Järjestelmäpiiri

Järjestelmäpiiri (SoC) on integroidulla piirillä toteutettu tietojenkäsittelyjärjestelmä, jossa suurin osa järjestelmän toiminnoista on pakattu yhteen siruun. SoC sisältää tyypillisesti CPU-ytimen, muistin sekä oheislaitteita ja rajapintoja, kuten grafiikkaprosessori, signaaliprosessori ja I/O-rajapintoja (USB, Ethernet, PCIe, SPI, I2C). SoC:iin voidaan sisällyttää myös kiinteälogiikkaa, tekoäly- tai kuvankäsittely-yksiköitä sekä useita prosessoreita, jotka toimivat rinnakkain.

Rakenne perustuu IP-ydinten kirjastoihin sekä on-chip väylä- ja muistijärjestelmiin. Yleisiä rajapintoja ovat ARM:n AMBA-perhe (esimerkiksi AXI, AHB) sekä Wishbone, joita käytetään eri IP-yksiköiden välisessä tiedonsiirrossa. On tyypillistä, että SoC sisältää sekä homogeenisia että heterogeenisiä komponentteja ja toteuttaa dynaamisen virranhallinnan sekä keskusmuistin hallinnan. SoC-arkkitehtuuri suunnitellaan siten, että ohjelmisto ja laite voivat jakaa resurssit tehokkaasti.

Käyttökohteita ovat mobiililaitteet, tabletit, älykellot, kotiautomaatio, teollisuus- ja autoelektroniikka sekä muut IoT-laitteet. SoC-tuotteiden etuja ovat pienempi koko, parempi energiatehokkuus, suurempi integraatio ja potentiaalinen kustannussäästö verrattuna erillisten piirien kasaamiseen. Haasteina ovat suunnittelun monimutkaisuus, verifiointi, turvallisuus sekä ohjelmiston yhteentoimivuuden varmistaminen.

Historia ja käytännöt: SoC-idea on kehittynyt integroitujen piirien tiheyden kasvaessa ja tarve pienentää koko ja virrankulutus sekä parantaa kustannustehokkuutta. Sosiaalisesti ja teollisesti SoC:ien rooli on kasvanut mobiililaitteiden ja IoT:n vallankumouksessa.