5 چیزی که در خصوص نسل بعدی پردازنده های گوشی های هوشمند می دانیم - وبلاگ عصر نو

به گزارش وبلاگ عصر نو، پردازنده های نسل بعد گوشی های هوشمند مبتنی بر معماری Arm قرار است از لحاظ عملکردی و عمر باتری بهتر عمل نمایند. در ادامه این مقاله به طور مفصل درباره انتظاراتمان از پردازنده های نسل بعد گوشی های هوشمند بیان می کنیم.

Arm، مغز متفکرِ پنهان شده پشتِ چیپست های گوشی های هوشمندتان قرار است بلوک سازنده تراشه های نسل بعدی کوالکام، مدیاتک و … را معرفی کند. اگر شما ایده ای ندارید که پردازنده اسنپدراگون 8 نسل سوم یا Dimensity 9300 قرار است چه ویژگی هایی داشته باشد، در این مقاله به سوال و ابهام های شما پاسخ می دهیم.

در جریان رویداد Arm Tech Day 2023، مجموعه ای از هسته های پردازنده نو با سطوح کم مصرف و پرمصرف معرفی گردیدند. بعلاوه پردازنده گرافیکی نسل پنجم هم با پشتیبانی از قابلیت Ray tracing معرفی گردید. بنابراین، در ادامه قصد داریم به ویژگی های فنی پردازنده های نسل بعد گوشی های هوشمند به طور عمیق تر نگاه کنیم.

خداحافظی با 32-بیت؛ این بار برای همواره!

قبل از پرداختن به پردازنده های نسل بعد گوشی های هوشمند، باید ابتدا به یک نکته نرم افزاری اشاره کنیم. آخرین پردازنده های Arm صرفا 64 بیتی به شمار می روند؛ حتی پردازنده هایی که دارای هسته های کوچک هستند. خوشبختانه دیگر خبری از رونمایی نسخه های 32 بیتی برای این مدل هسته ها در دستور کار شرکت قرار ندارد.

نوترین هسته های Arm همگی تحت معماری ARMv9.2 ساخته می شوند. هر چیپستی که از این معماری بهره ببرد، نمی تواند با هسته های 32 بیتی ادغام شود. خوشبختانه کناره گیری از معماری 32 بیتی تنها معطوف به صنعت گوشی های هوشمند نبوده و لپ تاپ ها هم دیگر از این نوع معماری استفاده نمی نمایند.

با این که استفاده صرف از معماری 64 بیت برای سازنده ها کار چندان راحتی نیست، Arm به این درک رسیده که برای تغییر زیست بوم حالا زمان خوبی است. Arm چند سالی است کوشش نموده معماری 32 بیت را کنار بگذارد و در سال 2021 با چیپست Cortex-X2 کوشش نموده تا صرفا از 64 بیت استفاده کند. این کوشش در سال 2022 به معرفی Cortex-A715 mid-core ختم شد. از طرفی دیگر، شرکت گوگل هم توسعه دهندگان خود را وادار نموده تا نرم افزارهایشان را از سال 2019 به بعد به نسخه 64 بیت به روز رسانی نمایند. نرم افزارها از آگوست سال 2021 تنها به فرم 64 بیتی عرضه شده اند. در نهایت امر، همان طور که از شواهد پیداست، بعد از چند سال حدس و انتظار، اندروید 32 بیتی به خاتمه راه خود رسید.

یک هسته بزرگ که گلوگاه ایجاد نمی نماید

سه هسته CPU نو قرار است سخت افزارهای نوی را رونمایی نمایند: Cortex-X4، هسته میان رده Cortex-A720 و هسته کم مصرف Cortex-A520. این سخت افزارها در پی هسته های Cortex-X3، A-715 و A510 که در سال 2022 ارائه شده اند قرار است به طور کامل معرفی شوند.

هسته 3.4 گیگاهرتزی Cortex-X4 قرار است 14 درصد عملکرد قوی تر نسبت به 3.25 گیگاهرتز X3 داشته باشد. البته این مسئله زمانی صدق خواهد نمود که فشارِ بار کاری در هر دو هسته یکسان باشد. نکته مجذوب کننده تر در این رابطه، کاهش 40 درصدی مصرف انرژی برای یک فعالیت عملکردی یکسان در مقایسه با Cortex-X3 است. البته این نکته، برای قبل از زمانی است که پردازنده های 3 نانومتری از رده صنعت کنار رود. اگر چه، افزایش عملکرد فراتر از قدرت X3 در نهایت موجب افزایش مصرف انرژی بیشتر، نسبت به مدل های نسل قبل خواهد شد.

از طرفی، این خبر برای افرادی به شدت خوب تلقی می شود که دغدغه عملکرد حرارتی و عمر باتری در هنگام اجرای سیستم با چنین هسته های بزرگی را در سر داشته اند. این پیشرفت بعلاوه درهایی را به هسته های دو الی بیشتر Cortex-X4 باز می نماید تا بدون آسیب و فشار اضافی به عمر باتری و فراوری گرما بتوان از آنها استفاده کرد.

راه و رسمِ این که Arm طبق چه دستور العملی به این پیشرفت رسیده، احتیاجمند تحقیقات بیشتری است اما به زبان ساده، Arm پیروز شده با استفاده از ترفندهایی به هسته ها یاری کند تا فراتر از یک چرخه ساعتِ معمول کار نمایند. شما می توانید به وسیله مقالات دیگر، خیلی عمیق تر در این رابطه به آگاهی برسید که Cortex-X4 چطور با چند تغییر کوچک پیروز شده پردازنده بهتر و قوی تری باشد.

هسته های کوچک تر موجب افزایش کارکرد طولانی تر تلفن همراه شما می شود

هسته Cortex-X720 از بهینه سازی بیشتری نسبت به X4 برخوردار است. اگر چه، نباید تنها به این علت پیشرفت قابل توجه پردازنده میان رده X4 را نادیده گرفت.

هسته CPU بیست درصد بهره وری انرژی بیشتری نسبت به هسته سال قبل یعنی Cortex-A715 دارد. از طرفی دیگر، چیپست می تواند 4 درصد بهره وری بهتری را برای یک مصرف انرژی یکسان در پی داشته باشد. برگ برنده این طراحی در پایپ لاین های کوچک تر با بهره وری بیشتر نهفته است که یک نسخه از انجین Cortex-X را تعبیه می نماید تا دستور العمل هایی را در هسته های بیشتر به طور بهینه تر وارد کند.

Arm بعلاوه درهایی را برای دامنه گسترده تری از Cortex-A720 باز می نماید. این مسئله صرفا به علت مقدار حافظه پنهان یا کش نبوده و به وسیله کوچک شدن فیزیکی و نه حذفِ اجزا هم می توان فضای کافی را در بستر سیلیکونی مهیا کرد. در کوچک ترین مقیاس مشخصات فنی، Cortex-A720 می تواند به مشخصات فنی مقدار هسته Cortex0A78 متعلق به سال 2020 در بیاید، در حالی که مهیا سازی 10 درصد عملکرد بیشتر و امنیت ARMv9 و سایز مزیت ها همچنان برقرار است. ما انتظار نداریم تا این هسته را به علت مسائل عملکردی در گوشی های هوشمند ببینیم. با این حال، این مورد می تواند یک مزیت برای صنایع تلقی شود؛ به خصوص در این بحث که مقدار منطقه سیلیکونی یک فاکتور محدودنماینده تلقی می شود.

یکی از مهم ترین اعلانیه های Arm، وجود یک هسته کم مصرف CPU نو تحت عنوان Cortex-A520 است. مجدد با 22 درصد افزایش عملکرد نسبت به طراحی سال پیش A510 و بعلاوه طراحی کوچک تر نودها، می توان انتظار داشت که باتری های گوشی های هوشمند در سال آینده عمر و ماندگاری بیشتری داشته باشند.

نکته جالب اینجاست Arm سال جاری یک واحد ALU یا Arithmetic Logic Unit را گرفته است که این واحد بیشترین ذخیره سازی انرژی را بر عهده دارد. مهندسین Arm عملکرد بیشتری را از اطلاعات نو و پیشرفت های حافظه پنهان (کش) کسب نموده اند. این موارد به چیپست اجازه می دهد تا 8 درصد میانه عملکردی بهتری در مقایسه با مدل سال گذشته با همان مقدار انرژی یکسان از خود نشان دهد. برخلاف نسخه اصلاح شده 32 بیتی سال گذشته، چیپست A520 تنها یک مدل 64 بیتی با پردازنده کوچک تلقی می شود.

طراحی های عجیب و غریب و بی نظیر هسته ها در راه هستند؟

بیشتر از 10 سال است که Arm معماری خوشه ای CPU را طراحی نموده که به نسخه منعطف تر DynamIQ متعلق به سال 2017 تکامل پیدا نموده است تا طراحی های سه هسته ای مدرن بر طبق آن اجرا شوند. در آن دوران، توانایی های CPU تغییر و تحول پیدا نموده که از این تغییرات می توان به افزایش مقدار عملکرد و بعلاوه پیشرفت هایی در مقدار راندمان مصرف انرژی اشاره نمود. در نتیجه، طراحی های هسته پردازنده 4+4 به نسخه های 1+4+3، 2+2+4 و سایر مدل ها تغییر پیدا کرد. افزایش بهره وری انرژی و عملکرد پایدار هسته های میان رده امروزی نظیر Cortex-A720 می تواند مجدد تمام معادلات را تغییر دهد.

برای مثال، Arm یک ستاپ 1+5+2 را در جریان ارائه اش نشان داد. در حالی که این مفهوم صرفا یک مثال تئوری محض بود، معرفی پنج هسته CPU میانی می تواند رشته های پایدارِ مازادی را برای تجربه بهتر بازی های ویدیویی در پی داشته باشد که از مزیت های پردازنده چند رشته ایست اما به هسته های سری X به علت مصرف بسیار بالای هسته احتیاج ندارد.

به همین ترتیب، پیشرفت عملکرد کلی کوچکترین هسته های Arm مثل Cortex-A520 نو به این معناست که شما الزاما دیگر به چهار هسته برای اجرای دستورهای پس زمینه نظیر چک کردن پیغام ها احتیاجی ندارید. سه یا شاید حتی دو هسته برای کارهای این چنینی مناسب باشد. از طرفی، آخرین نسخه از DynamIQ حالا از 14 هسته به ازای هر خوشه پشتیبانی می نماید اما به یک ستاپ وسیع احتیاج دارد که بیشتر برای لپ تاپ ها مناسب خواهد بود تا بهره برداری از آنها در گوشی های هوشمند.

البته، طراحی های CPU به طور کامل به شرکای سیلیکونی Arm نظیر سامسونگ، کوالکام و مابقی بستگی دارد که ممکن است روندهای مشابهی را شناسایی نموده یا حتی ننموده باشند. اسنپدراگون 8 نسل 3 بر اساس شایعه ها به نظر می رسد به یک روش مشابه دست یافته است. در هر صورت، مطمئنا جالب خواهد بود که بفهمیم Arm در حال آنالیز مزیت های این طراحی ها در داخل است. در هر صورت دورنمای عملکرد/بهره وری CPU تغییر نموده و ما می توانیم طراحی های خوشه ای CPU را به زودی (شاید نه در سال جاری) ببینیم.

گرافیک های نسل بعدی Immortalis

عرضه Arm بدون رونمایی از اجزای گرافیکی نو امکان پذیر نیست. Arm در حال حاضر قرار است سه قطعه نو از میان رده تا بالا رده را وارد بازار کند. هر سه قطعه که روی معماری پردازنده گرافیکی نسل پنجم تعبیه شده اند، موجب تقویت 14 درصد عملکرد و 40 درصد کاهش مصرف پهنای باند حافظه نسبت به نسل قبل می شوند. تمام این موارد تنها بر اساس دو درصد فضای بیشتر به ازای هر هسته نسبت به سال گذشته است.

Arm Immortalis G720 محصول پرچم داری است که از 10 الی 16 هسته به همراه قابلیت های Ray-Tracing برخوردار است. قطعه معمولی Mali-G720 را با 6 تا 9 هسته می توان ساخت. این قطعه بعلاوه شامل Ray tracing است اما Arm این مورد را توصیه نمی نماید؛ چرا که وجود تعداد هسته های پایین الزاما به تجربه عالی Ray tracing ختم نمی شود. به خاطر داشته باشید، Arm قابلیت مذکور را در داخل هر هسته شیدر قرار می دهد تا عملکرد بر اساس تعداد هسته ها تراز شود. در خاتمه باید گفت که Mali-G620 یک گزینه به مراتب ارزان تر محسوب می شود که پنج یا تعداد کمتری هسته در اختیار دارد. همچنان، این مشخصات فنی دقیقا در محیط یکسان مثل Mali-G510 متناسب است اما عملکرد و قابلیت های بیشتری را ارائه می دهد.

مهم ترین تغییری که پیرامون معماری نسل پنجم Arm می توان به آن اشاره نمود، اصلاح بخشی از هسته است که وظیفه رندر را برعهده دارد. Arm در حال حاضر Vertex و بعلاوه Fragment Shading را در بیشتر موارد به تعویق می اندازد. این رویه یاری می نماید تا از Re-shading اضافه بر سازمان جلوگیری شده و مقدار پیغام رسانی به حافظه کاهش یابد. بنابراین، معیارهای تقویت عملکرد و کاهش چشمگیر پهنا باند حافظه برای ذخیره انرژی اهمیت ویژه ای دارد. با در نظر گرفتن این موضوع، امکان دارد بتوان SoCهایی را با تعداد هسته های گرافیکی بزرگتر برای عملکرد بالاتر بدون کاهش عمر باتری یافت.

با تمامی این تفاسیر، به شدت فوق العاده است که پردازنده های نسل بعد گوشی های هوشمند و رایانه های مبتنی بر Arm که در یک سال گذشته عرضه شده اند قرار است با یک عملکرد بسیار قوی روبه رو شوند. انتظار داریم گوشی های هوشمند قدرت گرفته از آخرین طراحی های هسته CPU و GPU حوالی اواخر سال 2023 عرضه شوند.

منبع: androidauthority