甚麼是SoC?

 什麼是 SoC？

剛入門嵌入式系統的朋友，一定會聽過「SoC」這個名詞。一般市售的嵌入式系統入門書，多半不會解釋 SoC 是什麼意思。讀者透過閱讀該書數個章節後，隱隱約約可以感受到 SoC 好像就是個人電腦上的 CPU。但是，為什麼不乾脆直接叫 CPU？要叫 SoC 呢？




先跟大家說明一下 SoC 的全名。 SoC 的全名是「System on Chip」，意思是說，用一顆晶片的硬體架構，就幾乎可以撐起整個系統。在嵌入式系統中，「大小」、「功耗」、以及「速度」，是三個最被重視的設計因素。 嵌入式系統的理想狀況是：做出來的硬體很小、功耗很低、但速度夠高。可惜這三者無法被「三全其美」。東西做得小，速度就沒辦法拉高，因為會有無法散熱的問 題。速度拉高，又會有功耗過高，電池一下子就被耗光的問題。所以，一個好的嵌入式產品，就看誰能夠在「大小」、「功耗」、「速度」這三者，取得最佳平衡狀 態者勝出。

SoC 就在這樣的要求下，被大量用於嵌入式系統。一套標準的微電腦系統，除了需要負責運算的 CPU 外，還需要許多周邊電路配合，才能完成工作。在 PC，一個系統是由一整個主機板負責。但如果拿 PC 去做嵌入式系統，現在的手機也沒辦法做得如此小巧。唯一辦法就是把所有的電路，盡其可能的，塞入一顆晶片中。這就成了我們看到的 System on Chip，或稱「系統單晶片」。

所以，下次您遇到 SoC 這個名詞時，您不妨把它當做「迷你主機板」，這樣您應該就比較了解它的功用了。

在經歷了50多年的絕對統治之後，CPU終於迎來了新的挑戰，挑戰者正是SoC。在過去幾十年間，你可要隨便走進一家電腦店，根據CPU的性能來挑選一台全新的電腦。現在，你在四處瞅瞅，無算是智慧手機還是平板電腦，設置筆記型電腦都開始使用SoC了。不要恐慌。其實，CPU和SoC兩者之間十分相似。你知道關於CPU的所有知識同樣也適用于SoC。

什麼是CPU?
儘管人們一直著重強調CPU技術和性能，但論實質其實CPU只不過是一台超級快速的計算器。CPU從記憶體中獲取資料，然後進行一系列數學運算（加，乘）或者邏輯運算（和，或，不是）來處理這些資料。CPU越昂貴/複雜，它的運算能力就更強，電腦運行速度就更快。
但是CPU並不能等同于一台個人電腦，要想成為一台可以運算的個人電腦，同時還需要其他晶片的協助才能工作。你需要記憶體來臨時存放資料，音訊解碼晶片來解碼和放大音樂，顯卡則是負責把渲染好的圖片輸出到顯示幕上，還有數以百計的零部件都在各就其職，他們中間的任何一個晶片出了問題，電腦都會“罷工”。
什麼是SoC?
SoC是System-on-chip的縮略形式，中文名稱為系統級晶片。它的最大特點就是集成度高，把上邊我們說到的很多重要晶片都集成到單獨的一款矽晶片上。出了CPU之外，系統級晶片還包括顯卡，記憶體，USB主控晶片，電源管理電路，無線晶片（Wi-Fi,3G,4G LTE等等。）前面我們說過，單獨一塊CPU晶片什麼做不了，但是一塊系統級晶片則完全有可能直接作為電腦來使用。
SoC和CPU的區別
首先，SoC的最大優勢在於晶片的大小。一塊功能齊全的系統級晶片的面積只不過稍微大於一塊單獨的CPU。如果你想用CPU來組建一台電腦，那麼要想生產出一檯面積不大於10平方釐米的電腦可謂難上加難，這是因為你還要為其他零部件留出足夠的空間。SoC就簡單的多了，我們可以把這塊功能以及基本完全的晶片放在智慧手機或者平板電腦裡，然後還有很大的空間讓我們放置一塊容量不算小的電池！
正式由於SoC晶片的高集成度以及較短的佈線，它的功耗也相對低的多。而在移動領域，低功耗更是廠商所不懈追求的目標。同時把很多晶片都集成到一起，不需要單獨的配置更多晶片，這樣更能夠有效的降低生產成本，因此使用SoC方案成本更低。
當然SoC的最大缺點就是缺乏靈活性。對於普通電腦，使用者可以選擇升級新的CPU，顯卡或者升級記憶體容量等等。但是對於你的智慧手機，你卻 無能為力。也許在將來你可以購買不同的SoC晶片，但是向升級記憶體之類的事情，即使能夠實現，你所花費的成本和精力也是很不值得的。
CPU熱潮正在衰退
但是最終SoC將會完全取代CPU。我們現在已經在AMD的Llano以及英特爾的Ivy Brige處理器上看到了端倪。這些晶片都在處理器內部集成了記憶體控制晶片，PCI E主控以及顯卡核心。當然對於通用CPU市場，需求還是會很大，尤其是在伺服器和超級電腦市場，功耗和空間都不是問題，性能才是決定性因素。但是未來的電腦市場屬於移動設備，所有SoC畢竟迎來輝煌的一天。