آموزشسخت افزار

چیپ‌های پردازشی اپل، نسل جدید مک‌بوک‌ چه عملکردی دارد؟

اپل اخیرا از مک‌بوک‌های جدید خود رونمایی کرده است. مک‌بوک‌های جدید توان پردازشی زیادی دارند و باتری کمتری مصرف می‌کنند. این لپ‌تاپ‌ها بر پایه معماری ARM ساخته‌شده‌اند؛ اما چنین کاری مشکلاتی را نیز برای اپل ایجاد کرده است.

ما در این مقاله نگاهی به این لپ‌تاپ‌های جدید و عملکرد آن‌ها انداخته‌ایم؛ همچنین تفاوت این پردازنده‌ها با پردازنده‌های اینتل را به‌صورت مختصر بررسی می‌کنیم.

 

اپل: محدود و اختصاصی

اپل در تمام این سال‌هایی که کامپیوترهای شخصی تولید می‌کرد همواره تنها از دو شرکت سی‌پی‌یو (CPU) و کارت گرافیک خود را تهیه می‌کرد. اپل سی‌پی‌یوهای خود را از اینتل و تراشه‌های گرافیکی خود را از AMD می‌خرید و این رویه در تمام کامپیوترهای تولیدی این شرکت وجود داشت.

اپل هیچ‌وقت سراغ Nvidia به‌عنوان سازنده مجموعه‌ای قوی‌ترین کارت‌ها و پردازنده‌های گرافیکی نرفت. در این چند سال هم که پردازنده‌های تولیدی AMD با تولید سری Ryzen بسیار بهبود یافته‌اند، اپل هیچ‌گاه سراغ پردازنده‌های این شرکت نرفت و این در حالی بود که به ‌وضوح این پردازنده‌ها از لحاظ‌های مختلفی از پردازنده‌های هم‌قیمت اینتل بهتر بودند.

 

اپل

چرا اپل خود را محدود نگاه می‌دارد؟

مشخصا اپل هم مثل هر شرکت دیگری دنبال سود بیشتر است. سود بیشتر هم زمانی حاصل می‌شود که هزینه تولید کاهش یابد.

اگر امروز اپل قصد می‌کرد که به‌جای پردازنده‌های اینتل سراغ پردازنده‌های AMD برود مجبور بود دوباره کل اصلی یا همان مادربرد سیستم را از نو طراحی کند. لااقل مجبور بود از چیپ‌ست‌های (Chipset) جدیدی استفاده کند که با پردازنده‌های AMD سازگاری داشته باشند. این مسئله در مورد تراشه گرافیکی نیز صادق بود.

ازآنجایی‌که اپل با کنترل دقیق روی سخت‌افزار و نرم‌افزار همواره اعتبار خوبی در ساخت محصولات بهینه دارد، روی بردهای اصلی کامپیوترهای خود از طراحی‌های معمولی که بقیه شرکت‌ها استفاده می‌کردند، بهره نمی‌برد. به همین دلیل یک تغییر پردازنده گرافیکی از AMD به Nvidia بدین معنی است که اپل باید بقیه چیزهای کامپیوترهای خود را یک‌به‌یک تغییر دهد.

 

بهینه‌سازی: سخت‌افزار ضعیف اما رابط کاربری قوی

چیزی که از اپل در دنیای تلفن‌های هوشمند می‌بینیم این است که گوشی‌های این شرکت روی کاغذ ضعیف‌تر از گوشی‌های بقیه شرکت‌های تولیدکننده تلفن‌های هوشمند هستند؛ اما تجربه کاربری و کارایی گوشی‌های اپل در عموم موارد بهتر یا برابر گوشی‌هایی با سخت‌افزار قوی‌تر هستند.

به زبان آنچه اپل روی کاغذ کم دارد، در تجربه کاربری جبران می‌کند.

دلیل چنین اتفاقی هم در یک کلمه خلاصه می‌شد: بهینه‌سازی.

آنچه اپل را قادر به چنین کاری می‌کرد، بهینه‌سازی‌هایی است که روی محصولاتش انجام می‌دهد. بهینه‌سازی اپل اجازه می‌دهند نرم‌افزار یا همان سیستم‌عامل اپل (در این مورد سیستم‌عامل iOS و iPad OS) بتواند بیشترین کارایی را از سخت‌افزار بکشد که در نتیجه باعث می‌شود کارایی محصولات اپل قابل‌رقابت با محصولات دیگر شرکت‌ها باشد.

این مورد به‌طور خاص در مورد گوشی‌ها و تبلت‌های اپل صدق می‌کند؛ اما وقتی سراغ کامپیوترهای اپل می‌روید، نتایج به این خوبی نیستند. دلیلش هم در دو کلمه خلاصه می‌شود: عدم ‌بهینه‌سازی کامل.

 

چرا کامپیوترهای اپل به‌اندازه گوشی‌های اپل بهینه نیستند؟

گفتیم که تا امروز همواره پردازنده‌های مرکزی کامپیوترهای اپل از شرکت اینتل و پردازنده‌ها و کارت‌های گرافیکی نیز از شرکت AMD خریده می‌شوند و همین یعنی عدم بهینه‌سازی کامل؛ زیرا اپل کنترلی روی سخت‌افزارهای این شرکت‌ها ندارد و صرفا یک مشتری است.

دو شرکت اینتل و AMD که سخت‌افزارهای اصلی موردنیاز اپل را تولید می‌کنند، با توجه به شرایط و البته فناوری‌های خود محصولاتشان را می‌سازند. از آنجایی هم که پایه کارکرد آن‌ها روی سیستم‌عامل ویندوز و دیگر سیستم‌عامل‌ها مثل لینوکس است، لزوما این سخت‌افزارها برای سیستم‌عامل macOs اپل بهینه نیستند.

به همین دلیل هم هیچ‌گاه کارایی و در کنار آن مصرف انرژی آن‌ها برای اپل و مک‌بوک‌ها راضی‌کننده نبود.

 

راه‌حل اپل چه بود؟

اپل از چندین ماه پیش اعلام کرده بود که این شرکت پردازنده‌های خود را خواهد ساخت. جزئیات دقیقی از این پردازنده به بیرون درز نکرده بود.

تنها چیزی که می‌دانستیم این بود که این پردازنده‌ها بر پایه معماری ARM خواهند بود.

معماری ARM یک نوع معماری با دستورهای کمتر در مقایسه با معماری x86 اینتل است؛ اما برخلاف اینتل این معماری انحصاری نیست و هلدلینگ ARM مجوز استفاده از آن را برای دیگر شرکت‌هایی که می‌خواهند چنین پردازنده‌هایی بسازند می‌دهد.

تمام شرکت‌های سازنده پردازشگر تلفن‌های هوشمند مثل کوالکام (Qualcomm)، مدیاتک (MediaTek)، سامسونگ و هواوی از این معماری استفاده می‌کنند.

اپل هم در ساخت پردازنده‌های آیفون و آیپد از پردازنده‌های بر پایه ARM استفاده می‌کرد.

کاری که این بار اپل انجام داده این است که از این معماری برای ساخت پردازنده‌های لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترهای خود نیز استفاده کرده است. اپل این پردازنده‌ها را Apple Silicon می‌گوید.

 

چیزی فراتر از اپل

اپل در کنفرانس اخیر خود با نام «یک‌ چیز بیشتر» (One More Thing) از لپ‌تاپ‌های جدید و یک کامپیوتر دیگر خود پرده برداشت.

در این کنفرانس اپل سه کامپیوتر جدید خود یعنی مک‌بوک ایر 2020 (Mac Book Air 2020)، مک‌بوک پرو 2020 (Mac Book Pro 2020) و مک‌مینی 2020 (Mac Mini 2020) را رونمایی کرد.

این سه کامپیوتر از تراشه M1 اپل که بر پایه معماری ARM ساخته‌شده استفاده می‌کنند. تراشه M1 نه یک پردازنده مرکزی بلکه یک سیستم روی چیپ (System On Chip) یا SOC است.

 

one more things

 

پردازنده‌هایی که روی گوشی‌های هوشمند وجود دارند سیستم روی چیپ هستند. تراشه‌های SOC، تراشه‌هایی هستند که روی آن پردازنده مرکزی، رم، کارت گرافیک، ابزارهای ارتباطی مثل wifi و تقریبا هر چیز مهمی که یک گوشی هوشمند نیاز دارند وجود دارد.

تراشه M1 اپل دارای چهار هسته پردازشی بهینه و کم‌مصرف و چهار هسته پردازشی با قدرت بالا است و مانند هر پردازنده مرکزی دیگری حافظه کش (Cash) موردنیاز این هسته‌های پردازشی نیز در داخل آن قرار دارد.

همچنین در داخل این تراشه، پردازنده گرافیکی، واحد یادگیری ماشینی، هوش مصنوعی و رم از نوع DRAM نیز قرار داده شده است.

هر سه کامپیوترهایی که اپل در همین کنفرانس «یک‌ چیز بیشتر» معرفی کرده است از همین تراشه M1 استفاده می‌کنند.

 

مک‌بوک بهتری می‌خواهید؟ بیشتر هزینه کنید

اپل با همین کار و استفاده از تراشه ساخت خود، توانسته است سخت‌افزار کامپیوترها و سیستم‌عامل خود را به ‌خوبی باهم بهینه کند و البته حاشیه سود بیشتری هم داشته باشد؛ زیرا می‌تواند هزینه تولید را بسیار کاهش دهد؛ اما با این ‌همه مشکلاتی نیز وجود دارند.

یک مشکل استفاده از یک «سیستم روی چیپ» یا SOC این است که شما نمی‌توانید کامپیوتر خود را ارتقا دهید. اگر یک مک‌بوک با رم ۴ گیگابایت خریده‌اید و حالا نیازمند حافظه بیشتری هستید، تنها کاری که می‌توانید انجام دهید خرید یک مک‌بوک جدید است که مثلا ۸ گیگابایت رم دارد.

قدرت پردازشی این کامپیوترهای اپل بیشتر از کامپیوترهای نسل قبلی است. همچنین میزان مصرف باتری آن‌ها نیز بسیار کمتر است. نتیجه تمام این‌ کارها این است که حالا این مک‌بوک‌ها می‌توانند حدود دو برابر کامپیوترهای نسل‌ پیش اپل مدت‌زمان استفاده از باتری داشته باشند.

این تراشه‌های M1 اپل بر پایه معماری ARM ساخته‌شده‌اند؛ اما مشکل این معماری این است که با معرفی این پردازنده‌ها، دیگر برنامه‌هایی که برای مک‌بوک‌های قبلی و بر پایه معماری اینتل یعنی x86 و x86_64 نوشته شده‌اند، روی این لپ‌تاپ‌ها کار نخواهند کرد.

چنین اتفاقی باعث می‌شود خیلی از کاربران اپل به این راحتی سراغ خرید لپ‌تاپ‌ها جدید این شرکت نروند. راه‌حل اپل برای این کاربران استفاده از ابزاری به نام ایمولاتور (Emulator) است.

ایمولاتور رزتا (Rosetta Emulator) به کاربران مک‌بوک‌ها این امکان را می‌دهد که نرم‌افزارهایی را که برای پردازشگرهای اینتل نوشته است، روی پردازشگر جدید اپل یعنی M1 استفاده کنند.

استفاده از ایمولاتور توان پردازشی بیشتری می‌خواهد که در نهایت باتری بیشتری نیز مصرف خواهد کرد. ازاین‌روی اپل در نهایت مجبور است رویکردی را اتخاذ کند که شرکت‌های تولیدکننده نرم‌افزار قانع شوند برنامه‌های خود را بر روی مک‌بوک جدید با تراشه M1 کامپایل کنند تا بتواند روی این تراشه نیز اجرا شوند.

در نهایت بگذارید نتایج بنچ‌مارک مقایسه مک‌بوک ۱۳ اینچی با سی‌پی‌یو Core i5-8257U و مک‌بوک ۱۳ اینچی جدید با سی‌پی‌یو M1 را می‌آوریم.

 

نوع بنچ‌مارکMacbook Pro 13 inch
M1 SOC
Macbook Pro 13 inch
Intel Core i5-8257U
Geekbench تک هسته‌ای1726921
Geekbench چند هسته‌ای75333954
GFX-becch
برای مقایسه عملکرد گرافیکی
77.75 فریم در ثانیه21.6 فریم در ثانیه
Cinebench R20
ساخته‌شده بر پایه پردازشگر اینتل
2106 pts
اجرا با استفاده از ایمولاتور
1580 pts
Cinebench R23نسخه بهینه‌شده برای M1
7734 pts
نسخه اینتل
3919 pts

 

همچنین قابل ‌ذکر است که سرعت نوشتن و خواندن اطلاعات در مک‌بوک M1 دو برابر مک‌بوک بر پایه اینتل است.

در این تست‌ها حداکثر توان مصرفی سی‌پی‌یو M1 حدود 13 وات و حداکثر توان مصرفی پردازنده اینتل 40 وات بود. از این ‌روی این تست‌ها مک‌بوک با پردازنده M1 دو برابر باتری بیشتری نگاه می‌داشت.

سخن پایانی

تاریخچه فناوری نشان داده است که هرگاه اپل حرکتی را آغاز می‌کند بقیه شرکت‌ها به دنبال آن رفته‌اند. این تغییر رویه شرکت اپل و استفاده از پردازنده‌های بر پایه ARM با توجه به مزایایی که این پردازنده‌ها دارند و از آن‌سو قدرت‌ روزافزون این پردازنده‌ها، نشان می‌دهد که شاید در آینده نزدیک بقیه شرکت‌ها هم آرام‌ آرام پردازنده‌های اینتل و AMD را کنار گذاشتند و سراغ این تراشه‌ها رفتند.

همچنین کاری را که اپل امروز کرده است، چند سال پیش مایکروسافت با ویندوز RT و تبلت‌های سرفیس انجام داد. پروژه‌ای که البته شکست خورد؛ اما تاریخ نشان داده است که اپل در هر چیزی که بقیه شکست بخورند موفق می‌شود.

امید اتحادمحکم

کارشناس واحد تولید محتوا و کارشناس ارشد فنی نت‌رانه. دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد برق از دانشگاه گیلانه. پیش از این‌که به خانواده‌ی نت‌ران بپیونده، به‌مدت 4 سال در زمینه‌ی اتوماسیون صنعتی و طراحی مدارهای الکترونیکی فعالیت حرفه‌ای داشته. امید در زمینه‌ی تولید و بازاریابی محتوا تخصص داره.
خبرنامه
Notify of
guest
0 نظرات
Inline Feedbacks
View all comments

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا