सिस्टम ऑन ए चिप (SoC) क्या है?

इन दिनों Apple के M1 और उसके स्मार्टफोन चिप्स के बारे में इतनी चर्चा के साथ, आप उनमें इस्तेमाल किए गए "सिस्टम ऑन ए चिप" (SoC) डिज़ाइन के बारे में सुन सकते हैं। लेकिन SoCs क्या हैं, और वे CPU और माइक्रोप्रोसेसरों से कैसे भिन्न हैं? हम समझाएंगे.

चिप पर सिस्टम: तीव्र परिभाषा

चिप पर एक सिस्टम एक एकीकृत सर्किट है जो कंप्यूटर सिस्टम के कई तत्वों को एक चिप में जोड़ता है। एसओसी में लगभग हमेशा सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सीपीयू) शामिल होता है, लेकिन इसमें सिस्टम मेमोरी, पेरिफेरल कंट्रोलर (यूएसबी, स्टोरेज के लिए), अधिक उन्नत पेरिफेरल जैसे ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट (जीपीयू), विशेष न्यूरल नेटवर्क सर्किट, रेडियो मॉडेम (ब्लूटूथ या वाई-फाई के लिए) और भी बहुत कुछ शामिल हो सकता है।

चिप दृष्टिकोण पर आधारित एक प्रणाली एक सीपीयू चिप और अलग-अलग नियंत्रक चिप्स, जीपीयू और रैम के साथ एक पारंपरिक पीसी के विपरीत होती है जिसे आवश्यकतानुसार बदला, अपग्रेड या स्वैप किया जा सकता है। SoCs का उपयोग करने से कंप्यूटर छोटे, तेज़, सस्ते और कम बिजली खपत वाले हो जाते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक्स एकीकरण का संक्षिप्त इतिहास

1958वीं सदी की शुरुआत से, इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास ने दो प्रमुख रुझानों के संबंध में एक पूर्वानुमानित मार्ग का अनुसरण किया है: लघुकरण और एकीकरण। लघुकरण में व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे कैपेसिटर, प्रतिरोधक और ट्रांजिस्टर को समय के साथ छोटा होते देखा गया है। और XNUMX में इंटीग्रेटेड सर्किट (आईसी) के आविष्कार के साथ, इंटीग्रेटर्स ने कई इलेक्ट्रॉनिक घटकों को सिलिकॉन के एक टुकड़े में जोड़ दिया, जिससे आगे लघुकरण की अनुमति मिली।

 

जैसे-जैसे 1972वीं शताब्दी के दौरान इलेक्ट्रॉनिक्स का यह लघुकरण हुआ, कंप्यूटर भी छोटे होते गए। पहले डिजिटल कंप्यूटर रिले या वैक्यूम ट्यूब जैसे बड़े असतत घटकों से बने थे। बाद में, उन्होंने अलग-अलग ट्रांजिस्टर और फिर एकीकृत सर्किट की असेंबली का उपयोग किया। XNUMX में, इंटेल ने कंप्यूटर की सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सीपीयू) के तत्वों को एक एकीकृत सर्किट में संयोजित किया, और पहला वाणिज्यिक सिंगल-चिप माइक्रोप्रोसेसर का जन्म हुआ। माइक्रोप्रोसेसर के साथ, कंप्यूटर छोटे हो सकते हैं और पहले से कहीं कम बिजली का उपयोग कर सकते हैं।

एक चिप पर माइक्रोकंट्रोलर और सिस्टम डालें

1974 में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने पहला माइक्रोकंट्रोलर जारी किया, एक प्रकार का माइक्रोप्रोसेसर जिसमें रैंडम एक्सेस मेमोरी और इनपुट/आउटपुट डिवाइस होते हैं जो एक ही चिप पर सीपीयू के साथ संयुक्त होते हैं। सीपीयू, रैम, मेमोरी कंट्रोलर, सीरियल कंट्रोलर और अधिक के लिए अलग-अलग एकीकृत सर्किट की आवश्यकता के बजाय, पॉकेट कैलकुलेटर और इलेक्ट्रॉनिक गेम जैसे छोटे एम्बेडेड अनुप्रयोगों के लिए इसे एक ही चिप पर रखा जा सकता है।

अधिकांश पीसी युग में, अलग-अलग नियंत्रक चिप्स, रैम और ग्राफिक्स हार्डवेयर के साथ माइक्रोप्रोसेसर के उपयोग के परिणामस्वरूप सबसे लचीले और शक्तिशाली पर्सनल कंप्यूटर बने हैं। सामान्य तौर पर माइक्रोकंट्रोलर सामान्य कंप्यूटिंग कार्यों के लिए बहुत सीमित थे, इसलिए अलग-अलग सहायक चिप्स के साथ माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग करने की पारंपरिक विधि बनी रही।

हाल ही में, स्मार्टफोन और टैबलेट के प्रति रुझान ने एकीकरण को माइक्रोप्रोसेसर या माइक्रोकंट्रोलर से आगे बढ़ा दिया है। परिणाम एक चिप पर एक सिस्टम है, जो सीपीयू और सिस्टम मेमोरी के साथ एक आधुनिक कंप्यूटर सिस्टम (जीपीयू, सेल मॉडेम, एआई एक्सेलेरेटर, यूएसबी नियंत्रक, नेटवर्क इंटरफ़ेस) के कई तत्वों को एक पैकेज में बंडल कर सकता है। यह इलेक्ट्रॉनिक्स के निरंतर एकीकरण और लघुकरण में एक और कदम है जो संभवतः भविष्य में लंबे समय तक जारी रहेगा।

चिप पर सिस्टम का उपयोग क्यों किया जाएगा?

सिलिकॉन के एक टुकड़े पर कंप्यूटर सिस्टम के अधिक तत्वों को रखने से बिजली की आवश्यकता कम हो जाती है, लागत कम हो जाती है, प्रदर्शन बढ़ जाता है और भौतिक आकार कम हो जाता है। कम बैटरी जीवन का उपयोग करने वाले अधिक शक्तिशाली स्मार्टफोन, टैबलेट और लैपटॉप बनाने का प्रयास करते समय यह सब काफी मदद करता है।

उदाहरण के लिए, Apple ऐसे कंप्यूटिंग डिवाइस बनाने पर गर्व करता है जो कॉम्पैक्ट और सक्षम हैं। पिछले 14 वर्षों से, Apple ने अपने iPhone और iPad श्रृंखला में SoCs का उपयोग किया है। सबसे पहले, उन्होंने अन्य कंपनियों द्वारा डिज़ाइन किए गए ARM-आधारित SoCs का उपयोग किया। 2010 में, Apple ने A4 SoC की शुरुआत की, जो Apple द्वारा डिज़ाइन किया गया पहला iPhone SoC था। तब से, Apple ने बड़ी सफलता के साथ चिप्स की A श्रृंखला को दोहराया है। SoCs iPhones को छोटे रहते हुए कम बिजली का उपयोग करने और हर समय उनकी क्षमताओं को बढ़ाने में मदद करते हैं। अन्य स्मार्टफोन निर्माता भी SoCs का उपयोग कर रहे हैं।

हाल तक, SoCs शायद ही कभी डेस्कटॉप कंप्यूटर में दिखाई देते थे। 2020 में, Apple ने डेस्कटॉप और मोबाइल Mac के लिए अपना पहला SoC M1 पेश किया। एम1 सीपीयू, जीपीयू, मेमोरी और बहुत कुछ को सिलिकॉन के एक टुकड़े में जोड़ता है। 2021 में, Apple ने M1 Pro और M1 Max के साथ M1 में सुधार किया है। अधिकांश कंप्यूटरों में पाए जाने वाले पारंपरिक माइक्रोप्रोसेसर आर्किटेक्चर की तुलना में ये तीनों चिप्स मैक को बिजली की खपत करते हुए अविश्वसनीय प्रदर्शन देते हैं।

रास्पबेरी पाई 4, एक लोकप्रिय शौकिया कंप्यूटर, अपनी बुनियादी कार्यक्षमता के लिए एक चिप (ब्रॉडकॉम बीसीएम2711) पर एक सिस्टम का भी उपयोग करता है, जो काफी बिजली की बचत करते हुए डिवाइस की लागत को कम (लगभग $35) रखता है। एसओसी का भविष्य उज्ज्वल है, जो एक सदी पहले शुरू हुई इलेक्ट्रॉनिक्स एकीकरण और लघुकरण की परंपरा को जारी रखता है। आने वाला समय मजेदार है!