چالش/ مقایسه چیپست A9X با Tegra X1، نبرد بزرگان

ترنجی/ آن زمان که نخستین پردازنده ها با اولین نسل از ترانزیستورها با ابعادی به سان یک اتاق تولید شدند کسی در رویای خویش هم نمیتوانست فکر کند که روزی این بذر نوپای پردازش کامپیوتری روزی به صنعتی بزرگ تبدیل شود . صنعتی که اکنون از آن به نام صنعت نیمه هادی یاد میشود. در صنعت نیمه هادی اکنون آن بذر نوپا تبدیل به درختی تنومند گشته و میتوانیم تراشه هایی در مقیاس نانومتر و با بازده و قدرتی بسیار فزاینده در اختیار داشته باشیم. انویدیا از قطب های پردازش گرافیکی جهان چند نسل است که پا به رقابت با بزرگان صنعت موبایل گزاشته است.و به لطف گنجینه پتنتی انویدیا و تجربه های این شرکت امریکایی در صنعت پردازشی اکنون شاهد آن هستیم که انویدیا با بزرگان این صنعت به رقابت پرداخته و تعداد زیادی از آنهارا مقهور قدرت گرافیکی خود کرده است. در ادامه با یک مقایسه اساسی همراه باشید.

این مقاله توسط آقای مهران بخشی نوشته شده است.


انویدیا با نسلی به نام Tegra پا به میدان گزاشت . نسلی که در K1 به لقایت خود رسید بطوری که در زمان معرفی این چیپ هیچ تراشه ای توان رقابت با آن را نداشت . اما انویدیا تنها به K1 بسنده نکرده و در CES 2015 از تراشه ای به نام X1 رونمایی بعمل آورد که ادامه دهنده نسل پیشین بود و توانست ضمام انقلابی که K1 به راه انداخته بود را به دست گیرد. و به حق جانشینی خلف برای پدر خود باشد.

اما یکه تازی در صنعت موبایل وفادار نیست! کمپانی اپل چند صباحی پیش با مراسمی در سانفرانسیسکو از تبلت جدید خود موسوم به ایپد پرو پرده برداشت . تبلتی با چیپ جدید این شرکت و رهرو بزرگان نسل پیشین خود با نام A9X. بنا به گفته اپل این چیپ میتواند قدرتی به سان یک کامپیوتر دسکتاپ و شاید هم بیشتر ارایه دهد. چیپی با قدرت پردازشی گرافیکی مثال زدنی و آمیخته با تجربیات گرانبها اپل در صنعت موبایل باید حریفی قدر را برای انویدیا رقم بزند . در یک کلام A9X اژدهایی ایست در قفس! آیا تگرا ایکس میتواند به یکه تازی خود در صنعت موبایل ادامه دهد؟ در ادامه با ترنجی همراه باشید تا این دو قهرمان را مورد بررسی قرار دهیم.

معرفی

قلب تپنده تراشه ایکس وان از هشت هسته پردازشی در دو گروه چهار تایی با لیتوگرافی 28 نانومتری تشکیل شده است. گروه اول با چهار هسته Cortex A-57 که وظیفه ی پردازش های سنگین را بر عهده دارند و گروه بعدی با چهار هسته Cortex A-53 که به طبع از گروه اول کمی ضعیف تر هستند. شاید با دیدن مشخصات ایکس وان به شباهت با تراشه خبر ساز Snapdragon 810 پی ببرید! درست است تعداد هسته ها و معماری هسته های پردازشی این دو تراشه کاملا شبیه به هم است ولی در اینجاست که تجربه چندین ساله انویدیا به کمک ایکس وان میشتابد.
انویدیا دو بهینه سازی انقلابی را در چیپ خود اعمال کرده که دیگر نام ARM در حد و اندازه این چیپ نیست و باید اسم دیگری درخور برای ایکس وان انتخاب کنیم!

انویدیا بهینه سازی را در CCI(ارتباط منسجم کش) پردازنده اعمال کرده است. این بهینه سازی در کش سیستم باعث میشود تا سرعت خوندن اطلاعات پردازنده از حافظه کش بالا رود و کش های طبقه اول و دوم با هم ارتباط بهتری برقرار کرده ، باعث شود سرعت پردازش اطلاعات بالا رود. اما بهینه سازی انویدیا در اینجا به اتمام نمیرسد. در طراحی آرم از شیوه ای برای بهینه سازی استفاده شده که «بهینه سازی هوشمند توان مصرفی» یا (IPA) نام دارد اما انویدیا از این طراحی استفاده نکرد و دست به شخصی سازی زده و توانست توان مصرفی و بازده این هیولای صنعت موبایل را کنترل کند. همه این بهینه سازی ها دست به دست هم دادند تا چیپ انودیا بتواند به محدوده خطرناک Core i7 ها برسد!

حال به سراغ رقیب انویدیا میرویم

تراشه اپل از دو هسته بهره میبرد.این دو هسته از معماری BIG LITEL بهره میبرد که بر پایه ARM طراحی شده اند.همچنین این هست با فناوی Twiser نیز همزاه شده است که نوید قدرتی بالا و مصرق کمتر را میدهد.
این سیستم بر چیپ با لیتوگرافی FINFET 16nm توسط شرکت تایوانی TSMC تولید شده است.که با محاسبه ای ساده به عدد 172mm برای مساحت این چیپ میرسیم که از نسل پیش که A8X نام داشت مقداری بزگتر است. پس میتوان دریافت که اپل سطح پردازشی هر هسته را بزگتر کرده ، تعداد ترازیستور بالا رفته پس ما باید شاهد دوبرابر شدن توانایی محاسباتی نسبت به A8X سه هسته ای داشته باشیم.

بنا به سنت دیرینه اپل در استفاده از شتاب دهده های گرافیکی شرکت ایمیجیشن ، امسال نیز شاهد یک شتابدهنده گرافیکی این شرکت در محصول اپل هستیم. و همانطور که در تصویر بالا مشاهده میکنید مقدار زیادی از سطح پردازنده به چیپ گرافیکی اختصاص داده شده است که میتوان برداشت کرد که اپل هم متوجه اهمیت قدرت گرافیکی بالا شده است.

این شتاب دهنده از سری 7XT است که با کد PowerVR GT7800 شناخته میشود که به طور معمول این پردازنده باید هشت کلاستر پردازشی داشته باشد ولی اپل تصمیم گرفته صرفه اقتصادی را به قدرت سوگولی اش ترجیح دهد. پس چیپ گرافیکی را دستخوش تغییراتی کرده است که یکی از آنها اضافه کرده چهار کلاستر دیگر است . پس میتوان این شتاب دهنده گرافیکی را میان GT7800 هشت کلاستری ای و GT7900 شانزده کلاستری طبقه بندی کرد . بعلت اضافه کردن این چهار کلاستر به این پردازنده دیگر با نام قدیمی شناخته نمیشود وبه PowerVR 12 Cluster تغییر نام داده است.

اپل هنر مهندسی خود را در چیپ جدیدش به لغایت خود رسانده است و اکنون میتوان چیپ جدید اپل را را با چیپ هایی از اینتل با معماری X86 مانندCore M یا Core i5 مقایسه کرد.

عملکرد پردازشی و قدرت گرافیکی

ابتدا به بررسی توان و مشخصات گرافیکی A9X میپردازیم . همانطور که ذکر کردیم این چیپ دارای دو هسه پردازشی از نوع Twiser است . که با لیتو گرافی 14نانومتری به تولید رسده است . تعداد ترانزیستور ها در آن بسیار بالاست و به طبع توان پردازشی در هر هسته بسیار قوی تر از نسل قبلی خود است. پس میتوان صدق گفته اپل در زمینه دو برابر شدن توان پردازشی در نسل جدید را پذیرفت.

چیپ جدید اپل از واسطه ی حافظه ای LDDR4 با پهنای باند 64 بیت و مقدار 4 گیگابایت بهره میبرد که با آغوش باز به سوی چیپ اپل می اید و به چیپ سرعتی سریع تر از قبل میدهد.

قدرت پردازش گرافیکی نیز با ارتقایی تقریبا دو برابر همراه شده است . همانطور که در بالاتر گفتیم شتاب دهنده گرافیکی این تراشه توسط خود اپل شخصی سازی شده است .این پردازنده دارای دوازده کلاستر پردازشی است که در نسخه ی هشت کلاستری 265 زیر هسته پردازشی یا ALU Core دارد که با حسابی ساده به عدد 32 هسته در هر کلاستر میرسیم. پس در نسخه دوازده هسته ای که بر روی چیپA9 بکار رفته احتمالا با 384 هسته گرافیکی روبرو باشیم.(32*12(

این پردازنده دوازده هسته ای با پهنای باند 128 بیت امکان اطلاعات با سرعت خارق العاده 51 گیگا بایت بر ثانیه را به تراشه داده است که واقعا قدرتی ستودنیست . استفاده از این پهنای باند بالا موجب شد که اپل قید حافظه کش سطح سوم را بزند و تمرکز خود را بر استفاده از قدرت فعلی چیپ بگذارد . همچنین پردازنه مذکور از قابلیت های مانند سایه زنی هندسی پیشرفته و مجازی سازی بهره میبرد که دست توسعه دهندگان را برای ساختن برنامه و بازی و استفاده از تمام قابلیت های چیپ باز میگذارد.

توان پردازشی این شتاب دهنده گرافیکی در محاسبات FP16 حدودا برابر با 1.4 ترافلاپس است;خارق العاده! نسل هشتم کنسول های بازی مثل PS4 قدرت محاسباتی برابر 1.8 ترافلاپس داشتند که آنها با معماری X86 و هشت گیگابایت رم نسل پنجم به این توان رسیدند . چیپ اپل تونست این مفهوم را به ما برساند که براحتی میتواند به ادعادی سازنده اش مبنی بر دو برابر شدن توان جامعه عمل بپوشاند.
برخی از API های پشتیبانی شده توسط این شتاب دهنده عبارتند از:
including OpenGL® ES 3.1 + AEP, OpenGL® 4.4, OpenCL 1.2 FP, RenderScript, and DirectX 11

همانطور که ذکر کردیم این چیپ از هشت هسته پردازشی برای تامین قدرت خود استفاده میکند که در دو گروه هستند; گروه اول با چهار هسته Cortex A-57 که وظیفه ی پردازش های سنگین را بر عهده دارند و گروه بعدی با چهار هسته Cortex A-53 که به طبع از گروه اول کمی ضعیف تر هستند. هر هشت هسته ی پردازشی ذکر شده دارای معماری ARMv8 و برپایه دستورات 64 بیتی تولید شده اند. متاسفانه در این سری انویدیا از پردازنده های مخصوص خود بنام دنور 2 که مانور زیادی در ان داده بود استفاده نکرده و ترجیح داده از پردازنده هایی بر پایه Cortex استفاده کند.

انویدیا سلطان پردازش گرافیکی جهان است و بازی خوری را نمیشناسید که قدرت محصول جدید انویدیا با نام تایتان X را با گوشت و پوست خود درک نکرده باشد ! حال همین مهندسی موجود در این سری که مکسول(Maxwel) نام دارد را به دنیای موبایل بیاورید! بله به شتاب دهنده گرافیکی انویدیا با 256 هسته پردازشی سلام کنید!

این شتابدهده گرافیکی با معماری مکسول انویدیا در محاسبات FP16 عددی برابر 1.1 ترافلاپس را برای خود به جای میگذارد که همه موارد بالا نشان دهنده این است که انویدیا تمام همت خود را برای هرچه بهتر کردن ایکس وان گزاشته است.

این پردازنده چهار کلاستری دارای 256 هسته پردازشی است که از دو SMM استفاده شده است که هرکدام از آنها دارای 128 هسته پردازشی است این تقسیم هسته ها باعث شده انویدیا بتواند مدیریت بیشتر بر توان مصرفی داشته باشد و بتواند دما را کنترل کند.البته تخصص بخش گرافیکی ایکس وان مربوط یه استریم ویدیئو با کیفیت در فریم بالاست.بطوری که این چیپ میتواند یک ویدیویی با کیفیت 4K را با 60FPS به نمایش در بیاورد بدون حتی یک افت فریم ! که واقعا پردازنده های موبایلی و حتی چیپ اپل مقهور این قدرت گرافیکی میشوند که همه این موارد را باید مدیون معماری مکسول نسل 9 گرافیکی دسکتاپ باشیم . این بار انویدیا از واسط حافظه LPDDR4 64بیتی استفاده کرده که در مقایسه با نسل قبل که سرعتی برابر 15 گیگابایت بر ثانیه داشت اکنون به 25.6 گیگابایت بر ثانیه رسانده است این افزایش سرعت در انتقال داده افزایش سرعتی برابر با 40% را حکایت میکند.
اما افزایش سرعت تنها 40% نیست. بلکه این افزایش سعت در کنار مکسول قدرتی فوق العاده را برای ایکس وان در اینکد ویدیوی 4K را رقم میزند که ستودنیست.

همچنین انویدیا در حال همکاری با کرایتک است تا عمل پورت کردن موتور گرافیکی قدرتمند CryEngine انجام دهند که انجام این کار بر روی گرافیک های نسل 9 هم مشکل است چه برسد به ایکس 1 که یک پردازنده موبایلی است و با مصرف انرژی کم!

جمع بندی و نتیجه گیری

همیشه انتخاب بین دو قهرمان کاری بس مشکل بوده است.چیپ انویدیا قدرت خود را در استریم ویدیو در کیفیت و فریم بالا نشان میدهد و در طرفی دیگر چیپ اپل با امار فزاینده انتقال اطلاعات در ایپد خوش میدرخشد.
چیپ انویدیا به تازگی در کنسول بازی شیلد بکار رفته ، کنسولی که بر پایه Android TV بنا شده و میتوانید عناوینی همچون کرایسیس را براحتی پردازش کند. و انویدیا هم از زمان ارایه تبلت شیلد بدنبال بهینه سازیتجربه بازی خوری روی دستگاهایش بود که تا کنون بیشتر بازی خور ها را راضی نگه داشته و ترقیب به خرید محصول جدید کرده است.

در آن سوی میدان اپل قرار دارد با سوگولیش ایپد پرو . تبلتی که توانایی انجام تمام بازیها و برنامه های اپ استور را دارد .اما توان پردازشی یک قسمت از کار است . برای استفاده از این توان باید سیستم عامل بهینه شود ،دولوپر ها دست بکار شومد ، اپل نیز کمی سیاست خود را عوض کرده، سیستم عاملی برای ایپد بسازد که بتوان به معنای واقعی کلمه از آن بعنوان محصولی هیبریدی یاد کرد . به همین علت بود که A9X را ازدهایی در قفس IOS تلقی کردیم!

نظر شما در مورد تراشه های بالا چیست؟ با ما در بخش نظرات در میان بگذارید.


منبع: ترنجی