LXF168:Что за шту­ка

Подписка на печатную версию Весь 2015 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Подписка на электронную версию Весь 2015 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Подшивки старых номеров журнала (печатные версии) Весь 2014 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Что за штука...System On A Chip

Ша­шанк Шар­ма рас­ска­жет о микроскопической тех­но­ло­гии, ле­жа­щей в осно­ве Raspberry Pi.

В

А я-то ду­маю, где же я слы­шал этот тер­мин. Конеч­но, Raspberry Pi!

О

Точ­но. В осно­ве Raspberry Pi – дей­ст­ви­тель­но System on a Chip, «сис­те­ма на кри­стал­ле», SoC, от Broadcom BCM2835.

В

Яс­но. Но что это, соб­ст­вен­но, за сис­те­ма такая?

О

В са­мом ши­ро­ком смыс­ле, это мик­ро­чип со все­ми ком­понен­та­ми, необ­хо­ди­мы­ми для ра­бо­ты сис­те­мы. В слу­чае RPi, чип Broadcom вклю­ча­ет про­цес­сор ARM, с час­то­той 700 МГц, и гра­фи­че­­ский уско­ри­тель Videocore 4.

В

Ми­ну­точ­ку! И что, все SoC настолько ма­ло­мощ­ные?

О

Во­все нет. Про­сто у RPi не те при­ори­те­ты, что у дру­гих по­доб­ных уст­ройств. На са­мом де­ле, но­вые SoC под­дер­жи­ва­ют мно­го­ядер­ные про­цес­со­ры.

В

Как и моя ма­те­рин­ская пла­та. Что же тогда осо­бен­но­го в SoC?

О

Во-пер­вых, на ма­те­рин­ской пла­те ком­по­ненты на­хо­дят­ся на раз­ных чи­пах. От­дель­но цен­траль­ный про­цес­сор, от­дель­но гра­фи­че­­ский, па­мять и т. д. А в System on a Chip они со­вме­ще­ны в одном чипе, раз­ме­ром не превышающем обыч­ный про­цес­со­р.

В

А! Значит, именно по­этому RPi получился таким миниа­тюр­ным?

О

Совершен­но верно! Сис­те­ме тре­бу­ет­ся мно­же­ст­во аппаратных ком­понен­тов, и в то время как в корпусе обыч­ного ПК доста­точно мес­та, что­бы все их прис­троить, на уст­рой­ст­ве вро­де RPi это бы­ло бы про­сто невоз­можно. С System on a Chip мы по­лу­ча­ем мощ­ные ма­ши­ны го­раз­до ком­пактнее, не боль­ше смарт­фона, да еще и с ак­ку­­му­ля­то­ром.

В

И это еще од­но пре­иму­ще­ст­во, да? Та­ким уст­рой­ст­вам не нуж­на боль­шая мощ­ность.

О

Вер­но – бла­го­да­ря очень плот­ной ин­те­гра­ции ком­понен­тов, что по­зво­ля­ет обой­тись без лишних про­во­дов, а зна­чит, до­бить­ся боль­шей эф­фек­тив­но­сти. Возь­ми­те тот же RPi, ко­то­рый по­треб­ля­ет все­го 5 В че­рез MicroUSB ти­па B. Соб­ст­вен­но, я свой за­пи­тал че­рез за­рядник для смарт­фо­на!

В

А по­ми­мо RPi и смарт­фо­нов, в ка­ких еще уст­рой­ст­вах ис­поль­зу­ет­ся SoC?

О

Ес­ли уст­рой­ст­во уме­ща­ет­ся в ру­ке и ра­бо­тает на ак­ку­му­ля­то­ре, ве­ли­ки шан­сы, что это System on a Chip. Так что, по­ми­мо смарт­фо­нов, эта тех­но­ло­гия ис­поль­зу­ет­ся и в план­ше­тах. По фак­ту, боль­шин­ст­во са­мых по­пу­ляр­ных на­ла­донников Android ра­бо­та­ет на SoC – Nvidia Tegra 3 и Qualcom Snapdragon. Она же станет осно­вой и для Microsoft Surface Tab.

В

По­тря­саю­ще! Го­во­ря о RPi и чи­пе Broadcom, вы упо­мя­ну­ли толь­ко про­цес­со­ры. А где же па­мять?

О

Ну, во вто­рой вер­сии RPi име­ет­ся 512-МБ SDRAM, раз­ме­ще­нное непо­сред­ст­вен­но на чи­пе Broadcom, по­сред­ст­вом тех­но­ло­гии па­кет-на-па­ке­те [package-on-package], или PoP.

В

PoP? Зву­чит как бы­ст­рая и де­ше­вая за­плат­ка для про­те­каю­щей кры­ши.

О

Ва­ша до­гад­ка бли­же к истине, чем вы ду­маете, по крайней ме­ре, в плане бы­ст­ро­ты и эко­но­мич­но­сти. Иногда соз­да­вать SoC спе­ци­аль­но для неко­то­рых ти­пов уст­ройств про­сто неце­ле­со­об­раз­но. На неболь­ших сис­те­мах, та­ких как RPi и дру­гих по­пу­ляр­ных от­кры­тых про­дук­тах, вро­де BeagleBoard, про­из­во­ди­те­ли эко­но­мят ме­сто (и день­ги), над­страи­вая мно­же­ст­во чи­пов или «па­ке­тов», как они пред­по­чи­та­ют их на­зы­вать, друг на дру­га.

В

Ну они же их не про­сто склеи­ва­ют, я по­ла­гаю?

О

В чи­пах SoC ис­поль­зу­ет­ся тех­но­ло­гия по­верх­но­ст­но­го мон­та­жа, из­вест­ная как кор­пус BGA. Под­сое­ди­ня­ют­ся они при по­мо­щи ма­лень­ких ша­ри­ков, рас­по­ло­жен­ных снизу и свер­ху. Раз­ра­бот­чи­ки при­паи­ва­ют нижние, что­бы под­сое­динить чип к пла­те, а верхние ис­поль­зу­ют­ся для под­клю­чения па­мя­ти. Это да­ет боль­ше воз­мож­но­стей, по­сколь­ку по­зво­ля­ет уста­нав­ли­вать па­ке­ты раз­ных про­из­во­ди­те­лей. Так, на неко­то­рых пла­тах RPi сто­ит па­мять Hynix, а на дру­гих – Samsung.

В

ОК. То есть в SoC нет своей собственной па­мя­ти?

О

Нет, это­го я не го­во­рил. Не все SoC уст­рое­ны оди­на­ко­во. Не­ко­то­рые вклю­ча­ют боль­ше ком­понен­тов, за счет все той же тех­но­ло­гии PoP. Все за­ви­сит от функ­цио­наль­но­го на­зна­чения уст­рой­ст­ва.

В

Что же еще может обнаружиться в SoC?

О

По­ми­мо цен­траль­но­го и гра­фи­че­­ско­­го про­цес­со­ра и па­мя­ти, SoC мо­жет вклю­чать так­же Northbridge, кон­трол­лер, осу­ще­ст­в­ляю­щий взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду про­цес­со­ром и дру­ги­ми ком­понен­та­ми SoC. В неко­то­рых есть еще и Southbridge, кон­трол­лер функ­ций вво­да-вы­во­да. А в лю­бой SoC, пред­на­зна­чен­ной для ком­муника­ции, бу­дет так­же со­то­вый и про­чие при­емники для 4G, Bluetooth или Wi-Fi под­клю­чений.

В

Про­дол­жая те­му: мо­гут ли в SoC ис­поль­зо­вать­ся про­цес­со­ры ARM?

О

Мо­гут. Да в боль­шин­ст­ве SoC про­цес­сор ARM бу­дет по умол­чанию. Это для SoC пред­поч­ти­тель­ный ва­ри­ант, ведь их ар­хи­тек­ту­ра обес­пе­чи­ва­ет вы­со­кую про­из­во­ди­тель­ность при низ­ком энер­го­по­треб­лении, что де­ла­ет их иде­аль­ным ре­шением для мо­биль­ных плат­форм. Ар­хи­тек­ту­ра x86, столь по­пу­ляр­ная в на­столь­ных сис­те­мах, на­про­тив, про­иг­ры­ва­ет в энер­го­эф­фек­тив­но­сти.

В

Вы хотите сказать, что су­ще­ст­ву­ют еще и SoC на x86?

О

Един­ст­вен­ным про­из­во­ди­те­лем мо­биль­ных уст­ройств с та­кой тех­но­ло­ги­ей яв­ля­ет­ся Intel. На­зы­ва­ет­ся она Atom Medfield. И впер­вые бы­ла ис­поль­зо­ва­на в смарт­фоне IntelAZ210, в Ве­ли­ко­бри­тании из­вест­ном как Orange San Diego.

В

Ес­ли SoC бо­лее ком­пакт­ные и менее энер­го­ем­кие, по­че­му они не при­ме­ня­ют­ся во­об­ще вез­де?

О

Хо­ро­ший во­прос. Как бы ни бы­ли достойны эти сис­те­мы, их пре­иму­ще­ст­ва то­же име­ют свою це­ну. Из-за сво­ей плот­ной ин­те­гра­ции они ли­ше­ны гиб­ко­сти, необ­хо­ди­мой на на­столь­ном ПК или но­ут­бу­ке. Ведь на ПК вы мо­же­те по­ста­вить дру­гой про­цес­сор или гра­фи­че­­ский уско­ри­тель, мо­же­те уве­ли­чить па­мять, а на смарт­фоне – нет.

В

Прие­ха­ли. Зна­чит, SoC не вый­дет за пре­де­лы мо­биль­ной сфе­ры?

О

Па­ру лет на­зад все так и ду­ма­ли, но уже перестали. Тра­ди­ци­он­ные про­цес­со­ры бе­рут при­мер с SoC, со­вме­щая кон­трол­лер па­мя­ти, ши­ну PCI Express и гра­фи­че­­ский про­цес­сор в од­ном чи­пе. Глав­ные при­ме­ры – Llano от AMD и Valley View от Intel. А мо­биль­ные SoC ста­но­вят­ся все мощнее, при­мер – Samsung Exynos 5, осно­ва план­ше­та Google Nexus 10, а так­же по­следнего по­ко­ления Samsung Chromebook.

В

Ого! А раз в Chromebook ис­поль­зу­ет­ся Chrome OS на осно­ве Linux, зна­чит, все сис­те­мы SoC то­же его под­дер­жи­ва­ют?

О

Ну, этот во­прос чре­ват дол­ги­ми по­яснения­ми. Как я уже ска­зал, в боль­шин­ст­ве SoC ис­поль­зу­ют­ся про­цес­со­ры ARM, и мно­гие из этих уст­ройств, та­кие как смарт­фо­ны Android, план­ше­ты и RPi, ра­бо­та­ют на Linux. Но это не ка­кая-то универ­саль­ная вер­сия Linux. На всех этих уст­рой­ст­вах они немно­го от­ли­ча­ют­ся. На са­мом де­ле, под­держ­ка раз­лич­ных SoC на осно­ве ARM – это для раз­ра­бот­чи­ков Linux ог­ром­ный труд. По неко­то­рым дан­ным, ка­ж­дый ре­лиз яд­ра име­ет бо­лее 70000 но­вых строк ARM-ко­да, по сравнению с при­мер­но 5000 для плат­форм х86! Тем не менее, на­чи­ная с Linux Kernel 3.7, раз­лич­ные ARM SoC плат­фор­мы бу­дут иметь еди­ную вер­сию яд­ра.

В

То есть в бли­жай­шем бу­ду­щем я смо­гу уста­но­вить свой лю­би­мый ди­ст­ри­бу­тив Linux на лю­бое уст­рой­ст­во ARM, так?

О

По крайней ме­ре, мы к это­му стре­мим­ся. Наи­более по­пу­ляр­ные уст­рой­ст­ва ARM SoC на Linux – RPi и Chromebook. На по­следний неко­торые умуд­ря­ют­ся да­же уста­но­вить Chrome OS, па­рал­лель­но с пол­но­функ­цио­наль­ной Ubuntu или Fedora.

В

Не устаю твер­дить друзь­ям, что мо­биль­ные уст­рой­ст­ва — это бу­ду­щее ком­пь­ю­те­ров. По-ви­ди­мо­му, SoC — то­же.

О

Без со­мнения, но обыч­ным про­цес­со­рам то­же всегда бу­дет ме­сто на рын­ке, в тех сфе­рах, где энер­го­по­треб­ление и раз­ме­ры уст­рой­ст­ва не столь важ­ны. Ска­жем, вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ный сер­вер или су­пер­ком­пь­ю­тер. |