چیپست، SoC؛ معماری و پردازنده در گوشی‌ های هوشمند

گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و انبوهی از گجت‌ها، از چیپ‌ست یا واحد SoC به عنوان مغز و اصلی‌ترین عضو برای انجام تمامی عملکردها استفاده می‌کند. اما این SoC چیست، چیپ‌ست‌ها چه انواعی دارند و پردازنده کجاست؟ در ادامه با ما همراه باشید.

تا به حال به این فکر کرده‌‎اید که SoC چیست و مخفف چه کلمه‌ای است؟ برای جواب دادن به این سوال‌ها ما یک راهنمای کامل برای شما آماده کرده‌ایم تا SoC در گوشی‌های هوشمند را بهتر بشناسیم. در جواب کوتاه، باید گفت که SoC آن قسمتی از پردازنده است که وظیفه اتصال، محاسبه و حتی خلق تصاویر را روی صفحه گوشی شما دارد.

اس او سی یا System on a Chip یک بخش مرکزی از هر گوشی هوشمند است. البته به جز گوشی‌های هوشمند، در خیلی از تکنولوژی‌های دیگر نیز این عبارت به گوش‌تان می‌خورد. هدف این مقاله این است تا SoC و وضعیت فعلی پردازنده‌های موبایلی را بهتر بشناسیم.

هدف اصلی این است که شما به عنوان یک کاربر از این اطلاعات استفاده کنید تا بهتر گوشی بعدی‌تان را بر اساس مشخصات پردازنده‌اش انتخاب کنید. بنابراین نگران این نباشید که اطلاعات خیلی پیچیده تکنولوژی را در این مقاله بخوانید که به کارتان نمی‌آیند.

 

آیا پردازنده، SoC و چیپست یک چیز است؟

معمولا خوره‌های تکنولوژی برای گوشی‌های تلفن همراه از عبارت «پردازنده» زیاد استفاده می‌کنند. در ادامه اما به شما می‌گویند که چیپ‌ست یا SoC عبارت یا تعریف بهتری است.

در انتها چیزی که باید بدانید این است که پردازنده، SoC و چیپ‌ست یک گوشی (در اکثر موارد) اشاره به یک واحد در دستگاه شما دارد، حتی با این که این سه عبارت با هم فرق دارند.

پردازنده به طور کلی برای مرکز پردازشی دستگاه شما روی کامپیوترهای دسکتاپ شناخته می‌شود. SoCهای مدرن هم CPU یا پردازنده دارند اما این فقط یکی از بخش‌های SoC محسوب می‌شود. بنابراین جواب شما این است: با این که SoC و پردازنده با هم فرق دارند، در طول زمان این که SoC یا پردازنده یا چیپ‌ست در یک گوشی به جای هم استفاده شوند، مورد قبول قرار گرفته، حتی با این که می‌تواند گیج‌کننده باشد.

اگر SoC همان پردازنده نیست، پس چه چیزی است؟

دقیق‌ترین جوابی که ممکن است در این باره بگیرید این است که SoC با مغز در بدن انسان برابری می‌کند. البته که ما با این موضوع مخالفیم. جواب دقیق‌تر این است که برای تعریف SoC نباید مغز انسان را در نظر بگیریم، بلکه سر انسان تعریف بهتری است. بله درست خواندید! می‌دانیم که این مثال کمی خنده‌دار است اما جواب واضح‌تر همین است و بهتر است تا مغز داخل سر را پردازنده بنامیم.

درست مثل سر انسان که قسمت‌های مختلفی مثل مغز داخل آن قرار گرفته‌اند، SoC هم چنین کاربردی دارد و قطعات مختلفی را شامل می‌شود. خیلی از این بخش‌ها کمک می‌کنند تا مغز عملکرد بهتری داشته باشد و بهتر عمل کند. در تصویر پایین خیلی خوب این موضوع توضیح داده شده است:

همچنین می‌توانید SoC را مهم‌ترین و حیاتی‌ترین بخش یک اسمارت فون فرض کنید. این قسمت به عنوان یک واحد تنها عمل می‌کند و برای انجام تسک‌های مختلف در گوشی شما طراحی شده است؛ می‌خواهد جواب دادن به یک پیام یا تماس ساده باشد یا عکس گرفتن.

معماری ARM چیست؟

نام دیگری که معمولا در هنگام جستجوی گوشی‌های هوشمند به گوش‌تان می‌خورد، معماری ARM است. چیزی که باید درباره ARM بدانید این است که یک شرکت انگلیسی است که لایسنس ARM را در کنار طراحی کلی CPUها در اختیار دارد که هر شرکتی SoC می‌سازد، از آن استفاده می‌کند. مهم نیست که چه برندی از چه گوشی‌ای را استفاده می‌کنید و چه SoC در آن استفاده شده، همیشه معماری ARM در آن به کار رفته است.

معمولا وقتی درباره ARM بیشتر می‌شونید که مقاله‌های هنگام عرضه گوشی‌های جدید را می‌خوانید، مخصوصا که بخش مربوط به جزئیات SoC را مطالعه کنید.

برای مثال این مقاله‌ها به طور خاص اشاره می‌کنند که چه نوع ARM Cortexای برای یک SoC خاص استفاده می‌شود. همچنین لازم به ذکر است که اکثر سازنده‌های SoCها مثل اپل، کوالکام، مدیاتک، هوآوی و یونیساک، SoCها را در زمین خودشان نمی‌سازند و در عوض آن را به شرکت‌های خارجی اوت سورس می‌کنند مثل TSMC و Global Foundries و SMIC.

تنها SoCساز دنیا که در زمین خودش آن را تولید می‌کند سامسونگ است که می‌تواند SoCهایی با معماری ARM را در زمین خودش بسازد.

SoC شامل چه قطعاتی می‌شود؟

یک SoC مدرن شامل قطعات مختلفی می‌شود که در ادامه آن‌ها را مرور خواهیم کرد.

پردازنده پردازشی مرکزی (CPU)

مهمترین قطعه هر گوشی مدرنی پردازنده یا CPU است که در واقع نقش مغز گوشی شما را بازی می‌کند. یک CPU اسمارت فون مدرن می‌تواند چند هسته داشته باشد و قدرت آن به کمک مگاهرتز سنجیده می‌شود. وقتی می‌بینیم که کارشناس‌های تکنولوژی درباره CPU صحبت می‌کنند از عباراتی مثل Cortex-X3 یا Cortex-A510 استفاده می‌کنند که نام اصلی پردازنده‌ها داخل SoC هستند.

پردازنده پردازشی گرافیکی (GPU)

در حالی که پردازنده کارهای مختلفی را در گوشی شما انجام می‌دهد، برای انجام تمام کارها طراحی نشده است. کارهای گرافیکی به عهده یک واحد جداگانه هستند و از آن جایی که گوشی‌های امروزی باید بتوانند از پس بازی‌های سنگین و حتی محتوای ویدویی با دقت رنگ و سرعت پردازش بالا بر بیایند، GPU یا پردازنده گرافیکی کار آن را انجام می‌دهد.

پردازنده پردازشی تصویری (ISP)

گوشی‌های مدرن چندین سیستم پردازش تصویر دارد. این واحد در واقع همان قسمتی است که به شما اجازه می‌دهد اطلاعات را از یک سنسور تصویر بگیرید و به یک تصویر تبدیل کنید تا بتوانید آن را به اشتراک بگذارید. در گذشته این وظیفه بر عهده پردازنده بود اما از آن جایی که فهمیدند که این قسمت می‌تواند به صورت جداگانه عملکرد بهتری داشته باشد، ISP به وجود آمد.

مودم‌های یکپارچه

گوشی‌های هوشمند دستگاه‌های ارتباطی هستند و مودم مهمترین واحد برای برقراری این ارتباط است. مودم دستگاهی است که می‌تواند سیگنال‌های وایرلس را به اطلاعاتی تبدیل کند که گوشی شما بتواند آن را بخواند. اسمارت‌فون‌های امروزی می‌توانند دیتا را از طریق فناوری‌های مختلف مثل 5G و 4G و 3G دریافت کنند و همچنین وای فای هم در کنار آن داشته باشند.

تمام شرکت‌های تولید SoC به نام‌گذاری مودم‌هایشان شهرت ندارند اما کوالکام یک استثنای مثال زدنی است. این شرکت از نام X در مودم‌های خود استفاده می‌کند و مثلا جدیدترین مودم 5G آن‌ها کوالکام اسنپدراگون X75 است. مدیاتک، های‌سلیکون و سامسونگ معمولا از نام‌های برند خود برای مودم استفاده نمی‌کنند.

قطعات دیگر

با این که این چهار قطعه مهمترین قطعات داخل SoC هستند، SoCهای مدرن قطعات مختلف دیگری مثل پردازنده‌های سیگنال دیجیتالی یا DSP هم دارند که معمولا برای انجام کارهایی مثل آنالیز اطلاعات از سنسورهای آنبورد و گاهی اوقات پخش موسیقی استفاده می‌شود.

با پا گرفتن استفاده از هوش مصنوعی در سیستم عامل‌ها، بعید نیست که SoCها در آینده نزدیک واحدهایی برای پردازش عصبی یا NPU داشته باشند که به طور اختصاصی برای چنین کاری طراحی شده است.

چه شرکت‌های SoC می‌سازند؟

بزرگترین بازیکن‌های حوزه SoC اسمارت فون‌ها را در ادامه می‌توانید مشاهده کنید:

• اپل
• کوالکام
• مدیاتک
• سامسونگ
• های‌سیلیکون
• یونیساک

در ادامه درباره هر کدام از این سازنده‌ها اطلاعاتی را آماده کرده‌ایم.

SoCهای اپل

از آن جایی اپل نیازی ندارد تا SoCهای خودش را روی چند دستگاه فعال کند، معمولا فقط یک SoC اسمارت فون در هر سال معرفی می‌کند. تا سال 2010، اپل به SoCهای سامسونگ برای آیفون و آیپدهای خود نیاز داشت اما از آن پس اپل سراغ ARMهای خودش رفت.

اولین SoC منحصر به فرد اپل به سال 2010 و Apple A4 برمی‌گردد. سیزده سال بعد، حالا جدیدترین SoC اپل A16 Bionic نام دارد که روی گوشی‌های آیفون 14 پرو و پرو مکس به کار رفته است. اپل از سری A در SoCهای خود نیز روی آیپدها استفاده می‌کند و از سال 2021 هم SoCهای اختصاصی برای مک بوک‌های خود می‌سازد که به نام M1 و M2 شناخته می‌شوند.پ

SoCهای کوالکام

کوالکام یک شرکت آمریکایی و احتمالا معروفترین تولیدکننده SoCها در دنیاست. SoCهای این شرکت به نام اسنپدراگون فروخته می‌شوند. این شرکت SoCهای مختلفی از ارزان تا گران‌قیمت را برای انواع گوشی‌های پایین‌رده و بالارده بازار تولید می‌کند. سری 8 کوالکام اسنپدراگون در حال حاضر قوی‌ترین SoCهای این شرکت هستند. در سال 2022 اسنپدراگون 8 جن 1 و در سال 2023 هم اسنپدراگون 8 جن 2 به ترتیب به بازار عرضه شدند.

SoCهای مدیاتک دایمنسیتی

سری دایمنسیتی از شرکت مدیاتک یک سری SoC تایوانی است که برای گوشی‌های با پشتیبانی از 5G تولید می‌شود. برخلاف سری 800 کوالکام که فقط گوشی‌های بالارده و میان‌رده را در نظر گرفته، مدیاتک دایمنسیتی لاین‌آپی کامل از گوشی‌های بالارده پرچم‌دار، میان‌رده و اقتصادی را شامل می‌شود.

SoCهای سامسونگ اگزینوس

سامسونگ یک شرکت کره‌ای است و تنها شرکتی در بین تولیدکننده‌های گوشی‌های همراه محسوب می‌شود که SoCهای مربوط به خودش را با نام اگزینوس می‌سازد. با این که اگزینوس معمولا فقط روی گوشی‌های سامسونگ دیده می‌شود، در بعضی موارد آن را روی گوشی‌های دیگر هم می‌بینیم که یعنی سامسونگ حق استفاده آن را گاها به شرکت‌های دیگر هم می‌فروشد.

تا سال 2022 سامسونگ در گوشی‌های پرچم‌دار خودش از اگزینوس استفاده می‌کرد اما پس از بروز چند مشکل در این SoCها، این شرکت تصمیم گرفت تا روی گوشی‌های بالارده خود از کوالکام استفاده کند. با این حال در وبسایت این شرکت هنوز اگزینوس 2200 و اگزینوس 2100 جزو SoCهای بالارده هستند.

SoCهای سیلیکون (هوآوی)

شرکت تله کامیونیکیشن هوآوی یک غول بزرگ در صنعت فناوری است که برند خود را در یک دهه گذشته ساخته و لاین‌آپی قوی از گوشی‌های متنوع را ارائه می‌دهد. SoCهای این شرکت توسط شرکتی به نام های‌سیلیکون ساخته می‌شود و همچنین تحت عنوان برند Kirin به بازار توزیع می‌شود.

درست مثل سامسونگ، هوآوی هم لیست محدودی از SoCهای Kirin روی دستگاه‌های خودش دارد که پیش‌تر گوشی‌های برند زیرمجموعه Honor از آن استفاده می‌کرد. با این حال بیزنس ساخت SoCهای هوآوی در طول سال‌ها به مشکل خورد و مخصوصا به خاطر رقابت‌های تجاری آمریکا و چین، دچار مشکل شده است. به خاطر این اتفاق، های‌سیلیکون اعلام کرد که دیگر SoCهای Kirin را نمی‌سازد و در حال حاضر آینده آن‌ها مشخص نیست.

SoCهای یونسیساک

یونیساک یکی دیگر از برندهای SoCهاست که به اندازه کوالکام، سامسونگ یا هوآوی معروف نیست اما تعدادی خاص از SoCهای بازار را تولید می‌کند. این SoCها به طور خاص برای گوشی‌هایی با قیمت پایین ساخته می‌شوند تا در گوشی‌های اقتصادی به کار بروند.

حالا که درک خوبی از SoC پیدا کردید و متوجه شدید که چه شرکت‌هایی مسئول ساخت SoC و واحدهای پردازشی در گوشی‌های موبایل هستند، می‌توانید بهتر گوشی خود را بشناسید و برای خرید گوشی آینده خود تصمیم بهتری بگیرید.

بیشتر بخوانید:

اسنپدراگون چیست؟