نبرد پنج نانومتريها؛ مقايسه عميق اگزينوس 2100 با اسنپدراگون 888، كرين 9000 و اي 14 بايونيك
براساس مقالهي Android Authority، به دنبال رونمايي رسمي از پردازندهي اگزينوس 2100 سامسونگ (Samsung Exynox 2100) در رويداد مستقل Exynos On، اكنون فهرست پردازندههاي پرچمداري كه قرار است درون موبايلهاي ردهبالاي سال جاري ميلادي قرار بگيرند تكميل شده است.
اگزينوس 2100 سامسونگ به اسنپدراگون 888 كوالكام (Qualcomm Snapdragon 888)، كرين 9000 هواوي (Huawei Kirin 9000) و اي 14 بايونيك اپل (Apple A14 Bionic) ميپيوندد. تمامي اين تراشهها در اوايل سال ۲۰۲۱ بهعنوان قلب تپندهي موبايلهاي هوشمند ردهبالا فعاليت خواهند كرد. اكنون زمان مناسبي است تا نگاهي عميق به اين پردازندهها بياندازيم و ببينيم هر يك از آنها چه در چنته دارد.
پيش از اينكه مطالعه تفاوت پردازندهها را آغاز كنيم، بهتر است سراغ دو شباهت بزرگي برويم كه در بين تمامي پردازندههاي پرچمدار حال حاضر صنعت موبايل ديده ميشوند. نخست، تمامي اين پردازندهها مبتني بر ليتوگرافي پيشرفتهي پنج نانومتري EUV هستند.
هر چهار پردازنده، دو وجه اشتراك مهم دارند
ارتقا خطوط توليد كارخانههاي بزرگ TSMC و سامسونگ باعث شده است ابعاد ترانزيستورهاي پردازندهها بسيار كوچكتر از قبل شود. اين موضوع بدين معني است كه پردازندههاي مدرن موبايل داراي تراكم ترانزيستور بسيار خوبي هستند و مصرف انرژي كمتري از نسل قبل دارند. افزايش تراكم ترانزيستور و كاهش مصرف انرژي دو فاكتوري هستند كه روي تواناييهاي پردازنده، قدرت پردازشي آن و البته عمر باتري دستگاههاي مجهز به پردازنده اثر مهمي ميگذارند.
دومين وجه تشابه مهم پردازندههاي ردهبالاي جديد صنعت موبايل، مودم 5G مجتمع است. به استثناء اي 14 بايونيك اپل، موبايلهاي هوشمند پرچمدار سال ۲۰۲۱ داراي مودم 5G هستند كه روي همان تراشهي حاوي CPU و ديگر قطعات پردازشي قرار گرفته است. تركيب واحدهاي پردازشي روي قدرت عملكرد، ابعاد تراشه و مصرف انرژي اثرگذار است.
هر چهار پردازنده از دو نسخهي شبكهي 5G همراهي ميكنند؛ نسخهي مبتني بر امواج داراي فركانس زير ۶ گيگاهرتز (Sub-6GHz) و نسخهي مبتني بر موج ميليمتري (mmWave). البته اگزينوس 2100، اسنپدراگون 888، كرين 9000 و اي 14 بايونيك يك سري قابليت ديگر دارند كه باعث ميشود همچنان در آينده پردازندههايي قدرتمند باقي بمانند. مزيتهاي جديد پردازندههاي مدرن صنعت موبايل در كنار ليتوگرافي پيشرفتهي پنج نانومتري قرار گرفتهاند و همين موضوع باعث ميشود موبايلهاي هوشمند ردهبالاي سال جاري ميلادي از لحاظ مصرف انرژي و عمر باتري، پيشرفتهاي محسوسي تجربه كنند.
انتظارات از قدرت پردازشي تراشههاي نسل جديد
يكي از اصليترين بخشهاي مقايسهي اگزينوس 2100 و اسنپدراگون 888، واحد پردازندهي مركزي (CPU) آنها است. سامسونگ و كوالكام در پروژهي Arm CXC همكاري ميكنند و همين كار باعث شده است امكان دسترسي به هستههاي قدرتمند كورتكس X1 براي آنها فراهم شود. دو پردازندهي پرچمدار جديد سامسونگ و كوالكام افزون بر يك هستهي كورتكس X1 به سه هستهي قدرتمند كورتكس A78 مجهز هستند و چهار هستهي كممصرف كورتكس A55 دارند.
سامسونگ توانسته است سرعت كلاك بالاتري براي هستههاي CPU اگزينوس 2100 به ارمغان بياورد. اين موضوع بدين معني است كه موبايلهاي مجهز به اگزينوس ۲۱۰۰ احتمالا در استفادهي روزمرهي متخصص از اپليكيشنها، اندكي سريعتر از موبايلهاي مجهز به اسنپدراگون 888 ظاهر ميشوند. البته سرعت كلاك تنها معيار تعيينكننده نيست و معيارهاي ديگري روي قدرت پردازشي نهايي اثر ميگذارند كه از بين آنها ميتوانيم به سيستم كش اشاره كنيم.
سامسونگ پس از مدتها استفاده از هستههاي سفارشي Mongoose را كنار گذاشته است تا قدرت پردازشي و مصرف انرژي اگزينوس و اسنپدراگون بسيار نزديك به هم باشد. بنچماركهاي اوليه نشان ميدهند كورتكس X1 قدرت پردازشي بيشتري از هستهي نسل قبل M5 سامسونگ دارد.
سامسونگ پس از سالها، با هستههاي سفارشي شكستخوردهي Mongoose خداحافظي كرد
در پردازندهي كرين 9000، هستههاي قديميتر كورتكس A77 بهكار رفتهاند كه البته به حداكثر سرعت كلاك بيشتري دست پيدا ميكنند. دستيابي به سرعت كلاك زياد باعث ميشود قديميتر بودن هستههاي كورتكس A77 بهنوعي جبران شود. البته كورتكس X1 با فاصلهي زياد، قدرتمندترين هسته براي انجام وظايف تك تردي است. پردازندهي A14 بايونيك از هستهي سفارشي Firestorm استفاده ميكند. هستههاي سفارشي Firestorm اپل با فاصلهي زياد جلوتر از ديگر هستهها قرار دارند؛ حداقل براساس آنچه بنچماركهاي تك هستهاي به ما ميگويند. بااينحال پردازندههاي ديگر در وظايف چند تردي فاصله را با پرچمدار اپل كم ميكنند. اين شرايط را در نسلهاي قبل نيز شاهد بوديم.
وقتي مباحثه به قدرت گرافيكي تراشهها ميرسد، متوجه ميشويم تمامي اين پردازندهها توانايي زيادي دارند. سامسونگ ادعا ميكند پردازندهي گرافيكي ۱۴ هستهاي Arm Mali-G78 از پردازندهي گرافيكي ۱۱ هستهاي Mali-G77 (متعلقبه سال ۲۰۲۰) ۴۰ درصد سريعتر است. البته پردازندهي گرافيكي اگزينوس 2100 بسيار كوچكتر از پردازندهي گرافيكي ۲۴ هستهاي Mali-G78 كرين 9000 است. در انديشه متخصصين داشته باشيد كه نميتوانيم براساس تعداد هستههاي پردازندهي گرافيكي Mali عملكرد گرافيكي نهايي را قضاوت كنيم؛ بههمين دليل انتظار نداشته باشيد كه Mali-G78 در كرين 9000 به دو برابر قدرت پردازشي بيشتر از Mali-G78 اگزينوس 2100 دست پيدا كند. هواوي ميگويد پردازندهي گرافيكي كرين 9000 در بنچمارك GFXBench،ا۵۲ درصد قويتر از پردازندهي گرافيكي پرچمدار ۲۰۲۰ كوالكام يعني اسنپدراگون ۸۶۵ پلاس است.
كوالكام ميگويد قدرت گرافيكي پردازندهي اسنپدراگون 888 به مقدار ۳۵ درصد نسبت به اسنپدراگون ۸۶۵ بهبود پيدا كرده است. از لحاظ تئوري اين پيشرفت باعث ميشود قدرت گرافيكي اسنپدراگون 888 بسيار بيشتر از اگزينوس 2100 و كرين 9000 باشد. بااينحال اگر سامسونگ بتواند به اندازهي كافي تفاوت پردازندهها را كاهش دهد، احتمالا در نسل جديد شاهد تفاوت زيادي بين گلكسيهاي مجهز به اگزينوس و اسنپدراگون نخواهيم بود.
پردازندهي A14 بايونيك اپل كمتر از تمامي پردازندههاي ديگر، از لحاظ گرافيكي بهصورت نسلي بهبود پيدا كرده است. براساس تخمينهاي اوليه، A14 حدودا هشت درصد در زمينهي پردازش كارهاي گرافيكي، قويتر از A13 ظاهر ميشود. البته پردازندههاي سري A اپل قدرت گرافيكي زيادي دارند و همين موضوع باعث ميشود A14 در اين نسل نيز در ميدان رقابت عملكرد گرافيكي باقي بماند. صرف انديشه متخصصين از اينكه كدام تراشه در موبايل جديد شما به كار ميرود، عملكرد موبايلهاي اندرويدي سال ۲۰۲۱ در اجراي بازي پيشرفت عظيمي نسبت به موبايلهاي سال ۲۰۲۰ تجربه خواهد كرد.
نگاهي دقيقتر به پردازندههاي پرچمدار صنعت موبايل
امروزه سيستم-روي-چيپها (SoC) بسيار پيشرفتهتر از قبل شدهاند و داراي انواع واحدهاي پردازشي هستند؛ همين موضوع باعث شده است قدرت پردازشي نهايي، بخش كوچكي از چشمانداز SoC-هاي امروزي باشد. پردازندههاي ردهبالاي امروزي داراي واحدهاي ويژهاي براي انجام پردازش هوش مصنوعي، تصوير، محتواي چندرسانهاي، شبكهسازي و ديگر جنبههاي اساسي موبايلها هستند.
بدون نگاهي عميقتر به معماري هر سيستم، نميتوانيم صرفا براساس معيار تاپس (TOPS - تريليون عمليات به ازاي هر ثانيه) دربارهي عملكرد پردازش هوش مصنوعي پردازندهها حرف بزنيم. اكثر شركتهاي تراشهساز روي تاپس مانور ميدهند و هدف آنها از اين كار، بازاريابي براي پردازنده است. ميتوانيم از اعدادي كه شركتها دربارهي قدرت پردازشي محصولاتشان اعلام كردهاند براي مقايسه استفاده كنيم.
پردازندهي A14 اپل در زمينهي قدرت هوش مصنوعي به ۱۱ تاپس دست پيدا ميكند كه نسبت به قدرت پردازشي هوش مصنوعي A13، پيشرفت ۸۳ درصدي محسوب ميشود (A13 به ۶ تاپس دست پيدا ميكرد). اگزينوس 2100 سامسونگ داراي پردازندهي عصبي (NPU) سه هستهاي جديدي است كه به ۲۶ تاپس ميرسد؛ يعني بيشتر از ۱۵ تاپس اگزينوس ۹۹۰. اسنپدراگون 888 كوالكام همچون اگزينوس 2100 سامسونگ توانايي دستيابي به ۲۶ تاپس در پردازش هوش مصنوعي دارد. قدرت پردازش هوش مصنوعي اسنپدراگون 888،ا۷۳ درصد بيشتر از اسنپدراگون ۸۶۵ است. هواوي ادعا ميكند كرين 9000 از طريق پردازندهي عصبي در پردازش هوش مصنوعي، ۲٫۴ برابر قويتر از اسنپدراگون ۸۶۵ ظاهر ميشود.
اگزينوس 2100، اسنپدراگون 888، كرين 9000، اي 14 بايونيك در پردازش هوش مصنوعي پيشرفت عظيمي كردهاند
اين يعني تمامي شركتها مدعي شدهاند كه پردازندههاي جديدشان در پردازش هوش مصنوعي پيشرفتهاي عظيمي تجربه كردهاند. نكتهي كليدي اين است كه وظايف سنگين هوش مصنوعي در نسل جديد سريعتر از نسل قبلي اجرا خواهد شد؛ البته تا زمانيكه اپليكيشنها از API مناسب براي هر پلتفرم بهره بگيرند.
تغييرات عمدهتري در بخش دوربين و پخش محتواي چندرسانهاي به چشم ميخورد. اگزينوس 2100 سامسونگ مجهز به پردازندهي سيگنال تصوير (ISP) جديدي است كه از دوربينهايي با وضوح حداكثر ۲۰۰ مگاپيكسل همراهي ميكند. پردازندهي ISP تراشهي پرچمدار جديد سامسونگ ميتواند دادههاي تصوي چهار دوربين را بهصورت همزمان پردازش كند.
پردازندهي اسنپدراگون 888 كوالكام نيز توانايي همراهي از دوربينهاي ۲۰۰ مگاپيكسلي يا حداكثر سه دوربين ۲۴ مگاپيكسلي همزمان دارد. پردازندههاي نسل جديد سامسونگ و كوالكام از فيلمبرداري 8K با نرخ ۳۰ فريم بر ثانيه همراهي ميكنند؛ اما صرفا پردازندهي اگزينوس 2100 توانايي پخش محتواي 8K با نرخ ۶۰ فريم بر ثانيه دارد. اسنپدراگون 888 كوالكام در بهترين حالت، ويدئوي 8K را با نرخ ۳۰ فريم بر ثانيه پخش ميكند. بايد ببينيم آيا موبايلهاي هوشمند ميتوانند در سال جديد از حداكثر پتانسيل تراشههاي اگزينوس 2100 و اسنپدراگون 888 در دوربين و پخش محتواي چندرسانهاي استفاده كنند يا خير.
متأسفانه به اين اطلاعات دربارهي پردازندههاي كرين 9000 و A14 دسترسي نداريم. با درانديشه متخصصينگرفتن اين حقيقت كه دو پردازندهي كرين 9000 و A14 بهصورت انحصاري در دستگاههاي هواوي و اپل قرار ميگيرند، درنهايت مجبور خواهيم شد مقايسهي دستگاه به دستگاه انجام بدهيم. چيزي كه ميدانيم اين است كه دو پردازندهي پرچمدار اپل و هواوي روي قابليتهاي تصويربرداري و هوش مصنوعي مانور زيادي ميدهند تا كيفيت تصوير بهبود پيدا كند.
براي مثال هواوي در سري ميت ۴۰، قدرت پردازشي واحدهاي ISP و NPU تراشهي كرين 9000 را تركيب ميكند تا حسگر RYYB موبايل را از لحاظ آرايهي رنگي متعادل كند. اين شركت از طريق واحدهاي ISP و NPU قابليت لرزشگير ديجيتال تصوير ارائه ميدهد و انرژي مورد نياز موتور XD Fusion را فراهم ميكند تا روي بهبود تصاوير پرتره، HDR چند فريمي و جلوهي بوكهي 4K بهصورت بلادرنگ اثر بگذارد. بهبودهاي ارائهشده توسط قابليت ديپ فيوژن (Deep Fusion) آيفون ۱۲ اپل شامل مواردي مثل ثبت تصاوير پرترهي بهتر در محيط كمنور، تركيب فريمهاي HDR و بهبود بزرگنمايي ديجيتال ميشود.
آيا موبايلهاي ۲۰۲۱ ميتوانند از تمام پتانسيل تراشههاي نسل جديد استفاده كنند؟
سامسونگ ترفندهاي ويژهاي در اگزينوس 2100 بهكار بسته است. واحد پردزاشي MCFP اگزينوس 2100 ميتواند دادههاي حداكثر چهار دوربين را دريافت كند تا عملكرد نهايي سيستم دوربين موبايل در بزرگنمايي و البته ثبت تصاوير فوق عريض را بهبود بدهد. واحد پردازشي ISP و پردازندهي هوش مصنوعي اگزينوس 2100 در همكاري با يكديگر، قابليتهايي مثل تشخيص صحنه، چهره و اشياء ارائه ميدهند.
كوالكام قابليتهايي مشابه در اسنپدراگون 888 ارائه ميدهد. بهبودهاي پرچمدار كوالكام شامل مواردي مثل فوكوس خودكار به لطف هوش مصنوعي، نوردهي خودكار (Auto-Exposure) و تعادل رنگ سفيد ميشود. كوالكام ميگويد پردازندهي ISP اسنپدراگون 888 ميتواند فرايند تشخيص اشياء را در ويدئوي 4K انجام دهد. البته فعلا مشخص نيست چه تعداد از موبايلهاي مجهز به اسنپدراگون 888 قرار است از اين قابليتها بهره بگيرند.
پردازنده صرفا بخشي از سيستم نهايي ثبت تصوير است و كار اصلي را دوربين انجام ميدهد. در واقع لنزها و حسگرهاي موبايل اهميت بسيار زيادي دارند. قطعا در سال ۲۰۲۱ قرار است شاهد دوربينهايي روي موبايلهاي هوشمند باشيم كه هوشمندتر از دوربينهاي ۲۰۲۰ هستند و عملكرد بهتري نشان ميدهند. دوربين موبايلها در سال ۲۰۲۱ داراي قابليتهاي متنوعتري خواهد بود.
انتظار داريم در سال جاري ميلادي شاهد تنوع بيشتر دوربينهاي موبايل هوشمند باشيم. شركتهاي توليدكننده بايد تصميم بگيرند كه از كدام قابليت پردازندههاي مدرن در دستگاههاي خود بهره ببرند؛ قابليتهايي كه از بين آنها ميتوانيم به ضبط ويدئوي 8K، تركيب تصوير چند دوربين و قابليتهاي بهبوديافتهي مبتني بر هوش مصنوعي اشاره كنيم. ۲۰۲۱ قرار است سال هيجانانگيز ديگري براي عكاسي موبايل باشد.
انتظارات از پردازندههاي موبايل سال ۲۰۲۱
ليتوگرافي پنج نانومتري و فناوري 5G اصليترين مشخصههاي پردازندههاي موبايل سال جاري ميلادي محسوب ميشوند. پردازندههاي كوچكترِ كممصرفترِ پنج نانومتري به بيشترين قدرت پردازشي در سالهاي اخير دست پيدا ميكنند و از اين حيث اهميت زيادي دارند؛ بهخصوص وقتي كار به اجراي بازي ويدئويي ميرسد. پردازندهها داراي تراكم ترانزيستور بيشتر، واحدهاي بيشتري براي هوش مصنوعي، پردازش تصوير و قابليتهاي شبكهمحور دارند. اگزينوس 2100، اسنپدراگون 888، كرين 9000 و اي 14 بايونيك بهخوبي از پس انجام كارهاي عمومي و اجراي اپليكيشنهاي سنگين برخواهند آمد.
اگر در سال ۲۰۲۱ به دنبال خريدن موبايل هوشمندي هستيد كه چند سال از آن استفاده كنيد و داراي فناوري 5G باشد، نگران نباشيد؛ زيرا هر چهار پردازندهي مدرن صنعت موبايل بهطور كامل از 5G همراهي ميكنند. البته مودم اسنپدراگون X60 اسنپدراگون 888 از قابليت 5G Voice-over-NR (يا VoNR) نيز همراهي ميكند. اين مودم فرايند تجميع فركانس (Carrier Aggregation) را در هر دو نسخهي شبكهي 5G بهبود داده است. اين مزيت براي اگزينوس 2100 نيز صدق ميكند؛ اما نميتوان آن را به مودم X55 پردازندهي A14 تعميم داد. البته بسياري از قابليتهاي 5G به دستگاه وابسته هستند و همه چيز به تراشه خلاصه نميشود.
آنچه بيشتر اهميت دارد، موبايلها هستند. اپل و هواوي در موبايلهاي خود از تراشهي اختصاصي استفاده ميكنند و همين ارتباط نزديك تيمهاي توليد موبايل و تيم تراشه در اپل و هواوي، مزيت بزرگي براي اين شركتها محسوب ميشود. اپل و هواوي ميتوانند از تمامي تواناييهاي پردازندههايشان بهخوبي استفاده كنند. سامسونگ تا حدي به اين هدف ميرسد؛ بااينحال مدتها است در موبايلهاي سري گلكسي از دو نوع تراشه استفاده ميكند. كوالكام به شركاي تجارياش كمك ميكند؛ اما اين موضوع باعث نميشود همهي موبايلهاي مجهز به اسنپدراگون 888 به تمامي قابليتهايي اين تراشه ارائه دست پيدا كنند.
به لطف اين پردازندههاي سطح بالا، بهن ظر ميرسد كه ۲۰۲۱ قرار است سال خوبي براي موبايلهاي هوشمند باشد. اين گفته بهطور ويژه كساني را شامل ميشود كه به بازي كردن با موبايل علاقهمند هستند. سؤال مهم اين است كه آيا تواناييهاي بهبوديافتهي اين پردازندهها در نهايت به افزايش دوبارهي ارزش موبايل هوشمند منتهي ميشود يا خير؟ شايد استفاده از مودم مجتمع 5G در نهايت هزينهها را پايين بياورد. تحليلگران ميگويند استفادهي آيفون ۱۲ از پردازندهي پنج نانومتري به جاي هفت نانومتري باعث شده است ارزش اين موبايل افزايش پيدا كند؛ اما هزينهي استفاده از تجهيزات راديويي در حال كاهش است و ميتواند افزايش ارزش نهايي را تا حدي جبران كند.
مقايسهي مشخصات متخصص جديدترين پردازندههاي صنعت موبايل | ||||
---|---|---|---|---|
- | سامسونگ اگزينوس 2100 | كوالكام اسنپدراگون 888 | هاي سيليكون كرين 9000 | اپل اي 14 بايونيك |
پردازندهي مركزي (CPU) | يك Cortex-X1 با فركانس ۲٫۹ گيگاهرتز سه Cortex-A78 با فركانس ۲٫۸ گيگاهرتز چهار Cortex-A55 با فركانس ۲٫۲ گيگاهرتز | يك Cortex-X1 با فركانس ۲٫۸۴ گيگاهرتز سه Cortex-A78 با فركانس ۲٫۴ گيگاهرتز چهار Cortex-A55 با فركانس ۱٫۸ گيگاهرتز | يك Cortex-A77 با فركانس ۳٫۱۳ گيگاهرتز سه Cortex-A77 با فركانس ۲٫۵۴ گيگاهرتز چهار Cortex-A55 با فركانس ۲٫۰۵ گيگاهرتز | دو Firestorm (هستههاي بزرگ) چهار Icestorm (هستههاي كوچك) |
پردازندهي گرافيكي (GPU) | Arm Mali-G78 با ۱۴ هسته | Adreno 660
| Arm Mali-G78 با ۲۴ هسته | چهار هستهاي (طراحي اختصاصي اپل) |
حافظهي رم | LPDDR5 | LPDDR5 / LPDDR4X
| LPDDR5 / LPDDR4X
| LPDDR4X |
هوش مصنوعي / پردازندهي سيگنال ديجيتال | پردازندهي عصبي (NPU) سه هستهاي | Hexagon 780 | دو هستهي بزرگ يك هستهي كوچك | موتور عصبي ۱۶ هستهاي |
مودم | 4G LTE 5G sub-6Ghz و 5G mmWave سرعت دانلود ۷٫۳۵ گيگابيت بر ثانيه (مودم مجتمع اگزينوس ۵۱۲۳) | 4G LTE 5G sub-6Ghz و 5G mmWave سرعت دانلود ۷٫۵ گيگابيت بر ثانيه و سرعت آپلود ۳ گيگابيت بر ثانيه (مودم مجتمع اسنپدراگون X60) | 4G LTE 5G sub-6Ghz و 5G mmWave سرعت دانلود ۷٫۵ گيگابيت بر ثانيه و سرعت آپلود ۳٫۵ گيگابيت بر ثانيه (مودم مجتمع بالونگ ۵۰۰۰) | 4G LTE 5G sub-6Ghz و 5G mmWave سرعت دانلود ۷٫۵ گيگابيت بر ثانيه و سرعت آپلود ۳ گيگابيت بر ثانيه (مودم مجزاي اسنپدراگون X55) |
ليتوگرافي | پنج نانومتري | پنج نانومتري | پنج نانومتري | پنج نانومتري |
براي ديدن نخستين موبايلهاي اندرويدي مجهز به پردازندههاي اسنپدراگون 888 يا اگزينوس 2100 مجبور نيستيم زياد صبر كنيم. وقتي موبايلهاي پرچمدار ۲۰۲۱ به دست متخصص كارشناسان اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران برسند، ميتوانيم بهتر دربارهي نحوهي عملكرد پردازندههاي نسل جديد حرف بزنيم.
هم انديشي ها