هر آن چیزی که درباره CPU و GPUهای سال 2021 شرکت ARM بایستی بدانید

بی‌تردید ARM مهم‌ترین شرکت در صنعت گوشی‌های هوشمند به‌شمار می‌رود. معماری، CPU و GPUهای طراحی شده توسط این شرکت به‌صورت مجازی در اسمارت‌فون‌های سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کمپانی اخیرا از عرضه سری جدید CPUها و GPUهای خود برای اسمارت‌فون‌ها، لپ‌تاپ‌ها و سایر گجت‌های نسل بعدی خبر داده است. در ادامه به بیان جزئیات منتشر شده پیرامون این گجت‌ها می‌پردازیم:

کلیه هسته‌های پردازشی آینده ARM ازمعماری جدید استفاده خواهند کرد

شرکت ARM اخیرا از 3 مدل CPU جدید رونمایی کرد که بهره‌‌گیری از معماری Arm v9 مشخصه مشترک میان این پردازنده‌ها محسوب می‌شود. برای درک میزان بزرگی چنین دستاوردی جالب است بدانید که آخرین بار کمپانی با استفاده از معماری Arm v8 در سال 2011 چنین جهش بزرگی را میان نسل‌های مختلف معماری خود تجربه کرد.

معماری جدید با اصلاحاتی در حوزه‌های مختلف مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. این معماری به لطف استفاده از فناوری SVE2 از عملکرد بسیار سریع‌تری در زمینه یادگیری ماشینی برخوردار بوده و از طریق افزونه‌های برچسب‌گذاری حافظه امنیت سخت‌افزاری بهتری را به ارمغان می‌آورد. این مشخصه در واقع بخشی از بازنگری معماری قبلی محسوب می‌شود؛ اما پیش‌تر شاهد عرضه CPUهای اسمارت‌فونی با این معماری نبوده‌ایم.

کمپانی ARM بالاخره از هسته‌های پردازشی کوچک و جدید خود رونمایی خواهد کرد

این‌بار با 3 هسته پردازشی جدید سروکار داریم. بی‌تردید هسته کورتکس A510 مهم‌ترین مولفه CPU به‌شمار می‌رود؛ چرا که این هسته پس از مدت‌ها انتظار به‌عنوان جانشین هسته کوچک کورتکس A55 عرضه می‌شود. هسته کورتکس A55 از سال 2018 درون اسمارت‌فون‌ها به‌کار گرفته شده است.

کارآیی هسته پردازشی کوچک و جدید کورتکس A510 در مقایسه با مدل نسل قبلی کورتکس A55 حدودا 35 درصد افزایش یافته و بهره‌وری انرژی آن نیز 20 درصد بهبود یافته است. در واقع بر اساس اعلام ARM هسته کورتکس A510 در مقایسه با هسته کورتکس A57 قدرتمندتر بوده و کارآیی آن با هسته کورتکس A73 اختلاف ناچیزی دارد. همچنین کارآیی تراشه در زمینه یادگیری ماشینی نیز 3 برابر ارتقاء یافته و کمپانی با انتشار اسلایدهایی نشان می‌دهد که هسته کورتکس A510 در زمینه یادگیری ماشینی از هسته کورتکس A78 نیز برتر ظاهر می‌شود. این برتری احتمالا مدیون استفاده از معماری جدید است.

چرا معرفی مدل جانشین هسته کورتکس A55 تا امروز به تعویق افتاده است؟ ARM به وبسایت Android Authority اعلام کرد که این شرکت تصمیم داشته تا هسته جانشین جدید را زودتر از مقطع کنونی عرضه نماید؛ اما در عوض ترجیح داده تا مدل جانشین کورتکس A510 را بر پایه معماری ARM v9 عرضه کند. این پروژه پیش‌تر در سال 2016 آغاز شد. با این‌حال کمپانی خاطرنشان کرده که هسته‌های پردازشی کوچک با فواصل زمانی طولانی‌تر از حد معمول عرضه می‌شوند و هسته‌ پردازشی کوچک جدید احتمالا تا پیش از 4 سال آینده عرضه نخواهد شد.

به گفته ARM توان پردازشی هسته کوچک جدید تا پیش از عرضه هسته‌های بزرگتر برای اجرای طیف گسترده‌ای از امور پردازشی کفایت خواهد کرد. بدین‌ترتیب احتمالا شاهد ارتقاء هرچه بیش‌تر بهره‌وری انرژی هسته‌های پردازشی در هندست‌ها خواهیم بود. بنابراین میزان وابستگی اسمارت‌فون‌ها به هسته‌های بزرگ و پرمصرف کاهش خواهد یافت.

هسته‌ پردازشی کورتکس X2 مقوله کارآیی را به بهره‌وری انرژی ترجیح می‌دهد

هسته کورتکس X1 سال گذشته معرفی شد. این محصول یک هسته پردازشی متمرکز بر عملکرد محسوب شده و به‌عنوان تنها هسته پردازشی بزرگ در تراشه‌های اسنپ‌دراگون 888 و اگزینوس 2100 مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. اکنون ARM از مدل جانشین کورتکس X1 موسوم به کورتکس X2 رونمایی کرده است. انتظار می‌رود که این هسته ضمن استفاده از فرآیند تولید و فرکانس مشابه از 16 درصد کارآیی بالاتر نسبت به هسته کورتکس X1 برخوردار باشد. در رابطه با بهره‌وری انرژی این هسته نسبت به کپرتکس X1 هیچ توضیحی ارائه نشده است؛ اگرچه یک گراف بدون‌علامت نشان می‌دهد که هسته کورتکس X2 از بهره‌وری انرژی بالاتری برخوردار خواهد بود. در هر صورت به‌نظر می‌رسد که اسمارت‌فون‌های پرچم‌دار بار دیگر از CPU با پیکره‌بندی 4+3+1 هسته‌ای استفاده خواهند کرد. در این‌حالت تک هسته کورتکس X2 جهت امور پردازشی سنگین به‌کار گرفته خواهد شد.

کمپانی بریتانیایی طراح تراشه پیش‌تر اعلام کرد که استفاده همزمان یک تراشه از 8 هسته پردازشی کورتکس X2 نیز امکان‌پذیر خواهد بود. اما در حال حاضر این پیکره‌بندی صرفا برای لپ‌تاپ‌ها قابل استفاده است.

هسته کورتکس A710: پیوند به گذشته

هسته کورتکس A710 به‌عنوان جانشین مدل کورتکس A78 روانه بازار می‌شود. این هسته عضو میانی خانواده هسته‌های پردازشی ARM محسوب می‌شود. هسته کورتکس A710 به اندازه مدل کورتکس X2 قدرتمند نیست؛ اما از بهره‌وری انرژی بالاتری برخوردار است. به‌طور مشابه هسته کورتکس A710 نیز در مقایسه با کورتکس A510 از توان پردازشی بالاتر و بهره‌وری انرژی پایین‌تری برخوردار است.

بر اساس اعلام کمپانی کارآیی و بهره‌وری انرژی هسته کورتکس A710 در مقایسه با کورتکس A78 (با فرآیند تولید مشابه) احتمالا به‌ترتیب 10 و 30 درصد افزایش خواهد یافت. جهش عملکردی این هسته در مقایسه با مدل‌های کورتکس A77 و کورتکس A78 نسبتا مشهود است؛ اما میزان ارتقاء بهره‌وری انرژی بسیار ملموس‌تر خواهد بود.

نکته جالب‌توجه اینکه کمپانی ARM ادعا کرده که پشتیبانی CPUهای اسمارت‌فونی از معماری 32 بیتی را در سال 2023 به‌طور کامل متوقف خواهد کرد. 2 مورد از 3 هسته پردازشی اخیرا معرفی شده ARM تنها از معماری 64 بیتی پشتیبانی می‌کنند. در این میان کورتکس A710 تنها هسته پردازشی است که کماکان از معماری 32 بیتی پشتیبانی می‌کند. اکثر شرکت‌ها از کورتکس A710 به‌عنوان هسته میانی در تراشه‌های پرچم‌دار خود استفاده خواهند کرد. بعلاوه این هسته احتمالا به‌عنوان هسته بزرگ در تراشه‌های میان‌رده جدید به‌کار گرفته خواهد شد.

Mali-G710 و Mali-G610: پردازنده‌های گرافیکی پرچم‌دار جدید ARM

همچنین کمپانی ARM از 4 مدل جدید GPU نیز رونمایی کرد. پردازنده گرافیکی Mali-G710 یک مدل پرچم‌دار به‌شمار می‌رود. بر اساس ادعای کمپانی کارآیی و بهره‌وری انرژی این GPU حدودا 20 درصد ارتقاء یافته و عملکرد آن در زمینه یادگیری ماشینی نیز 35 درصد بهبود خواهد یافت.

بعلاوه کمپانی از پردازنده گرافیکی Mali-G610 رونمایی کرد. این مدل اساسا با GPU پرچم‌دار یکسان است. اصلی‌ترین تفاوت این 2 پردازنده به تعداد هسته‌های سایه‌زن در آن‌ها مربوط می‌شود. پردازنده گرافیکی Mali-G710 از مشخصات فنی مشابه با مدل Mali-G610 برخوردار است؛ با این تفاوت که مدل نخست از بیش از 7 هسته پردازشی بهره می‌گیرد. شایان به ذکر است که پردازنده گرافیکی Mali-G710 مجهز به 16 هسته پردازشی است؛ در حالی‌که مدل Mali-G78 از 24 هسته پردازشی بهره می‌گیرد.

پردازنده گرافیکی Mali-G78 در تراشه‌های پرچم‌دار امسال شرکت‌های هواوی و سامسونگ مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. هنوز مشخص نیست که به‌دنبال اعمال تحریم‌های ایالات‌متحده علیه هواوی آیا این شرکت در تراشه پرچم‌دار خود در اواخر سال جاری از پردازنده گرافیکی Mali-G710 استفاده خواهد کرد یا خیر. بر اساس پیش‌بینی‌ها شرکت مدیاتک نیز در پردازنده پرچم‌دار آینده خود از این GPU جدید بهره‌برداری خواهد کرد. پردازنده‌های گرافیکی ارزان‌قیمت Mali-G510 و Mali-G310 برای عمده گجت‌ها

GPUهای پایین‌رده‌تر ARM نیز طرفداران زیادی دارند و کمپانی بریتانیایی از پردازنده‌های گرافیکی Mali-G510 و Mali-G310 نیز رونمایی کرد. این مدل‌ها به‌ترتیب به‌عنوان جانشین پردازنده‌های Mali-G57 و Mali-G31 معرفی شدند. پردازنده ًMali-G57 در تراشه‌های 5G میان‌رده و اقتصادی مورد استفاده قرار می‌گرفت؛ در حالی‌که پردازنده Mali-G31 عمدتا در دستگاه‌هایی نظیر تی‌وی باکس‌ها به‌کار گرفته می‌شد. به‌نظر می‌رسد که GPUهای جدید با الگوی مشابهی مورد استفاده قرار گیرند.

کارآیی پردازنده Mali-G510 در مقایسه با مدل نسل قبلی تا 100 درصد افزایش یافته است؛ در حالی‌که بهره‌وری انرژی و توانایی پردازش یادگیری ماشینی تراشه نیز به‌ترتیب 22 و 100 درصد ارتقاء یافته است. بر اساس اعلام ARM انتظار می‌رود که کارآیی پردازنده گرافیکی Mali-G310 در زمینه پردازش بافت‌ها  و عملکرد Vulkan به‌ترتیب 6 و 4.5 برابر افزایش یافته است. چنین مقایسه‌ای نسبت به پردازنده Mali-G31 انجام شده است؛ مدلی که چندین سال قبل روانه بازار شد. بر اساس اعلام وبسایت Android Authority انتظار می‌رود که کارآیی پردازنده Mali-G310 در مقایسه با Mali-G31 رشد 2 برابری را تجربه نماید.

پردازنده گرافیکی Mali-G510 با پیکره‌بندی 1 تا 5 هسته‌ای قابل دسترس است؛ در حالی‌که Mali-G310 تنها از 1 هسته سایه‌زن بهره می‌گیرد. هر 2 پردازنده از فناوری مشابه با مدل‌های برتر کمپانی بهره می‌گیرند. همچنین پردازنده گرافیکی Mali-G3X برای نخستین بار از معماری Valhall بهره می‌گیرد. این GPU از مشخصه (Arm Fixed Rate Compression (AFRC برخوردار است. این مشخصه نوعی تکنیک فشرده‌سازی بدون اتلاف بصری است که موجب صرفه‌جویی چشمگیر 60 درصدی در پهنای باند و افزایش 80 درصدی کارآیی برای محتواهایی نظیر بازی‌ها و ویدیوها خواهد شد.