با خانواده آرم Cortex X آشنا شوید؛ طراحی اختصاصی با هدف گیری بازار شرکا

آرم طراحی جدیدی موسوم به Cortex-X برای هسته‌های پردازنده معرفی کرد که با تمرکز بر نیاز مشتری، تولید می‌شود.

آرم طراحی‌های جدید پردازنده برای سال ۲۰۲۰ را رونمایی کرد که احتمالا در گوشی‌های هوشمند سال آینده شاهد استفاده از آن‌ها خواهیم بود. در میان طراحی‌های جدید، نامی دیده می‌شود که شاید کاربران نهایی با آن آشنا نباشند و رسانه‌ها هم تاکنون اشاره‌ی خاصی به آن نکرده‌اند. طراحی جدید آرم در برنامه‌ای انجام شد که به تولیدکننده‌های پردازنده امکان بهینه‌سازی اختصاصی طراحی متمرکز بر نیازهای مشتریان نهایی را می‌دهد. درواقع، هدف برنامه این است که شرکای آرم در فرایند طراحی همکاری کنند و بهینه‌سازی‌هایی متمرکز بر بازار مشتریان خود به طراحان پیشنهاد دهند.

در اخبار گذشته، اطلاعاتی از پردازنده‌ Cortex-X1 منتشر شد که ۲۲ درصد سریع‌تر از طراحی جدید دیگر موسوم به Cortex-A78 خواهد بود. البته آمارهای منتشرشده لزوما بهبود کارایی و سرعت را در تمامی پردازنده‌های حاصل از برنامه‌ی Cortex-X نشان نمی‌دهد. نکته‌ی جالب در برنامه‌ی جدید در همکاری آرم با شرکت‌هایی همچون کوالکام و سامسونگ و گوگل دیده می‌شود. آن‌ها می‌توانند با بهره‌گیری از قابلیت‌های جدید برنامه‌ی Cortex-X تراشه‌هایی تولید کنند که از طراحی‌های اختصاصی مرجع بهره می‌برند. به‌بیان‌دیگر، مخترعان طراحی، یعنی همان مهندسان آرم، آن را برای کاربردی خاص بهینه‌سازی و شخصی‌سازی می‌کنند.

فرایندهای طراحی و برنامه‌ی جدید آرم رخداد آن‌چنان پیچیده‌ای نیست و پردازنده‌های مرکزی از واحدهای پردازشی تکی موسوم به هسته ساخته شده‌اند. قطعا تاکنون اصطلاحاتی همچون پردازنده‌ی دوهسته‌ای یا هشت‌هسته‌ای را شنیده‌اید. در تعریف ساده، این اصطلاح‌ها یعنی با قطعه‌ی پردازشی سیلیکونی روبه‌رو هستیم که از دو تا هشت واحد پردازشی مستقل تشکیل شده است. هر هسته توانایی انجام محاسبه‌ی مستقل از هسته‌های دیگر را دارد. در نگاه اولیه، به این نتیجه‌ی منطقی می‌رسیم که تعداد بیشتر هسته در پردازنده، به‌معنای قدرت پردازشی بیشتر در آن خواهد بود.

نتیجه‌گیری یادشده لزوما صحیح نیست. ازلحاظ نظری، می‌توان هسته‌های پردازشی متعددی در طراحی فیزیکی تراشه جانمایی کرد. افزایش تعداد هسته‌ها به‌معنای افزایش نیروی موردنیاز و گرمای تولیدشده خواهد بود. هر دو مؤلفه‌ی مذکور، مؤلفه‌هایی هستند که طراحان تراشه بیشتر از آن‌ها اجتناب می‌کنند. درنتیجه‌ی همین نیازها، به سبکی از طراحی رسیده‌ایم که بازدهی بهتری برای پردازنده‌های چندهسته‌ای به‌همراه داشت. پردازنده‌های چندهسته‌ای عموما از ترکیبی از هسته‌ها بهره می‌برند که بسته به نیاز پردازشی وظیفه‌ی خود، تعدادی از آن‌ها روشن یا خاموش خواهند شد.

تمامی شرکت‌های تولیدکننده‌ی پردازنده‌ی موبایل از پیکربندی یادشده در طراحی استفاده می‌کنند؛ منتهی بعضی از آن‌ها عملکرد بهتری در طراحی و تولید دارند. اپل و کوالکام از فعالان مهم صنعت پردازنده‌ی موبایل هستند که با وجود تفاوت‌های جزئی در عملکرد، اصل مشترکی در طراحی و ساخت تراشه پیاده‌سازی می‌کنند. آن‌ها هسته‌هایی موسوم به big در طراحی دارند که قدرت پردازشی و مصرف نیروی زیادی دارند. هسته‌های دیگر پردازنده به‌نام little شناخته می‌شوند که با قدرت پردازشی کمتر، نیروی کمتری هم مصرف می‌کنند. زمانی‌که گوشی هوشمند به پردازش قوی نیاز داشته باشد، هسته‌های big وارد عمل می‌شوند و در مواقع دیگر، هسته‌های little پردازش‌های مرسوم را برعهده می‌گیرند.

اپل و کوالکام رویکردی عالی در ساختن هسته‌های پردازنده‌ی اختصاصی مبتنی‌بر طراحی پایه‌ای آرم دارند. شاید تراشه‌های اپل ازلحاظ قدرت محاسبه‌ی خالص قوی‌تر باشند؛ اما پردازنده‌های کوالکام اسنپدراگون هم قدرت کافی برای رفع نیاز گوشی‌های هوشمند پرچم‌دار فراهم می‌کنند. برنامه‌‌ی Cortex-X این امکان را برای شرکت‌های دیگر فراهم می‌کند تا تنگاتنگ با این دو شرکت رقابت کند.

برنامه‌ی جدید آرم از جنبه‌های گوناگونی اهمیت پیدا می‌کند. به‌عنوان مثال، مدیاتک سرمایه‌گذاری‌های زیادی برای طراحی SoC اختصاصی قابل‌رقابت با کوالکام اسنپدراگون متحمل شد. سری Dimensity از محصولات شرکت تاکنون نتایج چشمگیری داشته است و آن‌ها را به کوالکام نزدیک می‌کند. با مرسوم‌ترشدن برنامه‌ی Cortex-X و همکاری بیشتر مدیاتک با آرم، می‌توان انتظار داشت هسته‌ی پردازشی قدرتمندتری طراحی شود؛ هسته‌ای که فاصله‌ی کوالکام و مدیاتک را کمتر از همیشه خواهد کرد.

از شرکت‌های دیگر متأثر از برنامه‌ی Cortex-X می‌توان به سامسونگ اشاره کرد. سامسونگ دو سال پیش تغییری در زیرمجموعه‌ی اختصاصی تراشه‌ی خود داد که شامل دو رویکرد اختصاصی طراحی پردازنده مبتنی‌بر ARM بود. رویکرد اول شامل همکاری با AMD و استفاده از فناوری پردازنده‌های گرافیکی رادئون بود. کره‌ای‌ها در رویکرد بعدی اعلام کردند طراحی اختصاصی پردازنده را متوقف خواهند کرد. اکنون و با انتشار اخبار جدید از برنامه‌های آرم، سامسونگ هم از آن استقبال می‌کند. مدیر بخش طراحی SoC سامسونگ، جونسوک کیم، در مصاحبه‌ای درباره‌ی برنامه‌ی آرم گفت:

سامسونگ و آرم شراکت فناوری قدرتمندی با یکدیگر دارند. ما از برنامه‌ و رویکرد جدید آرم با طرح Cortex-X بسیار خشنود هستیم. این برنامه به نوآوری بیشتر در اکوسیستم اندروید می‌انجامد و تجربه‌ی کاربران را یک نسل بهبود می‌بخشد.

درحال‌حاضر، تنها مدل تولیدشده براساس برنامه‌ی Cortex-X، پردازنده‌ی Cortex-X1 نام دارد. این پردازنده با هدف ساختن غول پردازشی طراحی شد. اعداد و ادعاهای کنونی قدرت پردازنده‌ی جدید مبتنی‌بر آرم را برابر با اپل A13 تخمین می‌زنند. در زمان تولید انبوه آن نیز، احتمالا A14 به بازار آمده است. البته نمی‌توان رقابت نزدیکی بین X1 و پردازنده‌ی آتی کوپرتینویی‌ها متصور شد. احتمالا سامسونگ و AMD در تولید SoC موبایل آتی خود از معماری bigger-big-little بهره خواهند برد. در معماری مذکور که جایگزین big.LITTLE تصور می‌شود، هسته‌ی X1 پردازش‌های سنگین را در بزرگ‌ترین وظایف درکنار هسته‌های A78 انجام می‌دهد. پس از انجام وظایف سنگین نیز هسته به حالت تقریبا خاموش می‌رود. اگر ترکیب هسته‌های مذکور به‌خوبی انجام شود، کاربر نهایی شاهد بهبود چشمگیر سرعت و قدرت پردازشی خواهد بود که تأثیر زیادی هم بر مصرف باتری نمی‌گذارد؛ چون هسته‌ی قدرتمند اصلی در اکثر مواقع خاموش می‌ماند.

علاوه‌بر مدیاتک و سامسونگ و شرکت‌های دیگر، بازیگر جدید دیگری در دنیای پردازنده هم می‌تواند از برنامه‌ی Cortex-X سود ببرد: گوگل. گوگل هم‌اکنون هسته‌های مبتنی‌بر آرم قدرتمندی برای مراکز یادگیری ماشین و سرورهای خود طراحی می‌کند. البته تراشه‌های مذکور به هیت‌سینک‌ها و منابع تغذیه‌ی قوی نیاز دارند. قطعا چنان طراحی‌هایی در دنیای موبایل و دستگاه‌های کوچک مبتنی‌بر باتری، پیاده‌سازی نخواهد شد. همچنین، شایعه‌ها ادعا می‌کنند گوگل طراحی SoC اختصاصی موبایل خود را تا سال ۲۰۲۱ شروع خواهد کرد؛ درنتیجه برنامه‌ی Cortex-X کمک شایانی به اهالی مانتین‌ویو می‌کند.

همکاری با آرم در برنامه‌ی Cortex-X به گوگل امکان می‌دهد تراشه‌هایی سریع و پربازده تولید کند که برای نیازهای اختصاصی شرکت بهینه‌سازی شده‌اند. آن‌ها می‌توانند ترکیبی از بازدهی و قدرت را در پیکربندی مبتنی‌بر هسته‌های Cortex-X پیاده‌سازی کنند که مخصوص نیاز خودشان باشد. درنهایت، Cortex-X1 به‌عنوان اولین نمونه‌ی کاربردی از موتور شبکه‌ی عصبی بهره می‌برد که دوبرابر سریع‌تر از نسل‌های قبلی است و ترکیب آن با پردازنده‌ی گرافیکی جدید Mali G78، به گوگل و شرکت‌های دیگر امکان پردازش بهتر محتوای گرافیکی را می‌دهد. البته می‌توان پیش‌بینی کرد گوگل در طراحی پردازنده‌های آتی خود در بخش شبکه‌ی عصبی و حوزه‌های دیگر، همکاری نزدیکی با آرم خواهد داشت.

آرم در رونمایی Cortex-X1، روی کاربرد در دستگاه‌هایی همچون گوشی‌های تاشدنی متمرکز بود. این دستگاه‌ها به‌‌دلیل بهره‌مندی از نمایشگر بزرگ‌تر، وظایف پردازشی بیشتری هم متحمل می‌شوند. با‌این‌حال، هنوز می‌توان برنامه‌های بزرگ‌تری برای آینده‌ی آرم و برنامه‌ی Cortex-X و شرکای تجاری این شرکت پیش‌بینی کرد.