آموخته هایی از آشپزخانه؛ چرا هشت و ده هسته برای چیپست های موبایل ایده خوبی هستند؟

پردازنده ای که بر روی چیپست موبایل تعداد زیادی از ما قرار گرفته، دارای هشت هسته است؛ این در حالیست که کامپیوترهای شخصی ما، معمولا نهایتا ۴ هسته دارند. اصولا این سوال پیش می آید که چرا نیاز به ۸ هسته در یک موبایل داریم؟ آیا اسمارت فون ما، با استفاده از ۸ هسته، توانایی بیشتری از کامپیوتر شخصیمان پیدا نموده؟ آیا واقعا یک موبایل به ۸ یا ۱۰ هسته نیازمند است؟

تقریبا دو هفته ی پیش، مطلبی از وب سایت Forbes برایتان ترجمه کردیم تحت عنوان «آموخته هایی از صنعت خودرو؛ چرا هشت هسته برای چیپست های موبایل ایده خوبی نیست؟».

نگارنده ی مطلب، آقای پاتریک مورهد، وجود ۸ هسته را در چیپست های موبایل امروزی، با خودروهای هشت سیلندری که در گذشته ساخته شده و حال به دلیل مصرف بیش از اندازه سوخت، تقریبا برای مصرف کننده ی عادی به دست فراموشی سپرده شده اند مقایسه کرده است.

ایده ی کلی او برای نگارش مقاله اش، چنین است: اتومبیل، یک موتور دارد، همانند یک موبایل که از یک پردازنده برخوردار است. سیلندرهای موجود در موتور خودرو، همان هسته های پردازنده در یک چیپست هستند. در گذشته خودروسازها از ۸ سیلندر بهره گرفته و اتومبیل هایی قدرتمند می ساختند اما این روزها به دلیل بحث صرفه جویی در سوخت، موتورهای زیادی ۴ سیلندر شده اند.

اکنون آقای گری سیمز، نویسنده ی وب سایت Android Authority در پی پاسخ به اظهارات آقای مورهد از Forbes برآمده و مقاله ای که در ادامه مطالعه خواهید کرد را در دفاع از پردازنده های هشت و ده هسته ای، تنظیم نموده است. آنچه در ادامه آمده، از زبان ایشان و نظرات وب سایت Android Authority است. با دیجیاتو همراه باشید.

آقای مورهد اذعان داشته که همواره، همه ی ۴ سیلندرها نیز یک حجم ندارند، دقیقا مانند هسته های مختلف که از اندازه و کلاک متفاوت برخوردارند. وی دو خودروی چهار سیلندر به نام های تویوتا یاریس و Audi TTS را مورد بررسی و مقایسه قرار می دهد؛ موتور TTS دو لیتر حجم داشته و ۳۱۰ اسب بخار قدرت دارد، به آن معنا که با حجمی ۳۰ درصد بیشتر از موتور یاریس، می تواند قدرتی سه برابر بیشتر داشته باشد.

از طرف دیگر مورهد موتور TTS را برتر می داند زیرا مصرف انرژی اش صرفا ۲۰ درصد بیشتر است اما شتابش، ۵۰ درصد بالاتر از یاریس. از اینجا به بعد می خواهیم به مبحث پردازنده برگردیم.

big.LITTLE

یکی از مسائل اصلی که آقای مورهد در مقاله ی خود از آن غافل گشته، این است که پردازنده های ۸ یا ده هسته ای از اندازه های همسانی بهره نمی گیرند. در موتور خودرو، هر ۴ یا ۸ سیلندر، از اندازه ای مساوی برخورداند اما همین موضوع در خصوص اندازه هسته ها صادق نیست.

اگر بحث سر این بود که دو پردازنده، با هسته های هم اندازه، از قدرت و مصرف انرژی مشابه برخوردار بودند، آن زمان مقایسه ی آئودی و تویوتا یاریس منطقی به نظر می رسید.

پردازنده های ۸ هسته ای نظیر اسنپدراگون ۶۱۵، ۸۱۰ و همچنین سامسونگ اگزینوس ۷۴۲۰ همگی از هسته هایی متفاوت بهره می گیرند. چهار هسته از یک دسته ی سبک وزن هستند و چهار هسته ی دیگر از هسته هایی قوی تر. سبک تر ها انرژی کمتری مصرف می کنند و قوی تر ها زمانی به کار می آیند که بار پردازشی بالا رود.

حال نکته اینجاست که یک پلتفرم نرم افزاری نظیر اندروید، چگونه از هسته های پردازشگر موبایل شما بهره می گیرد؛ مشخصا اگر صرفا بخواهید ایمیل هایتان را چک کنید، ۴ هسته ی قوی تر فعال نخواهند شد هرچند که اگر یک بازی سنگین از لحاظ پردازش گرافیکی را اجرا نمایید، مشخصا به نیروی ۴ هسته ی قوی تر نیاز پیدا خواهد شد.

چنین نظم و رویکردی تحت عنوان «پردازش چند حالته ی ناهمگون» معروف است و برای کارکرد صحیح این نوع از دستورات پردازشی، پلتفرم نرم افزاری باید بداند که هر هسته، مشخصاتی متفاوت داشته و چگونه آنها را مورد بهره برداری قرار دهد.

big.LITTLE، در اصل نام همین عملیات پردازشی ناهمگون از سوی ARM است. در یک پردازنده ی ۸ هسته ای که از تکنولوژی big.LITTLE استفاده می کند، نوع استفاده از هسته ها به دو شکل است؛ هسته های قوی تر یا از کورتکس A57 بهره گرفته اند و یا A72 که در حال حاضر قوی ترین هسته های توسعه یافته از سوی ARM هستند. دسته دوم شامل چهار هسته ی Cortex-A53 خواهند شد که البته همچنان ۶۴ بیت و قوی هستند اما مصرف انرژی بسیار پایین تری داشته و کلاکشان نیز پایین تر از ۴ هسته ی قوی تعیین گشته.

شاید برایتان جالب باشد بدانید هیچ نیازی نیست تا سازندگان اسمارت فون ها، صرفا به فرمول 4+4 اکتفا نمایند؛ به راحتی می توانند هسته ها را با فرمول های دیگری نیز با هم ادغام کنند. برای مثال در سیستم-بر-چیپ اسنپدراگون ۸۰۸، کمپانی کوالکام از فرمول ۲+۴ استفاده کرده و صرفا دو هسته ی قدرتمند A57 را برای انجام پردازش های گرافیکی سنگین به کار گمارده و از چهار هسته ی کم مصرف تر A53 نیز وظایف معمول یک موبایل را انجام می دهند.

آشپزخانه

حال اجازه دهید مثالی دیگر بزنیم تا پروسه ی چندپردازشی ناهمگون اندکی واضح تر و قابل درک تر گردد. به آشپزخانه ی خود نگاهی بیاندازید؛ حتما چاقوهای مختلفی در سایز های متفاوتی در آشپزخانه ی شما نیز وجود دارند که هر کدام نیز برای یک کار خاص طراحی گشته اند.

چاقوی برش نان، وظیفه اش را در هنگام بریدن نان عالی انجام می دهد، چاقوی خرد کردن استخوان و جدا کردنش از گوشت نیز همینطور، چاقوی سرآشپز نیز به بهترین شکل می تواند انواع سبزیجات و یا مواد اولیه را برش دهد. هرچند، شما به عنوان یک کاربر می توانید گوشت را از استخوان، صرفا با یک چاقوی برش نان نیز جدا کنید و یا از آن برای برش سبزیجات مورد استفاده قرار دهید اما کارتان سخت تر بوده و از حالت ایده آل خارج می گردد.

هسته های بیشتر؛ حق انتخاب بیشتر.

به کلامی ساده تر، برای انجام هر برش، یک نوع از چاقو را بر می گزینیم مگر اینکه صرفا محدود به یک چاقو باشیم. حق انتخاب و داشتن گزینه های متفاوت و همچنین منطق، ایجاب می کند تا برای برش نان، از چاقوی مخصوص به همین کار استفاده نماییم نه یک چاقوی عظیم الجثه.

جهان اسمارت فون ها نیز با دنیای کامپیوترهای شخصی متفاوت است. پلتفرم می تواند به راحتی هسته ی مناسب برای انجام هر کار را برگزیند. از طرف دیگر به این دلیل که یک موبایل دارای پردازنده ای ۸ هسته ایست، نباید از یک کامپیوتر عملکردی پردازشی بهتری هم داشته باشد.

پردازنده هایی که این روزها دارای هشت هسته و یا بیشتر شده اند، در اصل نیامده اند تا امتیازات بنچمارک ها را افزایش دهند، بلکه نیت اصلیشان این است که در مصرف انرژی و باتری دستگاه تا حد ممکن صرفه جویی به عمل آورند. آنچه سازندگان را به چیپست ۱۰ هسته ای X20 از مدیاتک علاقه مند می کند، قدرت بالاترش نیست، بلکه تسلط بیشتر آنها به نحوه مدیریت باتری و همچنین پلتفرم است.

حال که صحبت از X20 شد، بد نیست اشاره کنیم که خود مدیاتک اذعان دارد استفاده از فرمول ده هسته، باعث شده تا در عمل، این چیپست مصرف انرژی ۳۰ درصد کمتر از نمونه های دو خوشه ای (۸ هسته ای) داشته باشد.

اگر نویسنده ی وب سایت فوربز، آقای مورهد می خواهد تشابهات با دنیای اتومبیل ها را مورد استفاده قرار دهد، بهتر است نگاهی به جعبه دنده ی خودروها نیز داشته باشد. هرچقدر تعداد دنده ها بیشتر باشند، کنترل راننده بر روی سرعت خودرو و گشتاور آن نیز بیشتر است. البته که می توانید با دنده ی سنگین نیز حرکت کرده و خود را به مقصدتان برسانید اما، آیا چنین حرکتی به معنای استفاده ی بهینه از سوخت خواهد بود؟ خیر.

مورهد می گوید: «واقعیت این است که شما در هیچ سناریویی، نمی توانید بیش از سه هسته را به شکل همزمان مورد استفاده قرار دهید.» وی درست می گوید اما سوال اصلی آن است که کدام ۳ هسته از سوی پلتفرم نرم افزاری مورد استفاده قرار می گیرند. اگر از یک پردازنده dual-cluster - دو خوشه ای (شش یا هشت هسته ای) و یا tri-cluster - سه خوشه ای (ده هسته ای ها) با فناوری big.LITTLE استفاده می کنید، پس همواره بهترین و مناسب ترین هسته ها مورد استفاده قرار خواهند گرفت. در نتیجه حتی اگر بهترین حالت برای پردازنده های موبایلی، داشتن ۴ هسته باشد، حضور ۸ و یا ۱۰ هسته هیچ ضرری نرسانده و صرفا باعث می گردند تا شما بتوانید در کنار یک عملکرد عالی، از مصرف انرژی حداقل نیز بهره گیرید.

اگر به چارت مصرف انرژی پردازنده های جدید مدیاتک نگاهی اندازید، متوجه خواهید شد که حتی در انجام پردازش های ساده نظیر بارگذاری یک صفحه ی وب، تماشای یک ویدیو و استفاده از فیسبوک نیز انرژی کمتری استفاده می کنند. اینها وظایفی ساده هستد که هر ده هسته را درگیر خود نخواهند کرد اما پلتفرم نرم افزاری می تواند بهترین هسته ها را برای انجام همین کارها برگزیند.

بازاریابی

تا کنون هر چه گفتیم تخصصی و تکنولوژیک بود؛ اینکه چرا یک طراحی سه خوشه ای بهتر از دو خوشه ایست؟ اینکه اساسا فایده های پردازش چند حالته ی ناهمگون چه هستند؟ و...

مشکل اصلی اما مربوط به حوزه های تخصصی و همچنین فنی ماجرا نیست. مشکل، بازاریابی و تبلیغات است؛ یکی از مشکلاتی که موردهد هم در مقاله های دیگرش در خصوص پردازنده های ۸ هسته ای اشاره داشته و درست هم می گوید.

تلاش شده تا عبارت «octa-core» به شکلی در ذهن کاربران جا افتد که گویی از ۴ هسته ای ها بهتر است. در همه ی موارد، حتی کارایی. پیام صحیح آن است که ۸ هسته ای های دارای big.LITTLE از ۴ هسته ای ها بهتر هستند؛ اما به طور کلی صرفا نه در عملکرد، بلکه در مصرف انرژی و نحوه ی مدیریت آن. موضوعی که در تبلیغات به آن اشاره نشده و فقط عملکرد بهتر فریاد زده می شود.

به این سوال می رسیم که علاقه ی بیش از حد سازندگان و البته کاربران برای استفاده از ۸ و ۱۰ هسته از کجا سرچشمه می گیرد؟ همانگونه که گفتیم، هسته های بیشتر برابر با کنترل و مدیریت بیشتر انرژی است. از طرف دیگر سازندگان چیپست ها با یکدیگر، و البته با «اینتل» رقابت بسیار شدیدی دارند. هر شرکت نیز تلاش می کند تا به طریقی، خود را از دیگری متمایز نماید؛ اما می توان مطمئن بود MediaTek X20 که از تکنولوژی ۳-خوشه ای به همراه big.LITTLE استفاده می کند، صرفا برای تبلیغات به تولید نرسیده و می تواند پردازش موبایلی و کنترل مصرف انرژی را به یک مرحله جدید وارد نماید.

اینتل سال هاست که در بازار موبایل تلاش داشته تا به گرد پای دیگران برسد و در این راه حتی اکنون به مرحله ای رسیده که تقریبا پردازنده هایش را به شکل رایگان در اختیار تولید کنندگان موبایل و تبلت قرار می دهد. هرچند این شرکت هنوز نوع تفکر خود را در خصوص بکارگیری تکنولوژی هایش در کامپیوترهای دسکتاپ، لپ تاپ و همچنین سرورها تغییر نداده است.

مشکل اصلی اینتل جایی شروع می شود که اصولا هیچ فناوری شبیه به big.LITTLE ندارد؛ یک تکنولوژی که به آنها اجازه دهد بتوانند مصرف انرژی را کنترل نمایند و از پردازش چندحالته ی ناهمگون بهره گیرند. برای کمتر کردن مصرف انرژی نیز این شرکت نیاز دارد تا به پروسه ی ساخت خود اتکا کند تا بلکه بتواند به واسطه پایین تر اوردن نانومترها، مصرف را نیز کاهش دهد.

همانطوری که مورهد می گوید: «اینتل اصولا نمی تواند بیش از ۴ هسته را با فناوری x86 در کنار یکدیگر قرار داده و همچنان مصرف انرژی را نیز پایین نگه دارد.»

اکنون در بازار چیپست های موبایل، سایر سازندگان نهایت استفاده را از این ضعف اینتل برده اند.

جمع بندی

درکل، باید درک کرد که همه پردازنده های ۸ و ۱۰ هسته ای از هسته هایی هم اندازه بهره نمی گیرند. قدرت و همچنین مصرف انرژی نیز در انواع به کار رفته، کاملا متفاوت بوده و با برنامه ریزی صحیح، پلتفرم موبایل می تواند بهترین استفاده را از هسته های مناسب ببرد. به یاد داشته باشید که داشتن هسته های بیشتر، به معنای داشتن حق انتخاب بیشتر است و داشتن حق انتخاب بیشتر نیز به معنای صرفه جویی بیشتر در مصرف انرژیست، نه الزاما کارایی بالاتر.

دیجیاتو

همانطور که در ابتدا نیز گفتیم، این مطلب جوابیه ای بود از Android Authority به وب سایت Forbes. هر دو مقاله و نظرات متفاوت را برایتان ترجمه نمودیم و از اینجای کار، قضاوت را به شما واگذار می کنیم. نظر خود را در این رابطه با ما درمیان بگذارید.