تفاوت بين CPU، GPU و APU چيست؟ هر كدام چه مأموريتي دارند؟
CPU چيست؟
امروزه بيشتر متخصصان كامپيوتر با اين قطعه آشنايي دارند و مي‌دانند كه در يك كامپيوتر كه ممكن است به شكل يك لپ‌تاپ، پي‌سي يا تبلت باشد، چنين قطعه‌اي موجود است. اما اينكه CPU دقيقاً مسئول انجام چه كارهايي است و اصلاً مخفف چه واژه‌هايي است و معناي آن چيست را شايد همه ندانند. پس بهتر است در ابتدا تعريفي از سي‌پي‌يو ارائه كنيم و سپس به مطالعه فرآيندهايي كه در آن صورت مي‌گيرد، بپردازيم.
اگر پردازنده را از يك كامپيوتر حذف كنيم، عملكرد آن متوقف خواهد شد. نقش پردازنده اصلي در انجام اعمالي مثل بارگذاري سيستم عامل، اجراي دستورها در كامند پرامپت ويندوز يا انجام محاسبات رياضي در اكسل و ديگر نرم‌افزارهاي مشابه، نقشي حياتي است. حال به مطالعه 4 مأموريت اصلي واحد پردازش مركزي يا سي‌پي‌يو مي‌پردازيم.
برداشت
اولين كار پردازنده‌ي اصلي اين است كه دستوري كه بايد اجرا شود را از حافظه‌ي مربوط به يك نرم‌افزار دريافت كند. هر نرم‌افزار هنگام اجرا ميليون‌ها دستور براي پردازنده‌ي اصلي حاضر مي‌كند كه هر يك در آدرسي ذخيره شده‌اند. پردازنده‌ي اصلي واحدي به نام program counter يا شمارنده‌ي برنامه دارد كه وضعيت پردازنده را در اجراي فرامين نرم‌افزار دنبال مي‌كند. به عبارت ديگر آدرس دستوري كه پردازنده به آن دسترسي دارد توسط شمارنده‌ي برنامه، رديابي مي‌شود.
رمزگشايي
نرم‌افزارها و برنامه‌ها به زبان‌هاي مختلفي نوشته مي‌شوند. كدهاي نوشته شده صرف‌انديشه متخصصين از اينكه به چه زباني نوشته شده باشند، نياز به رمزگشايي دارند كه به كمك كامپايلر يا مترجم صورت مي‌گيرد و در نهايت نتيجه‌ي كار كدهايي به زبان اسمبلي است كه همان زبان ماشين است و پردازنده توان درك آن را دارد. البته توجه كنيد كه زبان اسمبلي بسته به اينكه پردازنده از چه خانواده‌اي باشد، متفاوت است. از اينجا به بعد يك اسمبل‌كننده وارد عمل مي‌شود و زبان اسمبلي را به كدهاي باينري يا دودويي تبديل مي‌كند. پردازنده قادر به استفاده از كدهاي باينري است.
اجرا
پردازنده بسته به اينكه چه دستوري دريافت كرده باشد يكي از سه عمل زير را انجام مي‌دهد:
- انجام پيچيده‌ترين محاسبات رياضي با استفاده از ALU يا واحد محاسبه و منطق
- انتقال داده از مكاني به مكان ديگر در حافظه
- جهش به آدرس‌هاي مختلف در برنامه بنابر تصميمي كه خود پردازنده مي‌گيرد
در شكل زير نموداري از يك پردازنده‌ي بسيار ساده كه قادر است چنين كارهايي را انجام دهد، رسم شده است:
بازنويسي
معمولاً هر يك از فعاليت‌هايي كه در پردازنده انجام مي‌شود، نوعي خروجي دارد. پردازنده، خروجي مورد انديشه متخصصين را روي حافظه‌ي كامپيوتر ذخيره مي‌كند. به‌عنوان مثال اگر يك برنامه بخواهد يك عمل رياضي مثل جمع را روي اعداد 3 و 5 انجام دهد، نتيجه عدد 8 خواهد شد كه بايد روي آدرسي خاص بازنويسي شود. شمارنده‌ي برنامه در اين مرحله وارد عمل مي‌شود چراكه همان‌طور كه قبلاً گفته شد، مسئوليت رديابي وضعيت پردازنده در مراحل اجراي دستورها يك برنامه را عهده‌دار است و حالا بايد وضعيت پردازنده را براي اجراي مجموعه دستورها بعدي تغيير دهد.
شمارنده‌ي برنامه با كامل شدن 4 مرحله‌ي فوق سراغ دستور بعدي مي‌رود و اين فرايند هر بار تكرار مي‌شود تا بالاخره اجراي نرم‌افزار پايان يابد.
يكي از مهم‌ترين مسائل در يك پردازنده كلاك است. مولد كلاك، سيگنالي توليد مي‌كند كه براي همگام‌سازي واحدهاي منطقي در هنگام اجراي دستورها يك برنامه به كار مي‌رود. در تصوير كنار سيگنال يك كلاك نمايش داده شده است. با هر بار بالارفتن سطح سيگنال و سپس پايين آمدن آن، يك سيكل كلاك كامل مي‌شود و در همين بازه‌ي زمان يك دستور اجرا شده است.
بنابراين سرعت كلاك يك پردازنده تعداد سيكل‌هاي كلاك پردازنده در هر ثانيه است. كامپيوترهاي معمولي سرعت كلاكي در حدود 2.8 گيگاهرتز دارند، معناي چنين سرعتي اين است كه در يك ثانيه 2.8 بيليون سيكل كلاك كامل مي‌شود و به عبارت ديگر 2.8 بيليون دستور اجرا مي‌شود.
ارقام ذكر شده به انديشه متخصصين بسيار بزرگ هستند اما اگر از تكنولوژي‌هاي موازي‌سازي و پردازنده‌هاي چند‌هسته‌اي استفاده نكنيم، نتيجه‌ي كار يك پردازنده‌ي ضعيف و كند خواهد بود.
انواع سي‌پي‌يو
امروزه سي‌پي‌يوها بسيار متنوع شده‌اند. برخي كم‌مصرف و بسيار كوچك هستند و تنها يك هسته دارند، سرعت كلاكشان نيز از 1 گيگاهرتز فراتر نمي‌رود. برخي ديگر بسيار بزرگ‌تر بوده و 8 هسته‌ي قدرتمند دارند كه به‌راحتي ركورد سرعت 4 گيگاهرتز را مي‌شكنند. در كنار پردازنده‌هاي مختلف تكنولوژي‌هاي متنوعي معرفي و به كار گرفته شده است. به‌عنوان مثال تكنولوژي هايپرتردينگ (Hyper Threading) اينتل كه به كمك آن 4 هسته‌ي فيزيكي و واقعي يك پردازنده از انديشه متخصصينات سيستم عامل، 8 هسته ديده مي‌شود و لذا توان پردازشي پردازنده به بيش از يك پردازنده‌ي 4 هسته‌اي مشابه بدل مي‌شود.
پردازنده‌ي گرافيكي يا GPU چيست؟
GPU مخفف Graphical Processing Unit به معناي واحد پردازش گرافيكي است و همان‌طوركه از نام آن پيدا است، مسئوليت نمايش تصاوير و ويديوها روي مانيتور را بر عهده مي‌گيرد. البته كامپيوترها بدون پردازنده‌ي گرافيكي نيز مي‌توانند اعمالي را انجام دهند ولي براي اتصال يك مانيتور به كامپيوتر نيازمند يك پردازنده‌ي گرافيكي هستيم. در برخي از شرايط براي استفاده از سيستم‌هاي كامپيوتري كه مانيتور ندارند (مثل برخي از سرورها) از سيستم دستوري ترمينال استفاده مي‌شود و دستورها از آن طريق به كامپيوتر ارسال مي‌شوند.
تفاوت پردازنده‌ي گرافيكي و پردازنده‌ي اصلي يا به عبارت ساده‌تر CPU و GPU در اين است كه پردازنده‌ي گرافيكي در پردازش مقدار زيادي داده استاد است چراكه بايد حداقل ميليون‌ها و بلكه بيليون‌ها محاسبه را تنها در 1 ثانيه انجام دهد.
تعداد هسته‌هاي GPU بسته به سازنده‌ي آن متفاوت است. انويديا و اي‌ام‌دي دو توليدكننده‌ي بزرگ تراشه‌ي گرافيكي براي كامپيوترها هستند و دو سبك متفاوت در طراحي واحد پردازش گرافيكي انتخاب كرده‌اند. انويديا سعي مي‌كند توان بيشتري را در هسته‌هاي كمتري متمركز كند درحالي‌كه اي‌ام‌دي براي افزايش قدرت پردازش سعي كرده از هسته‌هاي بيشتر با توان كمتر استفاده كند.
يك كارت گرافيك معمولي انويديا داراي 68 هسته است درحالي‌كه يك كارت گرافيك معمولي اي‌ام‌دي حدود 1500 هسته دارد اما در عين حال قدرت پردازش اين دو تراشه‌ي گرافيكي تقريباً مشابه است.
انواع GPU
واحد پردازش گرافيكي در متداول‌ترين شكل خود يك كارت گرافيك است كه عموم متخصصان با آن آشنايي دارند. كارت گرافيك را مي‌توان در شكاف پي‌سي‌آي اكسپرس (يا در گذشته اي‌جي‌پي) مادربرد قرار داد و از آن استفاده كرد.
شايد اصطلاح گرافيك آنبورد را شنيده باشيد، منظور از اين نوع واحد پردازش گرافيكي اين است كه تراشه‌ي گرافيكي به صورت مجتمع در مادربرد تعبيه شده است و قطعه‌ي جداگانه‌اي نيست.
شيوه‌ي امروزي‌تر طراحي واحد پردازش گرافيكي چيزي است كه به وجود APUها منجر شده و در ادامه به آن مي‌پردازيم.
اي‌پي‌يو چيست؟
در بخش‌هاي قبل در مورد پردازنده‌ي اصلي و گرافيكي صحبت كرديم و حالا نوبت به پردازنده‌هاي جديدي كه تركيبي از اين دو هستند، مي‌رسد. APU مخفف Accelerated Processing Unit به معناي واحد پردازش شتاب‌يافته است و از تركيب اجزاي مختلف يك CPU و يك GPU به دست آمده است. در اي‌پي‌يو حداقل 16 انشعاب PCI Express براي ساير وسايلي كه از اين شكاف استفاده مي‌كنند پيش‌بيني شده و ديگر به تراشه‌ي پل شمالي روي مادربرد نيازي نيست. به‌طور خلاصه اگر هسته‌هاي پردازنده‌ي گرافيكي را به سي‌پي‌يو اضافه كنيم و حافظه‌ي كش سي‌پي‌يو را با آن به اشتراك بگذاريم، يك اي‌پي‌يوي جمع و جور به دست مي‌آيد. البته معماري و طرز كار اي‌پي‌يو به اين سادگي نيست و مباحثه بسيار مفصل و پيچيده‌تري است.
اما سؤال ساده‌اي كه ما متخصصان هميشه مي‌پرسيم: مزيت اي‌پي‌يو نسبت به يك سي‌پي‌يو و يك كارت گرافيك جداگانه چيست؟ شايد اي‌ام‌دي با شروع اين حركت سعي در جذب مشتري داشته و مزيت چنداني در آن وجود نداشته باشد. اما خوشبختانه پاسخ اين نيست و مزاياي زيادي در ايپييوها جمع شده است.
اولين مسئله‌اي كه در مورد اي‌پي‌يو به انديشه متخصصينمان مي‌رسد اين است كه به علت راحت بودن ارتباط دو پردازنده‌ي اصلي و گرافيكي، انجام فعاليت‌ها ساده شده و توان پردازشي اي‌پي‌يو بهينه مي‌شود. به‌عنوان مثال پردازنده‌هاي جديد اينتل با پردازنده‌ي گرافيكي مجتمع HD 3000 يا 4000، حدود 2 تا 3 برابر سريع‌تر از پردازنده‌هاي قبلي هستند كه پردازنده‌ي گرافيكيشان روي قالب پردازنده‌ي اصلي قرار مي‌گرفت اما با آن يكپارچه نبود. توجه كنيد در اي‌پي‌يو دو تراشه‌ي مجزا در كنار هم نيستند بلكه يكپارچه شده‌اند.
مزيت دوم برخورداري از قابليت‌ها و امكانات خاصي مثل تكنولوژي كوييك‌سينك (QuickSync) اينتل براي رمزگشايي و رمزگذاري ويدئو است. مي‌توان برخي محاسبات مثل محاسبات اعداد مميز شناور را توسط پردازنده‌ي گرافيكي انجام داد كه براي چنين كارهايي مناسب‌تر و تواناتر از پردازنده‌ي اصلي است.
سومين مورد مصرف انرژي است كه در اي‌پي‌يو بهينه مي‌شود چراكه منابع بين پردازنده‌ي اصلي و گرافيكي به صورت مشترك مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به همين علت است كه لپ‌تاپ‌هاي جديدي كه از اي‌پي‌يوهاي اينتل يا اي‌ام‌دي استفاده مي‌كنند، كم‌مصرف‌تر بوده و شارژ باتري را براي مدت طولاني‌تري حفظ مي‌نمايند.
يكي از مهم‌ترين مزايا هم ارزش است، اين پردازنده‌ها ارزان‌تر از يك سي‌پي‌يو و كارت گرافيك جداگانه هستند چراكه سيليكون كمتري براي توليد آن‌ها مصرف مي‌شود.
در مجموع مي‌توان گفت كه يك اي‌پي‌يو جايگزيني خوبي براي كارت گرافيك رده پايين و سي‌پي‌يو است.
و اما اشكالات اي‌پي يو، معمولاً ايپييوها به اندازه‌ي يك كارت گرافيك جدا قدرتمند نيستند و متخصصان حرفه‌اي را راضي نمي‌كنند اما براي متخصصدها و بازي‌هاي سبك و عادي روزمره و حتي براي بازي‌هاي معمولي هم كاملاً مناسب هستند. اشكال ديگري كه متخصصان حرفه‌اي و مخصوصاً اوركلاكرها را اذيت مي‌كند، دماي بالاي اي‌پي‌يو است. با توجه به اينكه دو پردازنده در قالبي كوچك كنار هم قرار گرفته‌اند، اگر از تمام هسته‌هاي پردازنده‌ي اصلي و تمام هسته‌هاي پردازنده‌ي گرافيكي استفاده كنيم، توان مصرفي تراشه و درنتيجه دماي آن بسيار بالا خواهد رفت. همين اشكال ساده موجب نارضايتي بسياري از اوركلاكرها از Core i7 3770K شده است چراكه اين پردازنده با ليتوگرافي ظريف 22 نانومتر توليد شده و مساحت كمي براي انتقال حرارت دارد. البته با اضافه كردن يك فن خوب اشكال برطرف مي‌شود اما نمي‌توان از اي‌پي‌يو همان دماي پايين پردازنده‌هاي كم‌مصرف‌تر را انتظار داشت.
امروزه حتي در كامپيوترهاي روميزي يا لپ تاپ‌هايي كه داراي كارت گرافيك مستقل هستند از APU نيز استفاده مي‌شود. يعني اين كامپيوترها داراي دو واحد پردازش گرافيك هستند كه يكي از آن‌ها با CPU يكپارچه شده است. ازآنجاكه GPU يكپارچه شده با CPU مصرف پايين تري دارد در پردازش امور گرافيكي سبك از آن استفاده مي‌شود و زماني كه نياز به پردازش سنگين باشد وظيفه پردازش امور به كارت گرافيك مستقل واگذار مي‌گردد.
ايپييوها را مي‌توان در همه نوع كامپيوتر به كار برد وليكن بيشتر براي وسايل همراه، لپ‌تاپ‌ها و دستاپ‌هاي كم‌مصرف و ضعيف توصيه مي‌شوند.
انواع اي‌پي‌يو
دو توليدكننده‌ي اصلي سي‌پي‌يو يعني اينتل و اي‌ام‌دي براي بهينه كردن مصرف انرژي، كاهش هزينه و افزايش قدرت پردازش تراشه‌هاي خود به سمت طراحي و توليد اي‌پي‌يوهاي بهتر حركت كرده‌اند. اي‌ام‌دي حركت خود را جدي‌تر آغاز كرده و چنين پردازنده‌هايي را با نام اي‌پي‌يو عرضه مي‌كند اما اينتل نام خاصي را انتخاب نكرده است. در پردازنده‌هاي خانواده‌ي سندي بريج و آيوي بريج اينتل در كنار پردازنده‌ي اصلي از پردازنده‌ي گرافيكي مجتمع يا اصطلاحاً iGPU استفاده شده و لذا مي‌توان اين پردازنده‌ها را نوعي اي‌پي‌يو به حساب آورد. علاوه بر اين توجه كنيد كه در حال حاضر تمام پردازنده‌هاي جديدي كه اينتل توليد مي‌كند، به جز خانواده‌ي اتم، داراي پردازنده‌ي گرافيكي مجتمع هستند.
اما چرا اينتل از عنواني كه اي‌ام‌دي برگزيده استفاده نمي‌كند؟ قطعاً پاسخ‌هاي احتمالي مختلفي براي اين پرسش وجود دارد. شايد اينتل مي‌خواهد لقب بزرگ‌ترين توليدكننده‌ي سي‌پي‌يو را همچنان حفظ كند، با توجه به حضور پررنگ اينتل در بازار كامپيوترها شايد در آينده‌ي نزديك، منظور از سي‌پي‌يو تراشه‌اي باشد كه هم سي‌پي‌يو هست و هم كار كارت گرافيك را انجام مي‌دهد. به هر حال ممكن است به تدريج اي‌پي‌يو از فهرست واژگان دنياي كامپيوتر حذف شود.
در مورد اي‌ام‌دي هم اوضاع به نفع ايپييوها پيش مي‌رود به اين صورت كه تا انتهاي سال جاري تمام سي‌پي‌يوهاي اين كمپاني به اي‌پي‌يو تبديل مي‌شوند. ممكن است اي‌ام‌دي هم مثل اينتل از همان واژه‌ي قديمي سي‌پي‌يو براي محصولاتش استفاده كند.
در اين ميان بزرگ‌ترين توليدكننده‌ي كارت گرافيك يعني انويديا هم بي كار ننشسته و قصد توليد پردازنده‌هاي مبتني بر ARM براي دستاپ را دارد كه خود نوعي اي‌پي‌يو به حساب مي‌آيند.
در ادامه نگاهي به انواع و اقسام اي‌پي‌يو خواهيم داشت تا با محصولات موجود بيشتر آشنا شويم.
محصولات اينتل
همان‌طور كه گفته شد اينتل با واژه‌ي اي‌پي‌يو بيگانه است اما طبق تعريفي كه از اي‌پي‌يو داشتيم، چنين پردازنده‌ي يكپارچه‌اي خود نوعي اي‌پي‌يو به حساب مي‌آيد.
اينتل اولين نسل پردازنده‌هاي گرافيكي خود را در سال 1998 معرفي كرده بود، در سال‌هاي بعدي راه خود را با رونمايي از چيپ‌ست‌هاي جديدتر و قدرتمندتر ادامه داد تا اينكه مدل GMA 4500MHD و مانند آن در سال 2008 وارد بازار شدند. تا سال 2008 تراشه‌هاي گرافيكي اينتل در پل شمالي مادربرد قرار مي‌گرفتند، منظور هم پردازنده‌ي گرافيكي اينتل اكستريم گرافيك است و هم اينتل GMAها كه نامشان را در ليست مشخصات مادربردهاي قديمي كه داراي گرافيك آنبورد بودند، بارها و بارها ديده‌ايم.
در فصل اول سال 2010 نوبت به HD Graphics رسيد كه در اولين نسل پردازنده‌هاي Core i و همچنين خانواده‌ي Celeron و Pentium مورد استفاده قرار گرفتند. بازهم خبري از گرافيك يكپارچه با پردازنده نيست و تنها اتفاقي كه رخ داده، استفاده از تراشه‌ي گرافيكي روي قالب پردازنده‌ي اصلي است. در اولين نسل Core iها از پردازنده‌ي گرافيكي GMA 5700MHD استفاده شده بود كه در مدل‌هاي مختلف با سرعت كلاك متفاوتي كار مي‌كردند. در بهترين حالت سرعت كلاك اين تراشه در پردازنده‌هاي 2 هسته‌اي Core i5 520M، 540M و Core i7 620M به 766 مگاهرتز مي‌رسيد. نام‌هاي ديگر اين پردازنده‌ي گرافيكي GMA HD يا Graphics Media Accelerator است.
در سال 2011 دومين نسل HD گرافيكس يا به عبارتي نسل ششم پردازنده‌هاي گرافيكي اينتل هم معرفي شدند كه در پردازنده‌هاي خانواده‌ي سندي بريج جاي گرفتند. مدل‌هاي نسل سوم HD گرفيكس شامل HD 3000، HD P 3000 و HD 2000 مي‌شوند. تعداد واحدهاي پردازش در HD 3000 و 2000 به ترتيب 6 و 12 عدد است. سرعت كلاك آن نيز در مدل‌ها مختلف بين 350 تا 1150 مگاهرتز براي پردازنده‌هاي موبايل (مخصوص لپ‌تاپ و وسايل همراه) و بين 650 تا 1350 مگاهرتز براي دستاپ‌ها و سرورها است.
در سال 2012 هفتمين نسل تراشه‌هاي گرافيكي اينتل و به عبارت ديگر نسل سوم HD گرفيكس متولد شد و در پردازنده‌هاي آيوي بريج به كار رفت. مدل‌هاي HD 4000، HD 2500 و HD P4000 در اين گروه قرار مي‌گيرند. HD 2500 و 4000 به ترتيب داراي 6 و 16 عدد واحد پردازشي هستند. طبق معمول سرعت كلاك در مدل‌هاي مختلف بسيار متنوع است. پس از مطالعه محصولات اي‌ام‌دي، قدرت پردازشي اين پردازنده‌ها را در مقايسه با ديگر رقبا به صورت اجمالي مطالعه خواهيم كرد.
محصولات اينتل در سال 2013
در سال 2013 منتظر رونمايي از پردازنده‌هاي Hasswell هستيم كه طبق معمول سرعت بالاتر و پردازنده‌ي گرافيكي بهتري به همراه دارند. هسول‌ها سه نوع پردازنده‌ي گرافيكي خواهند داشت. GT1، GT2 و GT3 كه GT1 مشابه HD 2500 است.
GT2 به نام HD 4600 شناخته مي‌شود و با توجه به اينكه داراي 20 واحد پردازش و پايپ‌لاين است، حداقل 20 درصد قوي‌تر از HD 4000 پيشين است. GT3 قوي‌ترين پردازنده‌ي گرافيكي اينتل است كه طبق ادعاي سازنده 2 برابر HD 4000 قدرت داشته و براي كاهش مصرف انرژي داراي دو بخش مستقل است.
مصرف انرژي هسول به خاطر استفاده از ليتوگرافي 22 نانومتري كه داراي سه گيت 3 بعدي است، نسبتاً پايين است. مجموع توان مصرفي هسول‌هايي كه براي وسايل همراه طراحي مي‌شوند بين بين 15 وات تا 57 وات است. براي كامپيوترهاي روميزي نيز بيشترين توان مصرفي 84 وات است كه نسبت به پرچم‌دار نسل قبل يعني آيوي‌بريج‌ها، كمي بيشتر است. در واقع Core i7 3770K حدود 77 وات انرژي مصرف مي‌كرد و طبق اطلاعاتي كه فعلاً به دست آمده Core i7 4770K حدود 84 وات انرژي، البته در حالت پركار مصرف مي‌كند.
محصولات اي‌ام‌دي
در گذشته اي‌ام‌دي تقريباً تنها رقيب اينتل در توليد پردازنده بود و با كارت گرافيك سر و كار نداشت. اما با ملحق شدن ATI كه يكي از دو سازنده‌ي بزرگ تراشه‌هاي گرافيكي در جهان بود، كم‌كم ايده‌ي فيوژن يا پردازنده‌هاي تركيبي در سال 2006 از سوي اين كمپاني مطرح شد. اين ايده تا سال 2011 مورد مطالعه قرار گرفت و نهايتاً در نمايشگاه CES سال 2011 شاهد رونمايي اولين APUهاي AMD از خانواده Brazo بوديم.
محصولات سال 2011 اي‌ام‌دي
Brazo با ليتوگرافي 40 نانومتري توليد مي‌شدند، توان مصرفي اين پردازنده‌ها از 5.5 وات شروع مي‌شد و نهايتاً به 18 وات مي‌رسيد. در اين مدل‌ها 1 يا 2 عدد هسته‌ي بابكت (Bobcat) به كار گرفته شده بود و پردازنده‌ي گرافيكيشان از سري HD 6000 بود و از دايركت ايكس 11، اپن‌جي‌ال 4.1 و اپن‌سي‌ال 1.1 همراهي مي‌كرد.
6 ماه بعد در ژوئن 2011 خانواده‌ي ديگري از ايپييوها عرضه شدند. اين پردازنده‌ها قدرت بيشتري داشته و پرمصرف‌تر بودند. مصرف انرژي پردازنده‌هاي 2 الي 4 هسته‌اي خانواده‌ي لينكس كه براي دستاپ عرضه شده بود و خانواده‌ي سباين براي وسايل همراه، بين 25 وات و 100 وات بود. هسته‌اي پردازنده‌ي اصلي اين مدل‌ها كي 10 هاسكي بود اما تراشه‌ي گرافيكيشان مشابه برزوها است با اين تفاوت كه تعداد شيدها از 80 عدد به 160 الي 400 عدد افزايش يافته است.
در جدول زير مشخصات كامل اين مدل‌ها ذكر شده است:
پلتفرم | سري | اسم رمز | زمان عرضه | ليتوگرافي | توان مصرفي | تعداد و نوع هسته‌ها | تعداد و نوع شيدرهاي رادئون | DX | نسخه‌ي اپن جي‌ال | Open CL |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Brazos | Z-series | Desna | 40 | 6 W | 2 Bobcat | Evergreen 80 | 11 | 4.1 | 1.1 | |
C-series | Ontario | Q1 2011 | 5.5–9 W | 1–2 Bobcat | ||||||
G-series | ||||||||||
E-series | Zacate | 18 W | ||||||||
G-series | ||||||||||
Lynx (دستاپ) | A8-series | Llano | Jun-11 | 32 | 25–100 W | 2–4 K10 Husky | Evergreen 160-400 | |||
Sabine (موبايل) | A6-series | |||||||||
A4-series | ||||||||||
E2-series |
محصولات سال 2012 اي‌ام‌دي
در سال 2012 چند پلتفرم ديگر وارد بازار شدند. در ابتدا برزو تي كه با 2 هسته‌ي بابكت خود كمتر از 4.5 وات انرژي مصرف مي‌كرد و نسخه‌ي دوم برزوها كه با برخورداري از 2 هسته‌ي بابكت، 18 وات انرژي مصرف مي‌كرد وارد بازار شدند. ليتوگرافي اين مدل‌ها مثل گذشته 40 نانومتري بود و كمي بعد اي‌پي‌يوهاي جديدي براي دستاپ و وسايل همراه با ليتوگرافي 32 نانومتر رونمايي شد.
اسم رمز آخرين اي‌پي‌يوهاي سال 2012 اي‌ام‌دي ترينيتي (Thrinity) است كه از هسته‌هاي بهينه شده‌ي بولدوزر استفاده مي‌كنند. توان مصرفي اين مدل‌ها از 17 وات تا 100 وات است. پردازنده‌ي گرافيكي اين خانواده نسبت به نسل قبلي كه از سري HD 6000 استفاده مي‌كرد بهينه‌تر و قوي‌تر است. با توجه به اينكه ليتوگرافي نيز ظريف‌تر شده، مصرف انرژي و توان پردازشي ترينيتي‌ها نسبت به نسل قبلي افزايش قابل توجهي نشان مي‌دهد.
بنابر تست‌هاي انجام شده قدرت پردازنده‌ي اصلي بين 20 تا 30 درصد و قدرت پردازنده‌ي گرافيكي جديد نيز 30 الي 50 درصد بيشتر از خانواده‌ي لينكس است.
مشخصات كلي محصولات سال 2012 در جدول زير ذكر شده است:
پلتفرم | سري | كد رمز | زمان عرضه | ليتوگرافي | توان مصرفي | تعداد و نوع هسته‌ها | تعداد و نوع شيدرهاي رادئون | DX | OpenGL | OpenCL |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Brazos-T | Z-Series | Hondo | October 9 | 40 | <4.5 | 2 Bobcat | Evergreen | 11 | 4.1 | 1.1 |
Brazos | E2-series | Brazos 2.0 | 40 | 18 | 1-2 Bobcat | Evergreen | ||||
Virgo (دستاپ) | A10-series | Trinity | May 15 | 32 | 17–100 | 2-4 Enhanced Bulldozer Piledriver | Northern Islands | |||
Comal (موبايل) | A8-series | |||||||||
A6-series | ||||||||||
A4-series |
مشخصات پردازنده‌ي گرافيكي مدل‌هاي مختلف در جدول زير ذكر شده است:
محصولات سال 2013 اي‌ام‌دي
اگر اخبار دنياي كنسول و بازي را مطالعه كرده باشيد حتماً در مورد پردازنده‌هاي 8 هسته‌اي كه در پلي استيشن 4 و احتمالاً ايكس باكس 720 يا اينفينيتي به كار گرفته شده اخباري خوانده‌ايد. پردازنده‌ي 8 هسته‌اي PS4 از هسته‌هاي جگوار بابكت بهره مي‌برد كه مشابه خانواده‌ي كبيني است و در ماه‌هاي آتي اخبار بيشتري در مورد آن خواهيم شنيد.
برنامه‌ي اي‌ام‌دي براي سال 2013 عرضه‌ي 4 سري مختلف اي‌پي‌يو براي وسايل مختلف است. با توجه به تصوير زير مشخص است كه در سال جاري بيشتر اي‌پي‌يوهاي اين كمپاني با ليتوگرافي 28 نانومتر توليد خواهند شد. تا به حال تنها محصولات معرفي شده خانواده‌ي ريچ‌لند (Richland) است كه نسبت به ترينيتي از جنبه‌هاي مختلف قوي‌تر و بهينه‌تر است.
در ادامه Tesmash جاي هوندا را در تبلت‌ها و هيبريد مي‌گيرد. تراشه‌هاي تسمش با برخورداري از پردازنده‌ي گرافيكي سري HD 8000 به‌طور كامل از دايركت ايكس 11.1 همراهي مي‌كنند. چيزي كه در اتم‌هاي جديد اينتل كه مجهز به پردازنده‌ي گرافيكي PowerVR كمپاني ايمجينيشن تكنالوجيز هستند، همراهي نمي‌شود و لذا تسمش‌ها رقيبي قدرتمند براي تراشه‌هاي كم‌مصرف اينتل هستند. كبيني براي محصولات فوق‌العاده باريكي كه از پلتفرم برزوي 2 استفاده مي‌كردند وارد بازار خواهد شد. براي دستاپ‌ها نيز كوري جايگزين ريچ‌لند (Richland) و ترينيتي فعلي خواهد شد.
سري | كد رمز | ليتوگرافي | توان مصرفي | تعداد و نوع هسته‌ها | نام شيدرهاي رادئون | نسخه‌ي دايركت ايكس | نسخه‌ي اپن جي‌ال | نسخه‌ي اپن‌سي‌ال |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A-Series | Kaveri | 28 | - | 2-4 Bulldozer Steamroller | Southern Islands | 11.1 | 4.2 | 1.2 |
A-Series | Richland | 32 | 17W - 100W | 2-4 Bulldozer Piledriver | Northern Islands | 11 | 4.1 | 1.1 |
A-Series | Kabini | 28 | 9W - 15W | 2-4 Bobcat Jaguar | Southern Islands | 11.1 | 4.2 | 1.2 |
E-Series | ||||||||
A-Series | Temash | 28 | - | 2-4 Bobcat Jaguar | Southern Islands |
با توجه به اينكه ريچ‌لند (Richland) آخرين خانواده از مجموعه‌اي‌پي‌يوهاي اي‌ام‌دي است، به مطالعه برخي مشخصات كلي آن مي‌پردازيم.
ليست مدل‌هايي كه تا پايان ماه جاري وارد بازار مي‌شوند به صورت زير است:
همان‌طور كه در جدول فوق مشاهده مي‌كنيد، توان مصرفي اين پردازنده‌ها نسبت به نسل قبلي پايين‌تر است. سرعت كلاك افزايش يافته و علاوه بر آن پردازنده‌ي گرافيكي جديدي از سري HD 8000 با معماري GCN 2 به كار گرفته شده كه در مجموع سرعت پردازش اين ايپييوها را بيشتر از نسل قبل مي‌كند.
اما ريچ‌لند (Richland)ها امكانات جانبي خوبي دارند كه در ادامه به اختصار توضيح داده شده‌اند:
اولين قابليت همراهي از ژست‌هاي لمسي است كه حركات دست متخصص را به دستورها مختلف تبديل مي‌كند. از فاصله‌ي حدود 1 متري مي‌توان با انجام ژست‌هاي كنترلي از مرورگر، مديا پلير يا نرم‌افزارهاي جزوه رايگان‌خواني استفاده كرد.
دومين قابليت لاگين كردن به كمك تشخيص چهره است كه نسبت به محصولات رقيب كامل‌تر و قوي‌تر است.
سومين قابليت امكان دريافت و ارسال ويدئو به تلويزيون ازطريق گيرنده‌ي DLNA و با تأخير كم است كه براي استفاده از آن به گيرنده‌اي كه از كدك‌هاي ويديويي و صوتي H.264 و AAC همراهي كند، نياز داريم. بنابراين به‌راحتي مي‌توان در شبكه‌ي بي‌سيم محصولات خانگي به اشتراك و استفاده از مالتي‌مديا پرداخت.
از ديگر امكانات خانواده‌ي ريچ‌لند (Richland) مي‌توان به كوئيك استريم براي بالا بردن اولويت پخش مالتي‌مديا، استدي ويديوي اي‌ام‌دي براي پس‌پردازش ويدئو و عكس به منظور افزايش ثبات آن و پرفكت پيكچر HD براي انجام دي‌اينترليس پيشرفته، تغيير كنتراست، رنگ و طراوت تصوير به صورت پويا اشاره كرد.
اما در مورد بهينه‌سازي‌هاي انجام شده در ريچ‌لند (Richland) بيشتر صحبت كنيم. در خانواده‌ي ريچ‌لند (Richland) كنترل توان مصرفي پردازنده‌ي گرافيكي و پردازنده‌ي اصلي به صورت متعادل‌تري در نسل قبل اگر سي‌پي‌يو يا جي‌پي‌يو به توان بيشتري نياز پيدا مي‌كردند، اين توان اضافي به آن اختصاص داده مي‌شد. اشكالي كه گاهاً پيش مي‌آيد اين است كه يكي از اين دو پردازنده بيش از حد انرژي مصرف كرده و ديگري به علت كمبود منابع توان پردازشي لازم را ارائه نمي‌كرد. همين موضوع منجر به كاهش عملكرد سيستم مي‌شد. كمبود توان دردسترس اصطلاحاً موجب ايجاد گلوگاه در عملكرد كلي سيستم مي‌شود.
در سري ريچ‌لند (Richland) مديريت مصرف انرژي الگوريتم هوشمند‌تري دارد و لذا اگر يكي از پردازنده‌ها با كمبود توان دردسترس مواجه شود، توان بيشتري به آن اختصاص داده مي‌شود و گلوگاهي در عملكرد سيستم ايجاد نمي‌شود.
مقايسه‌اي بين قدرت پردازش ايپييوها و كارت گرافيك‌هاي معمول
براي مقايسه‌ي دقيق بايد همه‌ي جوانب را در انديشه متخصصين گرفت و مباحثه مفصلي كرد. اما براي يك متخصص عادي كه در فكر تهيه سيستمي جديد است، يك مقايسه‌ي مفيد و مختصر بسيار مفيدتر از مباحث پيچيده و بنچ‌مارك‌هاي متعدد است. لذا مطالعه خود را به چند مقايسه در پردازش‌هاي گرافيكي يا به عبارتي بازي‌هاي سنگين و پردازش‌هاي سنگيني كه توسط پردازنده‌ي اصلي صورت مي‌گيرد، محدود مي‌كنيم.
در بازي جديد و بسيار زيباي كرايسيس 3 نتيجه‌ي مقايسه‌ي پردازنده‌هاي وسايل همراه به صورت زير است:
مشاهده مي‌كنيد كه پردازنده‌هاي آيوي‌بريج اينتل براي وسايل همراه كه پردازنده‌ي گرافيكي HD 4000 را به همراه خود دارند و همچنين اي‌پي‌يوي A10 4800M اي‌ام‌دي در رزولوشن پايين عملكرد رضايت‌بخشي ارائه مي‌كنند اما نسبت به يك كارت گرافيك رده پايين مثل GT 630M انويديا كمي ضعيف‌تر هستند.
از انديشه متخصصين ارزش تمام شده و توان مصرفي و به‌ويژه حفظ شارژ باتري، برنده‌ي رقابت ايپييوها هستند اما براي اجراي چنين بازي سنگيني در رزولوشن‌هاي بالاتر به كارت گرافيك جداگانه نياز داريم.
برتري اي‌پي‌يوهاي اي‌ام‌دي در متخصصدهاي گرافيكي نسبت به پردازنده‌هاي آيوي‌بريج اينتل محسوس است اما توجه كنيد كه اگر قدرت پردازنده‌ي اصلي ملاك باشد، اينتل برنده خواهد شد.
به بنچمارك ديگري از بازي جديد تومب ريدر توجه كنيد كه در آن برتري اي‌پي‌يوي اي‌ام‌دي نمايان‌تر است:
از انديشه متخصصين قدرت گرافيكي در مورد پردازنده‌هاي دستاپ نيز A10 5800 بهتر از رقباي اينتلي خود يعني Core i5 3570K و Core i7 3770K كه داراي پردازنده‌ي گرافيكي HD 4000 هستند عمل مي‌كند. در جدول زير نگاهي به نتايج بنچ‌مارك‌هاي مختلف پردازنده‌ي اصلي و گرافيكي دو رقيب معروف داشته باشيد:
بنچمارك | تنظيمات | AMD A10-5800K | Intel Core i5-3570K |
|---|---|---|---|
($199) | ($319) | ||
3DMark 11 | Entry Preset | 2221 | 1520 |
Unigine Heaven 3.0 | Default Preset 720p | 36.4 | 21.7 |
DiRT3 | Medium Preset 0xAA 720p | 80.1 | 44.7 |
Trackmania Nations Forever | High Preset 0xAA 720p | 63.6 | 45.1 |
Anno 2070 | Medium, Vsync off, 720p | 53.1 | 27.9 |
7-Zip (Benchmark) | Compression speed, Single-core | 2915 KB/s | 4134 KB/s |
Compression speed, Multi-core | 8435 KB/s | 14768 KB/s | |
Cinebench R11.5 (Benchmark score) | Single-core | 1.08 | 1.59 |
Multi-core | 3.34 | 6.33 | |
x264 HD Benchmark v4.0 (FPS) | Encoding 720p Mpeg2, Pass 1 | 106.12 | 180.91 |
Encoding 720p Mpeg2, Pass 2 | 21.98 | 35.7 | |
PCMark 7 | Overall score | 4156 | 8042 |
Productivity | 4333 | 5558 | |
Creativity | 4445 | 6274 |
نتيجه‌ي كلي اين است كه AMD در بازي‌ها بيش از 50 درصد سريع‌تر بوده و اينتل در ساير متخصصدهاي سبك و سنگين بيش از 50 درصد برتري دارد. البته بسته به متخصصد ممكن است نتيجه كمي متفاوت باشد.
جمع‌بندي
اي‌پي‌يو تركيبي از پردازنده‌ي اصلي و گرافيكي يا به‌طور خلاصه CPU و GPU است و مصرف انرژي، عملكرد و ارزش مناسب‌تري دارد. قابليت‌هاي خاصي در APU وجود دارد كه با در كنار هم قرار گرفتن اين دو پردازنده به دست آمده است. اما اشكالاتي همچون ضعيف‌تر بودن نسبت به پردازنده‌ها و كارت گرافيك‌هاي جدا و همچنين دماي بالا هنگام فعاليت تمام بخش‌ها در برخي از مدل‌ها را دارد.
از انديشه متخصصين كلي اگر كامپيوتري براي كارهاي معمولي در انديشه متخصصين گرفته شده باشد، اي‌پي‌يو انتخاب بهتري است اما اگر سيستمي براي اجراي بازي‌ها و نرم‌افزارهاي سنگين متخصصد دارد، بهتر است سراغ يك كارت گرافيك جداگانه برويم.
هم انديشي ها