Cómo funciona: Los sistemas en un chip (SoC)

¿Qué es un sistema en un chip?

Desde los teléfonos inteligentes y las tabletas son ordenadores básicamente más pequeños, requieren más o menos los mismos componentes que vemos en equipos de sobremesa y portátiles con el fin de ofrecernos todas las cosas maravillosas que pueden hacer (apps, música y video juego, soporte juegos en 3D, funciones inalámbricas avanzadas, etc).

Pero los teléfonos inteligentes y las tabletas no ofrecen la misma cantidad de espacio interior como de escritorio y portátiles para los distintos componentes necesarios tales como la placa lógica, el procesador, la memoria RAM, la tarjeta gráfica, y otros. Esto significa que estas partes internas necesitan ser tan pequeño como sea posible, de modo que los fabricantes de dispositivos pueden utilizar el espacio restante para encajar el dispositivo con una duración de la batería de larga duración.

Gracias a las maravillas de la miniaturización, los fabricantes SoC, como Qualcomm, Nvidia o Texas Instruments, puede colocar algunos de esos componentes en un solo chip, el Sistema en un Chip que alimenta su teléfono inteligente amada.

¿Qué hay dentro de un SoC?

Ahora que sabemos lo que es un SoC es, vamos a echar un vistazo rápido a los componentes que se pueden encontrar en su interior. Eso sí, no todas las siguientes piezas se construyen en todas las diferentes SoC que vamos a mostrar más adelante, pero con el fin de comprender mejor cómo funciona un SoC, usted debe tener una idea general de lo que sucede en su interior:

• CPU - la unidad central de procesamiento, ya sea simple o múltiple núcleo, esto es lo que hace todo lo posible en el teléfono inteligente. La mayoría de los procesadores que se encuentran dentro de los SoC que vamos a mirar estarán basados ​​en tecnología ARM, pero más sobre esto más adelante
• Memoria - al igual que en un ordenador, se requiere memoria para realizar las diversas tareas de teléfonos inteligentes y las tabletas son capaces de hacer, y por lo tanto SoC vienen con diferentes arquitecturas de memoria a bordo
• GPU - la unidad de procesamiento gráfico es también un componente importante en el SoC, y es responsable de manejar los complejos juegos 3D en el smartphone o tabletas. Como se puede esperar, hay varias arquitecturas GPU disponibles por ahí, y vamos a avanzar en detalle en lo que sigue
• Northbridge - este es un componente que se encarga de las comunicaciones entre la CPU y otros componentes de la SoC incluyendo el Southbridge
• Southbrige - un segundo conjunto de chips normalmente se encuentra en los equipos que maneja varias funciones de E / S. En algunos casos el southbridge se puede encontrar en el SoC
• Radios móviles - algunos SoC también vienen con algunos módems de a bordo que se necesitan por los operadores móviles. Tal es el caso con el Snapdragon S4 de Qualcomm, que tiene un módem LTE integrado a bordo responsable de la conectividad 4G LTE
• Otras radios - algunos SoC también pueden tener otros componentes responsables de otros tipos de conectividad, incluyendo Wi-Fi, GPS / GLONASS o Bluetooth. De nuevo, el S4 es un buen ejemplo en este sentido.
• Otros circuitos

ARM vs Arquitectura CPU x86

A lo largo de este artículo podrás ver Mencionemos la tecnología ARM más de una vez, ya que los SoC utilizadas por los teléfonos inteligentes y tabletas Android actuales se construyen con esta arquitectura ARM. Entonces, ¿qué es exactamente ARM? MaximumPC comparte algunos detalles con respecto a los primeros días de ARM:

En un principio, la arquitectura ARM fue desarrollado específicamente para su uso en un PC los Arquímedes Acorn para ser precisos. En 1987, el Arquímedes llegó al mercado, impulsado por el procesador ARM2 con hasta 4 MB de RAM y un disco duro de 20 MB. Con sólo 30.000 transistores (menos de la mitad del Motorola 68000 de 68000), el ARM2 fue uno de los procesadores de 32 bits más simples de su tiempo. Esta cantidad de transistores inferior, junto con el reducido equipo conjunto de instrucciones (RISC), la arquitectura eficiente, permitió ARM2 a superar a menos de electricidad de 80.286, mientras que el consumo de Intel.

Lo importante a recordar es que ARM sigue siendo la opción preferida por los fabricantes SoC, como la arquitectura asegura un alto rendimiento a baja potencia, que es lo que los clientes están inconscientemente interesa.

El Intel 8086 CPU lanzado en 1978 fue un microprocesador de 16 bits que fue seguido por varios sucesores, cuyos nombres también terminó en "86." Por lo tanto, el término fue acuñado x86. Hoy en día la arquitectura x86 también incluye las CPU de 32 bits, que se pueden encontrar en varios ordenadores que puede que esté utilizando a diario. La desventaja de la arquitectura x86 en SoC móvil es que no son tan eficientes como el poder de CPU basado en ARM. Sólo Intel actualmente desarrolla un SoC basado en x86 para dispositivos móviles, la plataforma Atom Medfield.

Arquitecturas GPU

Los SoC que vamos a describir a continuación utilizan diversas tecnologías de GPU procedentes de diversas empresas. Verás GeForce, Adreno, ARM Malí, o PowerVR conseguir mencionado un par de veces así que aquí está lo que significan estos nombres:

• GeForce - producida por NVIDIA, estos son los bajos tarjetas gráficas de potencia ultra-se encuentran en Tegra 3 SoC
• Adreno - producido por Qualcomm, las GPU Adreno son parte del Snapdragon SoC fabricado por la misma empresa. Algunos Adreno GPU también se puede utilizar en las futuras Microsoft Windows 8 dispositivos.
• ARM Malí - como habrás adivinado, Malí GPU están diseñados por ARM y que están utilizando actualmente en varios diseños SoC Exynos incluyendo y NovaThor
• PowerVR - PowerVR es uno de los principales diseñadores de la GPU, cuya GPU se encuentran en diversas SoC incluyendo Medfield, NovaThor (diseños futuros), OMAP, e incluso de Apple Ax.

Variedades SoC

Hay varios SoC por ahí, de diferentes fabricantes que equipan a los dispositivos Android, desde teléfonos inteligentes a las tabletas, pero no son completamente similares. Echemos un vistazo a algunos de los más importantes para usted.

NVIDIA Tegra 3

También conocido como Kal-El, la serie NVIDIA Tegra 3 es una de las subfamilias SoC de la familia Tegra y es actualmente empleado por diversos dispositivos Android, incluyendo, pero no limitado a, el Asus Eee Pad Transformer Pad, el HTC One X (versión internacional), el Asus Transformer Pad 300, el Optimus 4X HD LG y otros. El rumoreado Google Nexus tableta informes, también vendrá con un Tegra 3 SoC a bordo.

Tegra 3 viene con una CPU de cuatro núcleos, pero lo interesante de esto es que en realidad tiene cinco núcleos. El diseño está destinado a optimizar el consumo de energía en varios estados de actividad del dispositivo y prolongar la vida útil de la batería. Cada núcleo es un chip Cortex A9 de ARM, pero el quinto, que está hecho de un proceso especial de bajo silicio poder, se limita a una velocidad óptima de 500MHz. Esto se debe a que se encargará sólo ciertas tareas, y sólo en ciertas situaciones. El núcleo compañero será utilizada por el dispositivo cuando está en modo de espera o cuando se trata de determinadas tareas que no requieren un procesamiento más rápido. Cuando el dispositivo está encendido (o dicho mejor en uso), los otros núcleos vienen a la vida y los usuarios pueden disfrutar de una gran experiencia de smartphone y tablet, con excelentes gráficos y la velocidad de procesamiento.

Además de la CPU, el Tegra 3 SoC también contiene la unidad de procesamiento de gráficos (GPU), northbrige, Southbridge, y controlador de memoria. El SoC soporta salida de video de hasta 2560 x 1600 de resolución y 1080p H.264 / codec de vídeo MPEG-4 AVC (grabación y reproducción de videos de alta calidad).

Qualcomm Snapdragon S4

Qualcomm es otro nombre importante cuando se trata de teléfonos inteligentes y tabletas (pero no sólo) como la empresa estadounidense es responsable de varias familias de SoC utilizados en varias generaciones de teléfonos inteligentes y tabletas Android. Desde Snapdragon S4 es el Qualcomm SoC utilizado por algunos de los dispositivos más recientes por ahí, vamos a centrar en él, pero tendremos que saber que el S4 fue precedida por otras generaciones SoC.

Snapdragon S4 tiene un procesador que es similar a la ARM Cortex-A15 de la CPU, pero construido de acuerdo a los propios diseño de Qualcomm. Además de la CPU, el Snapdragon S4 ofrece grabación de vídeo de alta definición y el apoyo a jugar y capacidades de la GPU Adreno integrados. Pero una de las cosas más interesantes sobre el S4 es que también contiene un módem con capacidades de radio requeridos por los teléfonos inteligentes y tabletas con circuitos celular.

En concreto, el S4 paquetes de un módem 4G LTE, lo que explica por qué varias compañías lanzaron sus dispositivos de gama alta con capacidad de cuatro núcleos en los mercados internacionales (utilizando varias soluciones SoC distintos del S4), pero cuando llegó al lanzamiento en Estados Unidos, que los reemplazó con el S4 para ofrecer apoyo 4G LTE, aunque sólo los paquetes de poderes de procesamiento de doble núcleo. El S4 también se encarga de Wi-Fi, GPS / GLONASS, y en la mayoría de los dispositivos Bluetooth.

Hay varias versiones Snapdragon S4 SoC, construidas tanto en la tecnología de 40nm y 28nm (menos es mejor ya que es más eficiente de la energía) y se utilizan en algunos dispositivos Android es posible que ya han oído hablar de, incluyendo el HTC One S, Asus Transformer Pad Infinity , norteamericano HTC uno X, HTC EVO 4G LTE, Sony Xperia S, América del Norte Samsung Galaxy S3, y otros.

Samsung Exynos 4 Quad

Como era de esperar, Samsung tiene su propia plataforma SoC, la familia Exynos. De los SoC, vamos a centrarse en su última incorporación, el Exynos 4 Quad, que ha encontrado en la versión internacional de su 2012 smartphone insignia, el Samsung Galaxy S3.

Exynos SoC también están basados ​​en arquitectura ARM, al igual que Tegra 3 y Snapdragon S4. El Exynos 4 Quad está construido con proceso de 32 nm de alta-K Metal Gate (HKMG) que está dispuesta a ofrecer "dos veces mejor rendimiento de la CPU", pero el consumo de energía 20% menor que el modelo anterior, que se utilizó en el Galaxy S II. Exynos 4 Quad paquetes de un 1,4 GHz ARM de cuatro núcleos de CPU Cortex-A9 y la ARM Mali-400 MP4 de cuatro núcleos de la GPU. El procesador es compatible con juegos 3D, multitarea rápido y grabación de vídeo HD y reproducción. El Exynos 4 Quad es utilizado en el Galaxy S3 (versión internacional) y en el Meizu MX Quad.

Las generaciones anteriores Exynos se pueden encontrar en el Galaxy S2, Galaxy Note, Galaxy Tab 7.7, Galaxy Tab 7.0 Plus, Galaxy S, Droid Charge, Exibit 4G, Infuse 4G, sino también en dispositivos que no son de Samsung como el Meizu MX y Meizu M9 .

Intel Medfield

Mientras que usted es probable encontrar diversos procesadores de Intel en todo tipo de computadoras de escritorio, laptops y notebooks, la compañía no ha hecho realmente una obra de teatro para el negocio móvil hasta que a principios de este año. Intel anunció en el CES 2012 que planea atacar el smartphone y la tableta de comercio móvil con su propia plataforma SoC, con nombre en código Medfield, que debe ser encontrado dentro de diversos dispositivos móviles en el futuro.

Hasta el momento, tenemos tres tales dispositivos anunciados, la Naranja San Diego (Santa Clara) la Lenovo K800, y el Lava Xolo X900. Intel anunció una asociación con Motorola (propiedad de Google) y estamos ciertamente curioso ver los primeros dispositivos Googlerola vengan con Intel circuitos a bordo.

Medfield SoC se construyen con tecnología de 32nm HKMG, al igual que el Exynos Quad Core 4 pero no está basado en la arquitectura ARM. En cambio, Intel confía en su propia tecnología x86 para hacer estos SoC. Medfield SoC puede ofrecer OEM un procesador de un solo núcleo 1.6-2GHz y SGX540 GPU PowerVR.

Texas Instruments OMAP 4

Si bien no son tan populares como Qualcomm o Nvidia SoC, la familia OMAP de Texas Instruments definitivamente debe ser tomado muy en serio. En caso OMAP suena familiar, es porque hemos visto este tipo de SoC equipar varios dispositivos Android en el pasado, incluyendo el Motorola Droid original que dio lugar a la revolución de Android, el Barnes Noble Nook de color y el Nook Simple, el Motorola Bravo, el Motorola Defy, el LG Optimus Negro, el Motorola Droid 2, la pantalla LCD de Samsung Galaxy S, sino también a dispositivos que no sean Android como el Palm Pre y Pre 2 o el Nokia N9.

La última familia TI OMAP SoC es el OMAPs cuarta generación, o OMAP 4, que se basa en una arquitectura basada en 45nm ARM de doble núcleo Cortex-A9. Hay varios SoC OMAP4, pero todos ellos ofrecerán gráficos PowerVR. La OMAP modelo 4 4470 cabe destacar, además de la CPU de doble núcleo, que tiene dos núcleos compañero Cortex-M3 que se supone que hacerse cargo de tareas más pequeñas para aumentar la eficiencia de energía, al igual que el quinto núcleo que se encuentra en el Tegra 3. El modelo 4470 también viene con grabación de vídeo HD 1080p y soporte de reproducción.

Éstos son algunos de los dispositivos Android que empacan TI OMAP 4 SoC: Motorola Atrix 2, Motorola Droid 3, Motorola Droid Bionic, Motorola Droid RAZR, Motorola Xyboard, algunos modelos de Samsung Galaxy S2, Amazon enciende el fuego, Barnes Noble Nook Tablet, Samsung Galaxy Tab 2 7.0, Samsung Galaxy Tab 2 10.1, Samsung Galaxy Nexus, LG Optimus 3D y LG Optimus Max. Sin embargo, un SoC OMAP 4 también se puede encontrar en el libro de jugadas BlackBerry por ejemplo.

ST-Ericsson NovaThor

La plataforma NovaThor SoC desarrollado por ST-Ericsson no es tan conocida en el negocio de telefonía móvil, a pesar de que ya tenemos ciertos dispositivos que dependen de este SoC incluyendo el Sony Xperia P, Sony Xperia U, Sony Xperia Sola, Samsung Galaxy Ace 2, Samsung Galaxy Beam y el HTC Sensation para China. Los SoC NovaThor utilizadas hasta ahora vienen con 1 GHz o procesadores de doble núcleo ARM Cortex-A9 1.2GHz, solo núcleo ARM Mali 400 GPU y soporte inalámbrico (GSM / EDGE / HSPA / HSPA +, dependiendo del modelo utilizado.) Actuales NovaThor SoC se construyen en la tecnología de proceso de 45 nm, aunque ST-Ericsson planea lanzar más modelos eficientes de energía que vendrán con / 28 la tecnología de semiconductores de 32 nm y que contará con velocidades de CPU más rápido, gráficos VR Poder y apoyo, incluso LTE.

Otros SoC

No podríamos hablar de sistemas en un chip sin mencionar lo la competición esta usando. Apple tiene su línea exclusiva de los chips AX (A4, A5 y A5X), que se han utilizado en todos sus dispositivos iOS comenzando con el iPad original. El buque insignia de Apple SoC es el A5X, que actualmente equipa el nuevo iPad, pero Apple se rumorea que está trabajando en un nuevo modelo, el A6, que va a encontrarse a bordo de los futuros dispositivos iOS.

¿Cuál es mejor para mí?

La pregunta obvia que puede tener es, ¿cuál de los SoC de arriba es mejor para mí? .

En caso de que usted está comprando uno de los últimos-gen tabletas y teléfonos inteligentes disponibles por ahí para Android, que seguramente empacar uno de los SoC mencionados anteriormente, entonces es muy probable que conseguir un rendimiento similar en todos los ámbitos. Claro, todos los fabricantes SoC defenderá su propia marca con palabras como "eficiencia energética", "alto rendimiento", "gráficos 3D", "video Full HD", pero todas estas plataformas de la competencia ofrecerán experiencias de usuario agradable en general, con pocas diferencias entre ellos . El hecho es que usted no debe comprar un nuevo dispositivo después de mirar sólo a las capacidades de SoC, pero debe tener en cuenta más factores como tecnología de pantalla, conectividad inalámbrica, rendimiento de la cámara, y el almacenamiento, con el fin de hacer una compra más informada.

Un ejemplo de ello es el Galaxy S3 americana que los paquetes de un procesador de doble núcleo, que forma parte del Snapdragon S4 SoC, en lugar del procesador de cuatro núcleos que se encuentra en el Exynos 4 Quad SoC. Esto se debe a la American Galaxy S3 se supone que debe ofrecer apoyo LTE, y es el SoC S4 que pasa a tener un módem LTE incluido, no el Exynos 4 Quad. Así, mientras que algunos compradores Galaxy S3 se quejan de no conseguir el poder de cuatro núcleos completa prometida por la versión internacional de la galaxia S3, todavía consiguen que el apoyo LTE preciosa, de una manera (con suerte) de energía-eficiente.

En caso de que usted quiere comprar un nuevo dispositivo Android de segunda mano / mayor, entonces usted debe prestar atención a su SoC y sus capacidades, y echa un vistazo a las comparaciones de rendimiento (pruebas de referencia) para ver cómo sus tarifas de dispositivos elegidos contra otros dispositivos.

Y no nos olvidemos de que todas las empresas mencionadas anteriormente ya están trabajando en próximos generación SoC, y no podemos esperar a ver lo que los teléfonos inteligentes y las tabletas del próximo año podrán hacerlo gracias a los nuevos componentes internos y sistemas operativos mejorados.