir. Beyninizin duyularınızdan gelen bilgileri işlemesi gibi, CPU da RAM ve önbellekten gelen bilgileri işler.

Grafik İşlem Birimi (GPU)

SoC’deki GPU, CPU gibidir, sadece farklı şeyleri işler. CPU, koddan grafiğe kadar her şeyi işleyebilir, ancak bu çok fazla iş olur. Bu yükün bir kısmını hafifletmek için GPU, grafik bilgileri işler. Ekranda gördüğünüz her şeyi işler.

Veri deposu

RAM, rastgele erişim belleği anlamına gelir . RAM, o zaman ve orada erişilmesi gereken verileri içerir. Bilgisayarların bir zamanlar verilere doğrudan fiziksel depolama birimlerinden erişmesi gerekiyordu, ancak bu süreç yavaş.

RAM, bu sorunu, normal depolama alanınızdan, hatta bir SSD’den bile daha hızlı okuyup yazan çok daha hızlı bir bellekle çözer. Veriler RAM’e yüklendikten sonra, CPU ultra hızlı bellekteki faydalı verilere kolayca erişebilir ve bunları geri çağırabilir.

Örneğin, bir uygulama açmanız gerektiğini varsayalım. Uygulama sabit diskinizde yaşıyor. Açtığınızda, bu uygulama sürücüden CPU’nun erişebileceği RAM’e yüklenir. Uygulamada ne olduğuna bağlı olarak, her şeyin yolunda gitmesini sağlamak için verilere hızlı bir şekilde erişilebilir. CPU’nuz, uygulamayla ilgili olarak kullanabileceğinizi düşündüğü verileri RAM’inize yükler ve hatırlamayı daha da hızlandırır.

önbellek

RAM, hızlı erişilebilen bir bellek bloğu olsa da, başka bir bellek biçimi daha da hızlıdır. Buna CPU önbelleği denir. RAM, CPU’nun kullanması gereken verileri tutar, ancak sık erişilen bilgiler varsa, önbelleğe aktarılır. Önbellek, CPU’ya RAM’den bile daha hızlı veri gönderebilir.

Diyelim ki bir programı kısa sürede birden çok kez açıyorsunuz. Sistem bu programı daha da hızlı yüklenmek üzere önbellekte saklayacaktır. Web siteleri ayrıca daha hızlı tıklanmak için önbellekte saklanır.

Sinyal Modemleri

Tuhaf görünebilir, ancak gerçek sinyal modemleri SoC’ye entegre edilmiştir. Modemler, elektromanyetik sinyali, telefonunuzun veya mobil cihazınızın anlayabileceği bir dijital sinyale dönüştürmekten sorumludur. Modem, sunuculara veri gönderirken bunun tersini yapmaktan da sorumludur.

Görüntü İşleme Birimi (IPU)

IPU, bir kameradan gelen verilerin işlenmesinden sorumludur. Işık, görüntü sensörüne çarptığında, bu veriler dijital bir sinyale dönüştürülür ve SoC’ye gönderilir. Bu veriler daha sonra IPU tarafından işlenirken CPU diğer görevleri üstlenebilir.

Video Kodlayıcı

Cihazınızda video verileriniz varsa, görüntülenmesi için analog sinyale dönüştürülmesi gerekecektir. Video kodlayıcı, dijital sinyali alıp analog (ham elektrik) sinyaline dönüştürmekten sorumludur. Bu elektrik sinyali daha sonra ekranda ışığa dönüştürülür.

Cihaza bağlı olarak, SoC farklı bileşenlere sahip olabilir. Örneğin, bazı SoC’lerde entegre RAM bulunmazken, diğerlerinde NPU olarak bilinen bir bölüm bulunur. Sinir işleme birimi anlamına gelir ve yapay zeka ve makine öğrenimi ile ilgili görevleri yerine getirir.

SoC’lerin Geleceği

SoC’ler öncelikle mobil cihazlarda kullanılmıştır, ancak SoC teknolojisinde yeni bir devrimin eşiğindeyiz: SoC’ler tam masaüstü bilgisayarlara güç sağlar. SoC teknolojisi, Apple’ın en yeni MacBook’larından bazılarına güç sağlayan ARM tabanlı bir SoC olan M1 çipiyle örneklenen tam masaüstü yazılımını düzgün bir şekilde çalıştırabileceği bir noktaya geliyor.

Bilgisayarlara güç sağlamak için SoC’leri kullanmanın yararları vardır. Yerden tasarruf etmenin yanı sıra, güç verimliliği söz konusu olduğunda SoC’ler harikadır. Daha küçük yongalar genel olarak daha az enerji kullanır ve bu da dizüstü bilgisayarlar için daha iyi pil ömrü sağlar.

SoC’ler ayrıca büyük işlemciler kadar ısınmazlar. SoC’ler büyük işlemcilerden daha serin kalabildiğinden, cihazların, özellikle dizüstü bilgisayarların kullanımı daha rahat olacaktır. Sadece bu değil, hayran ihtiyacını da ortadan kaldıracaklar. İşlemcilerin ürettiği ısıyı uzaklaştırmak için fanlar bilgisayarlara ve oyun konsollarına konur. Fanların çıkarılması, cihazda daha fazla alan tasarrufuna ve daha fazla güç tasarrufuna yol açacaktır.