چرا پردازنده‌های اپل از کوالکام سریع‌تر‌ هستند؟

به‌طورمعمول، وقتی نسل جدیدی از گوشی‌های هوشمند اپل معرفی می‌شود، این گوشی همواره با یک پردازنده جدید همراه است و امسال نیز از این قاعده مستثنا نبود. آیفون 8، 8 پلاس و آیفون X به پردازنده‌ A11 Bionic اپل مجهز هستند. قابل پیش‌بینی بود که در همان ابتدا، مقایسه‌های زیادی بین این پردازنده و نمونه‌های ساخت کوالکام و سامسونگ انجام گیرد. اما دیری نپایید که مانند همیشه، دست پردازنده اپل به‌عنوان برنده رقابت بالا رفت.

اما سوال اینجاست که چرا پردازنده‌های اپل همواره از رقبای خود سریع‌تر هستند؟ چرا پردازنده‌های مورداستفاده در گوشی‌های اندرویدی همیشه پشت سر اپل قرار می‌گیرند؟ آیا پردازنده‌های اپل واقعا خوب هستند یا نمونه‌های اندرویدی ضعف دارند؟ در این مطلب کاملا زوایای تاریک این ماجرا را روشن خواهیم کرد.

پردازنده A11 Bionic اپل

پردازنده‌های طراحی شده توسط اپل بر مبنای معماری 64 بیتی ARM ساخته می‌شوند. این به این معنی است که زیرساخت‌ پردازنده‌های اپل با کوالکام، سامسونگ و هوآوی با هم مشترک است. اما تفاوت اینجاست که اپل لایسنس معماری ARM را در اختیار دارد که به این کمپانی اجازه می‌دهد چیپ‌های اختصاصی خود را از 0 تا 100 طراحی کند. اولین پردازنده 64 بیتی ARM اپل A7 بود که در آیفون 5 اس مورد استفاده قرار گرفت. CPU دو هسته‌ای، فرکانس 1.4 گیگاهرتز و GPU 4 هسته‌ای PowerVR G6430.

اما پردازنده A11 هم‌اکنون از یک تراشه 6 هسته‌ای باقابلیت پردازش چندگانه و GPU جدید داخلی استفاده می‌کند. این پردازنده 6 هسته‌ای از دو هسته با کارایی بالا (باکدنام مونسون) و چهار هسته با انرژی کارآمد (باکدنام میسترال) مشتمل شده است. برخلاف نسل قبلی پردازنده‌های اپل، A11 قادر به استفاده از تمام قدرت 6 هسته به‌صورت هم‌زمان است.

اپل ادعا می‌کند که دو هسته با عملکرد بالا، 25 درصد از هسته‌های A10 سریع‌تر هستند و عملکرد 4 هسته باقیمانده نیز تا 70 درصد نسبت به نسل پیشین خود بهبودیافته است. پردازنده A11 توسط TSMC و بر اساس گره پردازشی 10 نانومتری ساخته و شامل 4.3 میلیون ترانزیستور نیز می‌شود. اندازه این پردازنده 89.23 میلی‌متر است که 30 درصد کوچک‌تر از A10 است.

گوشی آیفون 8 پلاس که از پردازنده A11 استفاده می‌کند، در تست‌های گیک‌بنچ توانست نمره 4260 در پردازش تک هسته و نمره 10221 در پردازش چندهسته‌ای را کسب کند که در نوع خود یک رکورد محسوب می‌شود.

مقایسه

در زیر، جدول مقایسه کامل بین پردازنده‌های A11، اسنپدراگون 835 و A10 را مشاهده می‌کنید.

توجه: مرکز بنچمارک‌گیری Geekbench فقط CPU را موردبررسی قرار می‌دهد.

در جدول بالا مشاهده می‌کنید که دو پردازنده A11 و اسنپدراگون 835 هردو بر اساس معماری 10 نانومتری ساخته‌شده‌اند. A11 شش هسته‌ای است و اسنپدراگون 835 هشت هشته‌ای. صرف‌نظر از شباهت‌های جدیدترین پردازنده‌های اپل و کوالکام، نمره کسب‌شده توسط پردازنده A11 در پردازش تک‌هسته‌ای تقریبا 2 برابر اسنپدراگون 835 است.

چرا؟

روی کاغذ، نتایج پردازش چندهسته‌ای A11 شش هسته‌ای حدود 50 درصد از اسنپدراگون 835 با هشت هسته سریع‌تر است. همان‌طور که در بالاتر هم اشاره کردم، مرکز بنچمارک‌گیری Geekbench فقط CPU را موردبررسی قرار می‌دهد و هیچ بخش دیگری از سخت‌افزار را تست نمی‌کند. ولی پرواضح است که A11 چه در پردازش تک‌هسته‌ای و چه در پردازش چندهسته‌ای، در جهان کنونی بی‌رقیب است. این ممکن است کمی برای طرفداران اندروید ناراحت‌کننده باشد. اما واقعا دلیل این‌همه تفاوت چیست؟ اول بیایید کمی تاریخ بخوانیم!

تاریخ پردازنده‌های اپل و کوالکام

شاید عجیب نباشد که بگوییم اپل در سال 2013 و با معرفی پردازنده 64 بیت A7 خواب را از چشمان کوالکام ربود. تا آن زمان، هردو کمپانی اپل و کوالکام پردازنده‌های خود را بر اساس 32 بیت ARMv7 می‌ساختند. کوالکام در آن زمان با پردازنده اسنپدراگون 800 در میدان یکه‌تازی می‌کرد. در این پردازنده‌ها از هسته‌های داخلی Krait 400 و جی پی یو Adreno 330 استفاده می‌شد.

اما وقتی اپل پردازنده 64 بیتی ARMv8 را معرفی کرد، کوالکام هیچ حرفی برای گفتن نداشت؛ اما بعدها این کمپانی نیز به ساخت چیپ‌های 64 بیتی روی آورد. در آوریل سال 2014، کوالکام پردازنده اسنپدراگون 810 را با چهار هسته Cortex-A57 و چهار هسته دیگر Cortex-A53 معرفی کرد. هسته‌های سری Cortex مستقیما از ARM سرچشمه می‌گیرند. اما دیری نپایید که اپل نیز پردازنده A8 را به‌عنوان دومین نسل از سی پی یوهای 64 بیتی داخلی معرفی کرد. در مارس سال 2015 نیز اسنپدراگون 820 به‌عنوان اولین نسل از پردازنده‌های 64 بیت داخلی کوالکام معرفی شد. این پردازنده از هسته‌های Kryo استفاده می‌کرد.

در سپتامبر همان سال، اپل گوشی آیفون 6 اس را همراه با پردازنده A9 به بازار فرستاد. سومین نسل از پردازنده‌های 64 بیت داخلی اپل. نتیجه آن شد که کوالکام در یک غافلگیری دو نسل از اپل عقب افتاد. در سال 2016، کوالکام مجددا به سمت ARM بازگشت. اما ARM برنامه لایسنسی را ایجاد کرده بود که به مورد اعتمادترین شرکت‌های همکارش اجازه می‌داد تا به طراحی آخرین نسل از CPU ها دسترسی داشته باشند. نتیجه این امر، هسته‌های Kryo 280 بود. روی کاغذ، پردازنده اسنپدراگون 835 از هشت هسته Kryo 280 استفاده می‌کند.

هرچند همواره شنیده‌ایم که گفته می‌شود اسنپدراگون 835 به 4 هسته پردازشی Cortex-A73 و 4 هسته Cortex-A53 مجهز است. برای رقابت بهتر با اپل، کوالکام زمان رونمایی از پردازنده اسنپدراگون 835 را از بهار به تابستان تغییر داد. به این منظور که اسنپدراگون 835 بعد از پردازنده A10 و آیفون 7 معرفی شود.

اما اکنون پردازنده A11 چهارمین نسل از پردازنده‌های 64 بیت داخلی اپل محسوب می‌شود و کوالکام هنوز پردازنده پرچم‌دار خود برای سال 2018 را معرفی نکرده است. اما اگر این شرکت بخواهد از روال معمول رونمایی از پردازنده‌های خود تبعیت کند، بعید نیست که در پایان همین سال شاهد رونمایی از جدیدترین پردازنده پرچم‌دار سری اسنپدراگون باشیم.

هسته‌ پردازنده‌های اپل چه تفاوت‌هایی دارند؟

چند نکته کلیدی در مورد هسته‌ پردازنده‌های اپل وجود دارد که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم. اولین نکته‌ای که باید بدانید این است که اپل اولین کمپانی بود که به ساخت و استفاده از پردازنده‌های 64 بیت روی آورد. هرچند که خود ARM در اکتبر سال 2012، Cortex-A57 را معرفی کرد و بنابراین بود که شرکای این کمپانی در سال 2014 اولین نسل از این پردازنده‌ها را عرضه کنند، اما اپل در همان سال 2013 اولین دستگاه با استفاده از پردازنده 64 بیتی ARM را روانه بازار کرد.

دوم اینکه عرضه پردازنده‌های جدید اپل همراه با محصولات این شرکت صورت می‌گیرد. طراحی پردازنده‌های موبایل با کارایی بالا بسیار کار سختی است و زمان زیادی را می‌طلبد. Cortex-A57 در اکتبر سال 2012 معرفی شد ولی تا سال 2014 در هیچ گوشی هوشمندی مورداستفاده قرار نگرفت.

مثالی دیگر، پردازنده کایرین 960 که در میت 9 استفاده می‌شود هشت ماه پس از تحویل GPU های ARM Mali-G71 به هوآوی رسما به بازار عرضه شد. این شایعه هست که ازآنجایی‌که اپل تمام‌کارهای مرتبط با سخت‌افزار را خودش انجام می‌دهد، این فرصت برای کوپرتینویی‌ها وجود دارد تا چندین هفته گران‌بها را در وقت خود صرفه‌جویی کنند.

نکته سوم، گران‌تر بودن پردازنده‌های اپل نسبت به رقباست. بر اساس گزارش Linley Group در سال 2016، قیمت پردازنده‌های اپل حدود 2 برابر از سایر پردازنده‌های پرچم‌دار بالاتر است. اما نکته اینجاست که اپل گوشی هوشمند می‌فروشد و نه سخت‌افزار. بنابراین می‌تواند هزینه‌ سخت‌افزار را بالاتر ببرد و پول سخت‌افزار همراه با گوشی به اپل پرداخت می‌شود.

اما دو کمپانی ARM و اسنپدراگون تنها به فروش سخت‌افزار مشغول هستند. ARM طراحی هسته‌های CPU را برای کوالکام انجام می‌دهد و کوالکان نیز چیپ‌ها را طراحی می‌کند و آن‌ها را به کمپانی‌هایی مانند سامسونگ، سونی، ال‌جی و غیره می‌فروشد. هردو کمپانی ARM و اسنپدراگون به سود نیاز دارند. اما مشکل اینجاست که کوالکام برخلاف اپل نمی‌تواند قیمت چیپ‌های سخت‌افزاری خود را بالا ببرد، زیر در صورت بالا بودن قیمت، تولید‌کنندگان گوشی‌های هوشمند به سراغ رقبای کوالکام خواهند رفت و خریدهای خود را از آن‌ها انجام می‌دهند.

نکته چهارم این است که پردازنده‌های اپل دارای حافظه‌های بزرگ‌تری نیز هستند. سیلیکون هزینه‌بر است و شاید استفاده از آن برای سازندگان سخت‌افزار مانند کوالکام صرف اقتصادی چندانی نداشته باشد. اما همان‌طور که در مورد سوم هم اشاره کردم، دست اپل برای بالا بردن قیمت سخت‌افزارهای خود باز است، زیرا این پول را درنهایت از خریداران آیفون کسب می‌کند.

قبل از Cortex-A75، هیچ‌کدام از پردازنده‌های کورتکس ARM از حافظه L3 پشتیبانی نمی‌کردند. اما جالب است بدانید که اپل از A7 تا به امروز از حافظه L3 استفاده می‌کند. پردازنده‌های A7 و A8 از 1 مگابایت حافظه L2 و 4 مگابایت حافظه L3 بهره‌مند بودند. پردازنده‌های A9 و A10 نیز از 3 مگابایت حافظه L2 و 4 مگابایت حافظه L3 استفاده می‌کردند. بر اساس اطلاعات پایگاه Geekbench، پردازنده A11 فقط از 8 مگابایت حافظه L2 بهره‌مند است و از هیچ حافظه L3 استفاده نمی‌کند.

جمع‌بندی

شکی نیست که اپل تیمی متشکل از طراحان کلاس جهانی CPU را در اختیار دارد و مدام در پی آن است که بهترین و سریع‌ترین سخت‌افزارهای ممکن را در محصولاتش بکار گیرد. موفقیت اپل یک فرمول جادویی نیست. بلکه یک نمونه خارق‌العاده از علم مهندسی است.

پیش‌بینی خود من این است که شرکت‌های مانند کوالکام، سامسونگ و هوآوی هرگز نخواهند توانست در زمینه پردازش سخت‌افزاری به گردپای اپل هم برسند. اما برای آینده چیپ‌های موبایل، دو مورد را می‌توان پیش‌بینی کرد:

• اپل یک پردازنده بد بسازد. به‌گونه‌ای مزیت‌های رقابتی خود در برابر رقبا را از دست بدهد
• یکی از کمپانی‌های فعال در زمینه ساخت سخت‌افزار، یک چیپست گران‌قیمت با حجم زیادی حافظه بسازد

نکته‌ای دیگر

نمرات پردازنده A11 اپل توسط مرکز Geekbench ثبت‌شده و این مرکز فقط قدرت پردازشی CPU را موردبررسی قرار می‌دهد. اما قدرت و کارایی یک سخت‌افزار فقط به CPU منحصر نمی‌شود و مواردی مانند GPU، DSP، ISP و غیره نیز مدنظر هستند. این موارد در پردازنده A11 به بهترین شکل ممکن طراحی‌شده‌اند اما بی‌انصافی است که اگر نامی از اسنپدراگون 835 به میان نیاوریم. هردو گوشی آیفون 8 با پردازنده A11 و گلکسی اس 8 یا نوت 8 با پردازنده اسنپدراگون 835 می‌توانند تجربه‌ای منحصربه‌فرد را برای کاربران خود به ارمغان بیاورند.

اما نکته دیگری که در اینجا وجود دارد این است که انتظارات ما از تجربه کاربری در حال تغییر است. A11 به یک موتور عصبی مجهز است که ویژگی‌هایی مانند Face ID را تغذیه می‌کند. پردازنده کایرین 970 که تا چندی دیگر معرفی می‌شود نیز به یک واحد پردازش عصبی مجهز شده است که می‌تواند عملیات‌هایی مانند شناسایی عکس‎ها را 20 بار سریع‌تر از CPU انجام دهد. همچنین چندی پیش نیز کوالکام اعلام کرد که ازاین‌پس چیپ‌های خود را پردازنده خطاب نمی‌کند و آن‌ها را پلتفرم می‌داند.

نظر شما چیست؟ به نظر شما پردازنده‌های اپل سریع‌تر هستند یا کوالکام؟