System on a Chip (SoC) là gì?

Mỗi người trong chúng ta hiện nay sở hữu rất nhiều thiết bị. Nhưng mọi người chỉ quan tâm đến việc chúng có hoạt động không, chứ chẳng mấy ai để tâm đến công nghệ đằng sau những thiêt bị này. Nhiều thiết bị chúng ta đang sử dụng hoạt động nhờ System on a Chip (SoC).

Những con chip nhỏ và tiết kiệm điện này đang cung cấp năng lượng cho hầu hết mọi thiết bị di động hiện nay, từ điện thoại thông minh đến máy tính bảng. Trong bài viết hôm nay, hãy cùng tìm hiểu về SoC và những thành phần tạo nên chúng.

SoC là gì?

Thuật ngữ SoC là viết tắt của System on a Chip. Chip này có tên như vậy bởi vì nó bao gồm nhiều thành phần tính toán thiết yếu, tất cả đều được nén vào một con chip. SoC chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị di động vì kích thước nhỏ và sử dụng ít điện năng.

Bắt đầu từ năm 1970, một số công ty đã cố gắng đưa nhiều thành phần vào một con chip để cung cấp năng lượng cho đồng hồ kỹ thuật số. Intel đã thành công trong việc thực hiện điều này với Microma Digital Watch vào năm 1974, được tạo ra SoC thực sự đầu tiên. Công ty đã tích hợp các chức năng thời gian và những bóng bán dẫn driver LCD vào một chip.

SoC thực sự phát triển vào những năm 80 và 90. Máy tính cá nhân đã trở nên phổ biến vào những năm 80 và chúng cần được cung cấp năng lượng bởi những con chip nhỏ hơn. Trong những năm 90, điện thoại di động sử dụng SoC và xu hướng đó tiếp tục cho tới ngày nay (điện thoại thông minh và máy tính bảng vấn đang sử dụng SoC).

• Tất cả những gì bạn cần biết về vi xử lý di động

Có gì trong một SoC?

Các thiết bị di động như điện thoại thông minh và máy tính bảng cần phải nhỏ gọn. Đây là lý do tại sao các SoC tồn tại. Các nhà sản xuất SoC lấy một số thành phần thiết yếu và nén chúng thành một con chip để tiết kiệm không gian. Có tất cả các thành phần tại cùng một vị trí giúp tiết kiệm một lượng lớn không gian so với việc đặt các bộ phận nằm rải rác khắp bo mạch chủ.

Vậy có những gì trên một SoC?

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Một trong những thành phần chính của SoC là CPU. CPU còn được gọi là bộ não của thiết bị. Điều này là do nó xử lý tất cả các tác vụ xử lý chính mà người dùng thực hiện trên thiết bị của mình. Giống như cách bộ não xử lý thông tin đến từ các giác quan, CPU xử lý thông tin đến từ RAM và bộ nhớ cache.

Bộ xử lý đồ họa (GPU)

GPU trong SoC hoạt động giống như CPU, chỉ khác là nó xử lý những thứ khác. CPU có thể xử lý mọi thứ từ code đến đồ họa, nhưng như vậy bộ phận này có quá nhiều việc. Để giảm bớt căng thẳng cho CPU, GPU chịu trách nhiệm xử lý thông tin đồ họa, tức là mọi thứ mà bạn nhìn thấy trên màn hình.

RAM

RAM là viết tắt của Random Access Memory (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên). RAM chứa dữ liệu cần được truy cập sau đó và tại vị trí đó. Máy tính đã từng phải truy cập dữ liệu trực tiếp từ các đơn vị lưu trữ vật lý của chúng, nhưng quá trình đó diễn ra rất chậm.

RAM khắc phục sự cố này với bộ nhớ đọc và ghi dữ liệu nhanh hơn nhiều so với bộ nhớ thông thường, thậm chí cả SSD. Khi dữ liệu được load vào RAM, CPU có thể dễ dàng truy cập và gọi lại dữ liệu hữu ích từ bộ nhớ cực nhanh.

Ví dụ, bạn cần mở một ứng dụng và ứng dụng nằm trên ổ cứng. Khi bạn mở nó, ứng dụng đó sẽ được load từ ổ cứng vào RAM để CPU có thể truy cập. Tùy thuộc vào những gì xảy ra trong ứng dụng, dữ liệu có thể được truy cập nhanh chóng để giữ cho mọi thứ diễn ra suôn sẻ. CPU load dữ liệu vào RAM mà nó cho rằng bạn có thể sử dụng, liên quan đến ứng dụng, tăng tốc độ truy xuất hơn nữa.

Cache

Mặc dù RAM là một khối bộ nhớ có thể được truy cập nhanh chóng, nhưng có một dạng bộ nhớ khác thậm chí còn nhanh hơn. Nó được gọi là cache của CPU. RAM chứa dữ liệu mà CPU cần sử dụng, nhưng nếu có thông tin được truy cập thường xuyên, nó sẽ được chuyển vào cache. Cache có thể gửi dữ liệu đến CPU nhanh hơn cả RAM.

Giả sử bạn mở một chương trình nhiều lần trong một khoảng thời gian ngắn. Hệ thống sẽ lưu trữ chương trình đó trong cache để được nó được load nhanh hơn. Các trang web cũng được lưu trữ trong bộ nhớ cache để được truy cập nhanh hơn.

Modem tín hiệu

Có vẻ kỳ quặc, nhưng các modem tín hiệu thực tế được tích hợp vào SoC. Các modem có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện từ thành tín hiệu kỹ thuật số mà điện thoại hoặc thiết bị di động có thể hiểu được. Modem cũng có nhiệm vụ thực hiện điều ngược lại khi chúng gửi dữ liệu đến các server (máy chủ).

Image Processing Unit (IPU)

IPU chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu đến từ camera. Khi ánh sáng chiếu vào cảm biến hình ảnh, dữ liệu đó sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số và gửi đến SoC. Dữ liệu đó sau đó được xử lý bởi IPU trong khi CPU có thể đảm nhận các tác vụ khác.

Trình mã hóa video

Nếu bạn có dữ liệu video trên thiết bị, dữ liệu đó sẽ cần được chuyển đổi thành tín hiệu analog để có thể xem được. Trình mã hóa video có nhiệm vụ lấy tín hiệu kỹ thuật số và chuyển đổi thành tín hiệu analog. Tín hiệu điện đó sau đó được chuyển thành ánh sáng trong màn hình.

Tùy thuộc vào thiết bị, SoC có thể có các thành phần khác nhau. Ví dụ, một số SoC không có RAM tích hợp, trong khi những SoC khác có một phần được gọi là NPU. NPU là viết tắt của Neural Processing Unit. Nó xử lý các tác vụ liên quan đến trí tuệ nhân tạo và Machine Learning.