Comment ça marche: les systèmes sur une puce (SoC)

Qu'est-ce qu'un système sur une puce?

Depuis smartphones et tablettes sont essentiellement des ordinateurs plus petits, ils nécessitent peu près les mêmes composants que nous voyons dans les ordinateurs de bureau et ordinateurs portables afin de nous offrir toutes les choses étonnantes qu'ils peuvent faire (applications, la musique et la lecture vidéo, support des jeux 3D, des fonctionnalités sans fil avancées, etc).

Mais les smartphones et tablettes ne proposent pas la même quantité d'espace interne de bureau et portables pour les différents composants nécessaires tels que la carte logique, le processeur, la RAM, la carte graphique, et d'autres. Cela signifie que ces pièces internes doivent être aussi faible que possible, de sorte que les fabricants de périphériques peuvent utiliser l'espace restant pour adapter le dispositif avec une durée de vie de la batterie longue durée.

Merci aux merveilles de miniaturisation, les fabricants de SoC, comme Qualcomm, Nvidia ou Texas Instruments, peut placer certains de ces composants sur une seule puce, le système sur une puce qui alimente votre smartphone bien-aimée.

Ce qui est à l'intérieur d'un SoC?

Maintenant que nous savons ce qui est un SoC, nous allons jeter un coup d'œil sur les composants qui peuvent être trouvés à l'intérieur. Ne vous méprenez pas, pas toutes les pièces suivantes sont construits dans tous les différents systèmes sur puce que nous allons vous montrer plus tard, mais dans le but de mieux comprendre comment fonctionne un SoC, vous devriez avoir une idée générale de ce qui se passe à l'intérieur:

• CPU - l'unité centrale de traitement, que ce soit simple ou multiple-core, voilà ce qui fait tout son possible sur votre smartphone. La plupart des processeurs trouvés à l'intérieur des systèmes sur puce que nous allons regarder seront basés sur la technologie ARM, mais plus sur cela plus tard
• Mémoire - tout comme dans un ordinateur, la mémoire est nécessaire pour effectuer les différentes tâches smartphone et tablettes sont capables, et donc SoC viennent avec diverses architectures de mémoire à bord
• GPU - l'unité de traitement graphique est également un élément important sur le SoC, et il est responsable de la gestion de ces jeux 3D complexes sur le smartphone ou tablettes. Comme vous pouvez vous attendre, il existe différentes architectures GPU disponibles là-bas, et nous allons faire avancer les détailler dans ce qui suit
• Northbridge - ce qui est un composant qui gère les communications entre le processeur et les autres composants de la SoC dont le southbridge
• Southbrige - un second chipset trouve habituellement sur les ordinateurs qui gère diverses fonctions d'E / S. Dans certains cas, le southbridge peut être trouvé sur le SoC
• Radios cellulaires - certains SoC viennent également avec certains modems à bord qui sont nécessaires par les opérateurs mobiles. Tel est le cas avec le Snapdragon S4 de Qualcomm, qui a un modem LTE embarqués à bord responsable de la connectivité 4G LTE
• Autres radios - certains SoC peuvent aussi avoir d'autres composants responsables pour d'autres types de connectivité, y compris Wi-Fi, GPS / GLONASS ou Bluetooth. Encore une fois, le S4 est un bon exemple à cet égard.
• Autres circuits

ARM vs CPU x86 architecture

Tout au long de cet article, vous verrez mentionnons la technologie ARM plus d'une fois, étant donné que les systèmes sur puce utilisés par les smartphones et tablettes Android actuelles sont construites en utilisant cette architecture ARM. Alors, quelle est exactement ARM? MaximumPC partage quelques détails concernant les premiers jours de ARM:

Au début, l'architecture ARM a été spécifiquement développé pour une utilisation dans un PC-Archimède Acorn pour être précis. En 1987, Archimède a frappé le marché, alimenté par le processeur ARM2 avec jusqu'à 4 Mo de RAM et un disque dur de 20 Mo. Avec seulement 30.000 transistors (moins de la moitié du Motorola 68000 de 68000), le ARM2 était l'un des plus simples processeurs 32 bits de son temps. Ce nombre de transistor inférieur, jumelé avec l'ordinateur réduit de jeu d'instructions (RISC) architecture efficace, a permis de surperformer ARM2 moins d'électricité de 80 286 tout en consommant Intel.

Ce qui est important à retenir est que ARM est toujours le choix préféré par les fabricants SoC, comme l'architecture assure la haute performance à faible puissance, qui est ce que les clients sont inconsciemment intéresse.

L'Intel 8086 CPU lancé en 1978 était un microprocesseur 16 bits qui a été suivie de plusieurs successeurs dont les noms également terminé dans "86." Ainsi, le terme a été inventé x86. Aujourd'hui, l'architecture x86 comprend également les processeurs 32 bits, qui peuvent être trouvés dans différents ordinateurs que vous utilisez peut-être sur une base quotidienne. L'inconvénient de l'architecture x86 dans SoC mobile est qu'ils ne sont pas aussi efficaces que la puissance CPU base d'ARM. Seulement Intel développe actuellement un SoC x86 pour les appareils mobiles, la plate-forme Atom Medfield.

Architectures GPU

Les systèmes sur puce que nous allons décrire ci-dessous utilisent à diverses technologies GPU provenant de diverses entreprises. Vous verrez GeForce, Adreno, ARM Mali, ou PowerVR se mentionné à quelques reprises alors voici ce que signifient ces noms:

• GeForce - produite par NVIDIA, ce sont les cartes ultra faibles graphiques électriques trouvés sur SoC Tegra 3
• Adreno - produite par Qualcomm, les GPU Adreno font partie du SoC Snapdragon faite par la même société. Certains Adreno GPU peut également être utilisé sur les futures Microsoft Windows 8 appareils.
• ARM Mali - comme vous l'aurez deviné, le Mali GPU sont conçus par ARM et ils sont actuellement utilisée sur différentes conceptions SoC Exynos compris et NovaThor
• PowerVR - PowerVR est un des designers de premier plan, dont le GPU GPU se trouvent sur différents systèmes sur puce Medfield y compris, NovaThor (Les conceptions futures), OMAP, et même Apple Ax.

Variétés de SoC

Il existe différents SoC là-bas, de différents fabricants qui équipent les appareils Android, de smartphones, de tablettes, mais ils ne sont pas tout à fait semblable. Jetons un oeil à certains des plus importants pour vous.

NVIDIA Tegra 3

Aussi connu sous le nom de Kal-El, la série NVIDIA Tegra 3 est l'un des sous-familles SoC de la famille Tegra et il est actuellement employé par divers appareils Android, y compris, mais sans s'y limiter, l'Asus Eee Pad Transformer Pad, HTC One X (version internationale), le Asus Transformer Pad 300, Le LG Optimus 4X HD et autres. La rumeur Google Nexus comprimé aurait également venir avec un SoC Tegra 3 à bord.

Tegra 3 est livré avec un processeur quad-core, mais ce qui est intéressant à ce sujet est qu'il a fait cinq noyaux. La conception vise à optimiser la consommation d'énergie dans divers états d'activité de l'appareil et de prolonger la vie de la batterie. Chaque noyau est une puce ARM Cortex A9, mais le cinquième, qui est faite d'un procédé spécial de silicium de faible puissance, est limitée à une vitesse optimale de 500 MHz. En effet, il va gérer seuls certaines tâches, et seulement dans certaines situations. Le noyau compagnon sera utilisé par l'appareil en mode veille ou lorsque le traitement de certaines tâches qui ne nécessitent pas un traitement plus rapide. Lorsque l'appareil est allumé (ou mieux dit dans l'utilisation), les autres noyaux viennent à la vie et les utilisateurs peuvent profiter d'un grand smartphone et tablette expérience, avec de superbes graphismes et la vitesse de traitement.

En plus de la CPU, le SoC Tegra 3 contient également l'unité de traitement graphique (GPU), northbrige, southbridge, et le contrôleur de mémoire. Le SoC supporte la sortie vidéo jusqu'à / codec 2560 x 1600 de résolution et 1080p H.264 MPEG-4 AVC (enregistrement et lecture de vidéos haute qualité).

Qualcomm Snapdragon S4

Qualcomm est un autre nom important quand il vient à smartphones et tablettes (mais pas seulement) que la société américaine est responsable de diverses familles de systèmes sur puce utilisés dans diverses générations de smartphones et tablettes Android. Depuis Snapdragon S4 est le SoC Qualcomm utilisé par certains des dispositifs les plus récents là-bas, nous allons concentrer sur elle, mais vous aurez à savoir que le S4 a été précédée par d'autres générations de SoC.

Snapdragon S4 dispose d'un processeur qui est similaire à l'ARM Cortex-A15 CPU, mais construit selon la conception propre de Qualcomm. En plus de la CPU, le Snapdragon S4 offre l'enregistrement vidéo HD et le soutien à jouer et les capacités Adreno GPU intégrés. Mais l'une des choses les plus intéressantes sur la S4 est qu'il offre également un modem avec des capacités de radio nécessaires par les smartphones et les tablettes avec circuits cellulaires.

Plus précisément, le S4 emballe un modem 4G LTE, ce qui explique pourquoi plusieurs compagnies ont lancé leurs appareils haut de gamme avec des capacités quad-core sur les marchés internationaux (en utilisant diverses solutions SoC autres que le S4), mais quand il est venu au lancement US, ils pour les remplacer par le S4 à offrir un soutien 4G LTE, même si il emballe seulement puissances de traitement dual-core. Le S4 gère également une connexion Wi-Fi, GPS / GLONASS, et la plupart des appareils Bluetooth.

Il existe différentes versions S4 Snapdragon SoC, construit à la fois sur la technologie 40nm et 28nm (inférieur est préférable, car il est plus efficace de l'énergie) et ils sont utilisés dans certains appareils Android que vous avez peut-être déjà entendu parler, y compris le HTC One S, Asus Transformer Pad Infinity , Nord-américaine HTC One X, HTC EVO 4G LTE, Sony Xperia S, Amérique du Nord Samsung Galaxy S3, et d'autres.

Samsung Exynos 4 Quad

Comme on pouvait s'y attendre, Samsung dispose de sa propre plate-forme SoC, la famille Exynos. De ces systèmes sur puce, nous allons nous concentrer sur son dernier ajout, l'Exynos 4 Quad, que l'on retrouve sur la version internationale de son produit phare Smartphone 2012, le Samsung Galaxy S3.

Exynos SoC sont également basés sur l'architecture ARM, tout comme Tegra 3 et S4 Snapdragon. L'Exynos 4 Quad est construit avec 32 nm High-K Métal Gate (HKMG) processus qui est prêt à offrir "deux fois mieux les performances du processeur», mais la consommation d'énergie de 20% inférieure à celle du modèle précédent, qui a été utilisé dans le Galaxy S II. Exynos 4 Quad emballe un 1.4GHz Quad-core ARM Cortex-A9 ARM CPU et le Mali-400 MP4 quad-core GPU. Le processeur supporte les jeux en 3D, le multitâche rapide et enregistrement vidéo HD et la lecture. L'Exynos 4 Quad est utilisé dans le Galaxy S3 (version internationale) et dans le Meizu MX Quad.

Les générations précédentes Exynos peuvent être trouvés dans le Galaxy S2, Galaxy Note, Galaxy Tab 7.7, Galaxy Tab 7.0 Plus, Galaxy S, Droid Charge, Exibit 4G, Infuse 4G, mais aussi chez les non-Samsung dispositifs tels que le Meizu MX et M9 Meizu .

Intel Medfield

Alors que vous êtes susceptible de trouver différents processeurs Intel dans toutes sortes d'ordinateurs de bureau, ordinateurs portables et les ordinateurs portables, la société n'a pas vraiment fait un jeu pour l'activité mobile jusqu'au début de cette année. Intel a annoncé au CES 2012 qu'il envisageait d'attaquer le smartphone et l'activité mobile de tablette avec sa propre plateforme de SoC, nom de code Medfield, qui devrait être trouvé à l'intérieur de divers dispositifs mobiles dans le futur.

Jusqu'à présent, nous avons trois de tels dispositifs ont annoncé, le Orange San Diego (Santa Clara), le Lenovo K800, et le Lava Xolo X900. Intel a annoncé un partenariat avec Motorola (propriété de Google) et nous sommes certainement curieuse de voir les premiers appareils Googlerola à venir avec des circuits Intel à bord.

Medfield SoC sont construits avec la technologie 32nm HKMG, tout comme l'Exynos Quad 4 core, mais il est pas basé sur l'architecture ARM. Au lieu de cela, Intel compte sur sa propre technologie x86 pour rendre ces systèmes sur puce. Medfield SoC peut offrir aux OEM un processeur single-core 1.6-2GHz et SGX540 GPU PowerVR.

Texas Instruments OMAP 4

Alors qu'ils ne sont pas aussi populaire que Qualcomm ou NVIDIA SoC, la famille OMAP de Texas Instruments devrait certainement être prise très au sérieux. En cas OMAP semble familier, qui est parce que nous avons vu ces SoC équipent différents appareils Android dans le passé, y compris l'original Motorola Droid qui a engendré la révolution Android, Barnes Noble Nook Color et Nook Simple, le Motorola Bravo, le Motorola Defy, le LG Optimus Black, le Motorola Droid 2, l'écran LCD Samsung Galaxy S, mais également des dispositifs non-Android comme le Palm Pre et Pre 2 ou le Nokia N9.

La dernière famille TI OMAP SoC est les OMAPs de quatrième génération, ou OMAP 4, qui repose sur une architecture à base de 45nm-dual-core ARM Cortex-A9. Il existe différents SoC OMAP4, mais chacun d'entre eux offriront graphiques PowerVR. L'OMAP 4 4470 modèle se distingue, en plus de la CPU dual-core, il a deux noyaux compagnon Cortex-M3 qui sont censés prendre en charge les petites tâches pour accroître l'efficacité de puissance, tout comme le cinquième noyau trouvé sur le Tegra 3. Le modèle 4470 est également livré avec 1080p enregistrement et charge la lecture vidéo HD.

Voici quelques appareils Android qui emballent TI OMAP 4 socs: Motorola Atrix 2, Motorola Droid 3, Motorola Droid Bionic, Motorola Droid RAZR, Motorola Xyboard, certains modèles Samsung Galaxy S2, Amazon Kindle Fire, Barnes Noble Nook Tablet, Samsung Galaxy Tab 2 7.0, Samsung Galaxy Tab 2 10.1, Samsung Galaxy Nexus, le LG Optimus 3D et le LG Optimus Max. Mais un OMAP 4 SoC peut également être consultée sur le PlayBook de BlackBerry par exemple.

ST-Ericsson NovaThor

La plate-forme NovaThor SoC développée par ST-Ericsson est pas connue dans l'entreprise mobile, même si nous avons déjà certains dispositifs qui dépendent de ce SoC y compris le Sony Xperia P, Sony Xperia U, Sony Xperia Sola, Samsung Galaxy Ace 2, Samsung Galaxy Beam et le HTC Sensation pour la Chine. Les SoC NovaThor utilisés jusqu'à présent sont livrés avec 1 GHz ou 1.2GHz dual-core ARM Cortex-A9, seul bras de base Mali 400 GPU, et le soutien sans fil (GSM / EDGE / HSPA / HSPA +, selon le modèle utilisé). Actuelles NovaThor SoC sont construits sur la technologie 45nm, bien que ST-Ericsson prévoit de lancer des modèles plus économes en énergie qui viendront avec 32nm / 28 la technologie de semi-conducteur et qui mettra en vedette des vitesses plus rapides de la CPU, la puissance graphique de Vr et même de soutien LTE.

Autres SoC

Nous ne pouvions pas parler de systèmes sur une puce sans mentionner ce que la compétition utilise. Apple a sa gamme exclusive de puces AX (A4, A5 et A5X), qui ont été utilisés sur tous ses appareils iOS à partir de l'iPad original. Le produit phare d'Apple est le SoC A5X, qui équipe actuellement le nouvel iPad, mais Apple est répandu pour travailler sur un nouveau modèle, le A6, qui va être trouvé à bord des futurs appareils iOS.

Lequel est le meilleur pour moi?

La question évidente est que vous pouvez avoir, laquelle des SoC ci-dessus est le mieux pour moi? .

Dans le cas où vous achetez l'un des derniers-gen tablettes et smartphones Android disponibles là-bas, qui va sûrement emballer un des SoC mentionnés ci-dessus, alors vous êtes susceptible d'obtenir une performance similaire à travers le conseil d'administration. Bien sûr, chaque fabricant de SoC va défendre sa propre marque avec des mots comme "l'efficacité énergétique", "haute performance", "graphiques 3D», «full HD vidéo," mais toutes ces plates-formes concurrentes offrent des expériences utilisateur agréable dans l'ensemble avec quelques différences entre eux . Le fait demeure que vous ne devriez pas acheter un nouvel appareil après ne regardant que les capacités SoC, mais vous devriez considérer plusieurs facteurs comme technologie d'affichage, la connectivité sans fil, les performances de la caméra, et le stockage, dans le but de faire un achat plus éclairées.

Un exemple est l'American Galaxy S3 qui emballe un processeur dual-core, une partie du SoC Snapdragon S4, la place du processeur quad-core que l'on retrouve sur le Exynos 4 Quad SoC. Ceci est parce que l'Amérique du Galaxy S3 est censé offrir un soutien LTE, et il est le SoC S4 qui arrive à avoir un modem LTE inclus, pas le Exynos 4 Quad. Ainsi, alors que certains acheteurs Galaxy S3 se plaignent de ne pas obtenir la pleine puissance quad-core promis par la version internationale Galaxy S3, ils obtiennent encore que le soutien LTE précieux, d'une manière (on l'espère) de puissance efficace.

Dans le cas où vous voulez acheter un appareil Android une nouvelle / seconde main âgés, alors vous devez faire attention à son SoC et de ses capacités, et de vérifier les comparaisons de performance (benchmarks) pour voir comment vos tarifs de dispositif choisi contre d'autres dispositifs.

Et il ne faut pas oublier que toutes les entreprises mentionnées ci-dessus travaillent déjà sur next-gen SoC, et nous ne pouvons pas attendre de voir ce que les smartphones et les tablettes de l'année prochaine seront en mesure de le faire grâce à de nouveaux composants internes et les systèmes d'exploitation améliorées.