¿Qué es y cómo funciona un sistema en un chip (SoC)?

Todos los dispositivos que usamos hoy en día simplemente funcionan, ¿verdad? Pero no mucha gente piensa en los cerebros que les dan vida. Muchos dispositivos que utilizamos funcionan con un sistema en un chip o SoC.

Estos chips pequeños y de bajo consumo alimentan la mayoría de los dispositivos móviles que usamos hoy, desde teléfonos inteligentes hasta tablets. A continuación, encontrarás un resumen de lo que son los SoCs y sus componentes.

¿Qué es un SoC?

El término SoC significa sistema en un chip (system on a chip). Se llama así porque consta de varios componentes informáticos esenciales, todos comprimidos en un chip. Los SoCs se utilizan principalmente para dispositivos móviles debido a su pequeño tamaño y alta eficiencia energética.

A partir de 1970, varias empresas intentaron comprimir varios componentes en un chip para alimentar relojes digitales. Intel logró hacer esto con el Microma Digital Watch en 1974, creando el primer SoC real. La empresa integró las funciones de temporización y los transistores del controlador LCD en un chip.

Los SoC realmente despegaron en los años 80 y 90. Las computadoras personales estaban ganando popularidad en los años 80 y necesitaban funcionar con chips más pequeños. En los 90, los teléfonos móviles usaban SoC, y esa tendencia continúa hoy en día con los teléfonos inteligentes y tablets que usan SoC.

¿Qué hay en un SoC?

Los dispositivos portátiles como teléfonos inteligentes y tablets deben permanecer compactos. Por eso existen los SoCs. Los fabricantes de SoC toman varios componentes esenciales y los comprimen en un solo chip para ahorrar espacio. Tener todos los componentes en un solo lugar ahorra una gran cantidad de espacio en comparación con tener partes esparcidas por toda la placa base (motherboard).

Entonces, ¿qué hay en un SoC?

Unidad Central de Procesamiento (CPU)

Uno de los componentes principales del SoC es la CPU. La CPU también se denomina cerebro del dispositivo. Esto se debe a que administra todas las principales tareas de procesamiento que le solicitas a tu dispositivo. Al igual que tu cerebro procesa la información que proviene de tus sentidos, la CPU procesa la información que proviene de la RAM y la caché.

Unidad de procesamiento de gráficos (GPU)

La GPU en el SoC es como la CPU, solo que procesa cosas diferentes. La CPU puede procesar todo, desde el código hasta los gráficos, pero eso sería demasiado trabajo. Para aliviar algo de esta tensión, la GPU administra la información gráfica. Procesa todo lo que ves en la pantalla.

RAM

RAM significa memoria de acceso aleatorio. La RAM contiene datos a los que se debe acceder en ese momento. Las computadoras alguna vez tuvieron que acceder a los datos directamente desde sus unidades de almacenamiento físicas, pero ese proceso es lento.

La RAM soluciona este problema con una memoria mucho más rápida que lee y escribe datos con una mayor velocidad que tu almacenamiento habitual, incluso un SSD. Una vez que los datos se cargan en la RAM, la CPU puede acceder fácilmente y recuperar datos útiles de la memoria ultrarrápida.

Por ejemplo, digamos que necesitas abrir una aplicación. La aplicación se encuentra en tu disco duro. Cuando la abres, esa aplicación se carga desde la unidad en la RAM, a la que puede acceder la CPU. Dependiendo de lo que suceda en la aplicación, se puede acceder a los datos rápidamente para que todo funcione sin problemas. Tu CPU carga datos en tu RAM que cree que podrías usar, relacionados con la aplicación, acelerando aún más la ejecución.

Caché

Aunque la RAM es un bloque de memoria al que se puede acceder rápidamente, otra forma de memoria es aún más rápida. Se llama caché de la CPU. La RAM contiene datos que la CPU necesita usar, pero si hay información a la que se accede con frecuencia, se transferirá a la caché. La caché puede enviar datos a la CPU incluso más rápido que la RAM.

Supongamos que abres un programa varias veces en un período corto. El sistema almacenará ese programa en la caché para que se cargue aún más rápido. Los sitios web también se almacenan en la caché para poder acceder a ellos más rápido.

Módems

Puede parecer extraño, pero los módems de señal reales están integrados en el SoC. Los módems son responsables de convertir la señal electromagnética en una señal digital que tu teléfono o dispositivo móvil pueda entender. El módem también es responsable de hacer lo contrario cuando envían datos a los servidores.

Unidad de procesamiento de imágenes (IPU)

La IPU es la responsable de procesar los datos que provienen de una cámara. Cuando la luz llega al sensor de imagen, esos datos se convierten en una señal digital y se envían al SoC. Luego, la UIP procesa esos datos, mientras que la CPU puede asumir otras tareas.

Codificador de video

Si tienes datos de video en tu dispositivo, deberás convertirlos en una señal analógica para poder verlos. El codificador de video es responsable de tomar la señal digital y convertirla en una señal analógica (eléctrica sin procesar). Esa señal eléctrica luego se convierte en luz en la pantalla.

Dependiendo del dispositivo, el SoC puede tener diferentes componentes. Por ejemplo, algunos SoC no tienen RAM integrada, mientras que otros tienen una parte conocida como NPU. Significa unidad de procesamiento neuronal y administra tareas relacionadas con la inteligencia artificial y el aprendizaje automático.

El futuro de los SoCs

Los SoCs se han utilizado principalmente en dispositivos móviles, pero estamos al borde de una nueva revolución en la tecnología SoC: SoCs que mantienen computadoras de escritorio completas. La tecnología SoC está llegando al punto en que puede ejecutar correctamente el software de escritorio completo, ejemplificado por el chip M1 de Apple, un SoC basado en ARM que mantiene algunas de sus últimas MacBooks.

Hay ventajas en el uso de SoCs para que las computadoras funcionen. Además de ahorrar espacio, los SoC son excelentes cuando se trata de eficiencia energética. Los chips más pequeños usan menos energía en general, lo que debería conducir a una mejor duración de la batería para las computadoras portátiles.

Los SoCs tampoco se calientan tanto como los procesadores grandes. Dado que los SoC pueden permanecer más fríos que los procesadores grandes, los dispositivos serán más cómodos de usar, especialmente las computadoras portátiles. No solo eso, sino que eliminarán la necesidad de ventiladores. Los ventiladores se colocan en computadoras y consolas de juegos para eliminar el calor que producen los procesadores. Si quitas los ventiladores, te ahorrarás más espacio en el dispositivo y ahorrarás más energía.

Pequeños chips, gran ayuda

Muchas personas pueden ejecutar todo su negocio desde dispositivos que utilizan SoCs. Todas las tareas que realizamos en nuestros teléfonos o tablets las realizan chips muy diminutos. Muy pronto, pasarán a estar detrás de computadoras. Los SoCs realmente nos muestran que las cosas grandes pueden venir en paquetes pequeños.

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Fuente: Make Use Of