اپل و طراحي A14 بايونيك؛ حركت به‌سوي بي‌نهايت

اپل ماه گذشته آيپد اير جديد خود را معرفي كرد. جذاب‌ترين موضوع اين تبلت نه طراحي شبيه به آيپد پرو و نه رنگ‌هاي جديد، بلكه قلب تپنده درون آن است. آيپد اير ۲۰۲۰ نخستين دستگاهي است كه از تراشه جديد A14 بايونيك اپل قدرت مي‌گيرد. اين تراشه بدون شك قلب تپنده آيفون‌هاي جديد اپل است كه امروز، ۲۲ مهر، معرفي مي‌شوند. نايب‌رئيس معماري پلتفرم اپل، تيم ميلت، به‌همراه مدير بخش بازاريابي مك و آيپد، تام باگر، درباره طراحي اين پردازنده توضيحاتي ارائه داده‌اند.

در نگاه كلي، A14 شبيه ساير تراشه‌هاي بايونيك اپل است. اين SoC يك پردازنده مركزي شش هسته‌اي (دو هسته با عملكرد بالا و چهار هسته براي عمليات كم‌اهميت‌تر) همانند A13 و A12 دارد. پردازنده گرافيكي آن نيز مانند گذشته چهارهسته‌اي است؛ البته نبايد گول اين اعداد و ارقام مشابه را بخوريد؛ زيرا اين تراشه برپايه ليتوگرافي ۵ نانومتري طراحي شده و نخستين پردازنده ۵ نانومتري اپل است. ابتدا نقبي به گذشته مي‌زنيم تا روند كاهش اندازه و افزايش ترانزيستورها را مطالعه مي‌كنيم كه سال‌ها است در حال انجام بوده و هيچ كاهش سرعتي از خود نشان نداده ‌است.

اپل با اشكال بزرگي براي طراحي تراشه ۵ نانومتري خود مواجه بود: ۱۱/۸ ميليارد ترانزيستور كه بايد در اين تراشه جاي مي‌گرفت. جالب است بدانيد كه A13 بايونيك سال گذشته اپل ۷ نانومتري بود و ۸/۵ ميليارد ترانزيستور در دل خود داشت. همان‌طوركه انتظار مي‌رود، اين موضوع فرايند طراحي و توليد اين تراشه‌ها را دشوارتر مي‌كند؛ اما در عوض، اپل به تراشه‌اي بهينه‌تر و قوي‌تر دست ‌يافته ‌است كه تجربه متخصصي استفاده از دستگاه‌هايش را بيش‌ازپيش بهبود مي‌بخشد.

اپل براي مهاجرت به طراحي ۵ نانومتري مجبور شده بودجه زيادي صرف مواردي فراتر از CPU و GPU و ترانزيستور كند. هنگامي كه درباره رسيدن به بهترين تجربه صحبت مي‌كنيم، شركت‌هايي مانند اپل، سامسونگ، هواوي و ساير شركت‌هاي توليدكننده تراشه‌هاي موبايل‌هاي خود برتري بالقوه‌اي دارند. ازآنجاكه اپل به‌دنبال كنترل كامل بر SoC خود است، اين سرمايه‌گذاري اضافي روي هسته‌هاي پردازشي و ساير اجزا پيش از همه‌گيرشدن فناوري كاملا موجه است.

بهترين مثال اين قضيه شايد موتور عصبي (Neural Engine) باشد؛ جزئي كه نخستين‌بار در تراشه A11 آيفون X معرفي شد تا شبكه‌هاي عصبي لازم براي پردازش‌هايي نظير تشخيص چهره براي امنيت و تشخيص صدا براي سيري و واقعيت افزوده را سرعت بخشد. اپل از نخستين شركت‌هايي بود كه بخش مجزايي از تراشه‌هاي خود را به چنين چيزي اختصاص مي‌داد. يك هفته پيش از اپل، هواوي كرين ۹۷۰ و بخش پردازنده عصبي آن را رونمايي كرد و سامسونگ و كوالكام اين بخش را پس از اپل معرفي كردند.

طبق انتظار، موتور عصبي A14 بسيار جلوتر از چيزي است كه در سال ۲۰۱۷ شاهد آن بوديم. بخش عصبي A11 مي‌توانست ۶۰۰ ميليارد عمليات در ثانيه اجرا كند كه اين عدد در A13 به ۶ تريليون رسيد. حال A14 طبق ادعا، اين عدد را به ۱۱ تريليون عمليات در ثانيه رسانده تا بايونيك‌هاي قبلي از انديشه متخصصين محو شوند.

دو پاسخ وجود دارد: ابتدا اينكه اپل قابليت فوق‌العاده بهبود شبكه‌هاي عصبي را درك مي‌كند؛ نه‌تنها براي تجربه‌هاي نرم‌افزاري خود، بلكه براي توسعه‌دهندگان سوم شخص پلتفرم خودش. براي مثال، نرم‌افزار مشهور ويرايش تصاوير Pixelmator Pro براي شفاف و باكيفيت‌كردن تصاوير با رزولوشن پايين بر موتور عصبي تكيه كرده است. مثالي ديگر، اپليكيشن Algoriddim djay Pro است كه از موتور عصبي براي جداسازي صداي خواننده و سازها در آهنگ‌ها استفاده مي‌كند.

ميلت مي‌گويد:

مواردي را ديديم كه با يك پردازنده مركزي مرسوم ممكن نبود. روي كاغذ مي‌توانيد اعمال شبكه عصبي را روي يك GPU انجام دهيد؛ اما امكان وقوع آن‌ها درون فضاي فشرده و محدود از انديشه متخصصين گرمايي وجود ندارد.

صحبت‌هاي ميلت سرنخ خوبي از دليل دوم به‌دست مي‌دهد. اپل به‌دنبال ايجاد تعادل ميان قدرت خالص و كارايي است:

بر مصرف بهينه انرژي تمركز داريم و اين در هريك از محصولاتمان صدق مي‌كند. هنگامي‌كه اين تمركز به‌طور اساسي در طراحي چيپ‌ها اعمال شود، اپل ديگر به نگراني درباره شرايط مختلف نيازي ندارد. اگر مصرف انرژي تراشه در آيفون بهينه باشد، در آيپد هم به همين صورت خواهد بود.

بهتربودن A14 از نسل قبل خود جاي مباحثه است. همه اين صحبت‌ها پيرو سؤالي اساسي است: اين تراشه واقعا چقدر قدرتمند است؟ بستگي دارد. اپل هنوز به‌طور رسمي ادعايي درباره بهبود عملكرد A14 بايونيك درمقايسه‌با A13 بايونيك سال گذشته نكرده‌ است؛ البته انتظار مي‌رود كه در مراسم رونمايي آيفون‌ها، اندكي بيشتر از زبان اپل درباره اين تراشه بشنويم. تعدادي از بنچمارك‌هاي فاش‌شده نشان‌دهنده بهبودهايي درخور‌توجه است. اپل هنگام معرفي آيپد اير جديد، اعلام كرد كه پردازنده مركزي A14 تا ۴۰ درصد و پردازنده گرافيكي تا ۳۰ درصد قوي‌تر از A12 است.

متوجه هستيم كه عملكرد تك‌رشته در بسياري از اپليكيشن‌ها مهم است؛ پس هنگامي كه درباره بهبود عملكرد صحبت مي‌كنيم، در حال ارائه اين عملكرد هستيم. البته به عملكرد چندهسته و توسعه‌دهندگان برنامه‌هاي سنگين‌تر نيز توجه مي‌كنيم.

پس از استفاده از آيپد اير، به‌انديشه متخصصين مي‌رسد تراشه A14 مرز بين آيپدهاي اير و پرو را كم‌رنگ‌تر مي‌كند. آيپد پروهاي ۲۰۲۰ از مدل‌هايي از تراشه‌اي دوساله بهره مي‌برند. درمجموع، آيپد پرو هنوز برتري دارد. تراشه A12Z تعداد هسته‌هاي CPU و GPU بيشتري از A14 دارد. اين تفاوت بزرگ در قدرت پردازش GPU به اين معنا است كه آيپد پرو هنوز گزينه بهتري براي كارهاي گرافيكي است؛ البته اين بدين معنا نيست كه تراشه جديد آيپد اير قافله را به كلي باخته‌است.

باگر مي‌گويد:

ازآنجاكه A14 آخرين نسل از هسته‌هاي CPU را دارد، ممكن است برخي مواقع شاهد شكست A12Z از A14 باشيم. 

اينكه اپل تبلتي ۶۰۰ دلاري ساخته كه گاهي مدل پرو خود را ازانديشه متخصصين سخت‌افزاري مغلوب مي‌كند، جاي سؤال دارد؛ اما موضوع مهم‌تر تأثير اين تراشه و طراحي آن بر دستگاه‌هاي آتي اين شركت است.

انتظار مي‌رود تراشه جديد A14 اپل علاوه‌بر آيپد اير و آيفون‌هاي جديد، در ساير محصولات اپل نيز ديده شود. هنوز شاهد مدل‌هاي قوي‌تر A14 نيستيم كه در آيپد پرو به‌كار مي‌روند. مهم نيست كه به‌دنبال خريد آيفون جديد هستيد يا آيپد، به احتمال زياد A14 را تجربه خواهيد كرد.

حتي اگر اين قصد را نيز نداريد، ممكن است از برخي از تلاش‌هاي اپل در A14 بهره‌مند شويد. مهندسان اپل هنگام طراحي تراشه‌هاي آن تنها بر يك محصول تمركز نمي‌كنند و محصولات بعدي را نيز در انديشه متخصصين مي‌گيرند. اپل حين ساخت محصول فهرستي از اجزاي مهم تهيه مي‌كند؛ از CPU و GPU گرفته تا دوربين‌ها، ماژول نمايشگر و حسگرها. اتصال تمام اين اجزا به‌هم برعهده تيم معماري است و بالاترين اولويت اين تيم اطمينان از معماري تراشه‌‌اي است كه قلب تمام اين بخش‌ها است. اين موضوع درباره تمام دستگاه‌هاي اپل صادق است:

زمان زيادي را صرف كار با تيم‌هاي محصول و نرم‌افزار مي‌كنيم و گروه معماري واقعا در مركز قرار دارد. درنهايت، مي‌خواهيم مطمئن شويم كه پردازنده‌اي را تنها براي يك دستگاه نمي‌سازيم. البته اين بدين‌معنا نيست كه A14 شش‌هسته‌اي را در محصولي مانند اپل واچ خواهيد ديد؛ اما معماري توسعه‌داده‌شده براي اين تراشه در جاهاي ديگري استفاده خواهد شد و احتمالا به انتظار زيادي براي مشاهده اين موضوع نياز نيست. 

هفته‌ها است كه شايعاتي از عرضه آيپد پرويي با نسخه‌اي قدرتمند از A14 با نام A14X در اوايل ۲۰۲۱ به‌گوش مي‌خورد؛ البته اين شايعات عجيب نيستند. اپل نسل سوم آيپدهاي پرو خود با A12X را تنها يك ماه پس از عرضه آيفون‌هاي XS خود با پردازنده A12 عرضه كرد. موضوعي كه بسيار جذاب‌تر است شايعاتي است كه اذعان مي‌كند A14X نخستين تراشه‌ ساخت اپل است كه در مك‌هاي اين شركت به‌كار گرفته خواهند شد. مسئولان اپل اين موضوع را مستقيما تأييد يا نفي نكردند.

درنهايت، هنوز علامت‌هاي سؤال بسياري درباره A14 و برنامه اپل براي آينده نزديك داريم. معماري اين تراشه چگونه گسترش يا محدود مي‌شود تا روي ساير سخت‌افزارها نيز كار كند؟ اپل از طراحي تراشه‌هاي موبايل نظير A14 چه درس‌هايي گرفته تا از آن براي برتري بر اينتل و AMD استفاده كند؟ اين سؤال‌ها به‌زودي پاسخ داده خواهند شد؛ اما نكته مهم آن است كه تأثير تلاش اپل در طراحي اين تراشه تا ساليان سال حس خواهد شد.

انديشه متخصصينات شما درباره تراشه جديد اپل چيست؟ آيا A14 نقطه عطفي در طراحي تراشه‌هاي اين شركت است؟ انديشه متخصصينات‌هاي خود را با ما و ساير متخصصان اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران به اشتراك بگذاريد.