تحولات در راه است!، همکاری غیرمنتظره دو غول صنعت نیمه هادی، اینتل و AMD
علی جوان
زمان مطالعه: 16دقیقه
چه متولد دهه 90 باشید و چه متولد دهه 60 شمسی، تفاوتی نمیکند! همه، همیشه حداقل یک کامپیوترمبتنی بر معماری x86 داشتهاید و در حال حاضر نیز، به احتمال بسیار زیاد در حال مطالعه این مقاله با یک کامپیوتر مبتنی بر معماری x86 میباشید! اصلیترین کامپیوترهای موجود در هر خانه و سازمان، مبتنی بر معماری x86 میباشند، قدرتمندترین سرورهای دنیا، مبتنی بر معماری x86 میباشند؛ قدرتمندترین کامپیوترهای طراحی و معماری، مبتنی بر معماری x86 میباشند! واژه مورد استفاده، یعنی "قدرتمند"، دارای نکته است؛ معماری آرم (ARM)، تا به این لحظه، هرگز به اندازه معماری x86 "قدرتمند" نبوده است! بزرگترین مزیت معماری آرم، بهینهگی فوق العاده در مصرف انرژی، در مقابل ارائه عملکرد پردازشی قابل توجه بوده و میباشد، صنعت نیمههادی و نیمهرسانا، به صورت مداوم در حال پیشرفت میباشد و در حال حاضر یعنی سال 2024 که مهمترین رکن اساسی، رعایت و ایجاد بهینهگی (Efficiency) در محصولات دیجیتال میباشد، اصلیترین و مهمترین هدف خلق معماری آرم نیز بهینهگی در مصرف انرژی است. پردازندههای مبتنی بر معماری آرم همیشه به نسبت زمان عرضه خود، در مصرف بهینه انرژی "کیلومترها" از پردازندههای مبتنی بر معماری x86 جلوتر بودهاند، اما همیشه فقط و فقط در مدیریت مصرف انرژی بهتر بوده و در عملکرد پردازشی، سخنی برای ارائه نداشتهاند! از گذشته تا به امروز، یعنی از دوران قدیم صنعت نیمههادی، از ماشینهای اولیه لیتوگرافی تا ماشینهای نوین و غیرقابل باور امروزه، با وجود اینکه معماری آرم، در مقابل معماری x86 به طور میانگین، همچنان در عملکرد پردازشی ضعیفتر میباشد، اما، به نسبت سالیان گذشته، اینبار، به زنگ خطر جدی برای معماری و اکوسیستم x86 تبدیل شده است! و این مسئله قطعاً باب میل دو ابر شرکت صنعت نیمههادی، یعنی اینتل و ایامدی نمیباشد، این همکاری و قرارداد میان اینتل و ایامدی، به سود کاربران و محیط زیست خواهد بود، همیشه رقابت بزرگان صنایع با یکدیگر، جهت ارائه محصولی بهتر، به سود کاربران و مشتریان بوده است!، از اصلیترین اهداف ایجاد این همکاری، میان اینتل و ایامای، آمادهسازی معماری x86 برای آیندهای میباشد، که در آن، آرم، توانسته است از هر نظر، به نسبت معماری x86، حداقل یک پله جلو افتاده باشد!، در حال حاضر معماری آرم، بهترین معماری برای پردازندههای مبتنی بر موبایل میباشد و معماری x86 به صورت جدی، پس از سالها، در نهایت توانست، پردازندههای موبایل بهینه در مصرف انرژی، برای لپ تاپها ارئه دهد! و این خروجی، خود، یکی از مواردی میباشد، که در انتها به سود کاربران ختم میشود، اما معماری آرم در حال حاضر، صنعت تلفنهای همراه جیبی را در انحصار کامل دارد و این یکی دیگر از مواردی میباشد که معماری x86 در آن شکست خورده است، اما نکته مورد هدف بنده، دقیقا اینجاست، در حال حاضر میان دو معماری و ساختار اصلی پردازندهها، یعنی آرم و x86، کاملا تعادل برقرار است، اما این تعادل در آیندهای نه چندان دور، اگر معماری x86 دستخوش تغییرات بنیادی نشود، برقرار نخواهد ماند! و این همکاری میان اینتل و ایامدی، اولین قدم، جهت ایجاد تغییرات بنیادی آتی برای معماری کهنهکار x86 میباشد.
بدانید، تنها شرکت نیمههادی، که با شکست ساختار و معماری پایه x86 در مقابل ARM به صورت کامل، سقوط را تجربه خواهد کرد، اینتل میباشد، همانا که حال حاضر، به دلیل تجربه مشکلات سخت افزاری پردازندههای دسکتاپ سری Core i نسل 13 و 14 و عملکرد غیر قابل قبول نسل جدید سری دسکتاپ، یعنی Core Ultra 200s و مجموعه مشکلات و شکستهای متعدد تجاری، که مدیرعاملهای قبلی، عامل اصلی ایجاد آنها بودند، در وضعیت مالی به شدت اسفناکی قرار دارد و ARM آخرین و خطرناکترین تهدید برای اینتل میباشد!، لذا سمت اصلی درخواست کننده همکاری، میان اینتل و ایامدی، در حقیقت اینتل میباشد!، زیرا ایامدی همانند انویدیا، هر زمانی که تشخیص دهد ساختار و معماری x86، مانند گذشته، کارایی ندارد، یا به طور کل x86 را رها کرده و یا ساختار و معماری بخش اعظم پردازندههای خود را به ARM ترجیح و تغییر خواهد داد، مانند گذشتههای دور، هنگامی که شهرها درحال صنعتی شدن بودند، پس از مدتی اسب و درشکه به ماشینهای مکانیکی تغییر یافتند و در صنعت نیمه هادی نیز، زمان جبران و تغییر برای x86 بسیار کم است و عدم تغییر و تحولات "بنیادی" باعث از رده خارج شدن x86 و جایگزین شدن کامل ARM خواهد شد و اگر این همکاری به نتایج خوبی دست یابد، میتواند تحولات جدی، برای آینده ساختار و معماری x86 و صنعت نیمه هادی باشد.
قابل ذکر است، تعداد برنامههای سازگار با معماری x86 به نسبت معماری ARM بسیار بیشتر است و این مقدار، روز به روز، به دلیل ورود جدی آرم به اکوسیستم ویندوز، در حال کاهش است.
بیشتر بدانید:
به صورت کلی، تمامی پردازندهها در دنیا، مبتنی بر دو نوع ساختار/معماری پایه و اساسی میباشند و باتوجه به نوع ساختار اصلی، سازنده پردازنده، اقدام به طراحی معماری خود حول محور ساختار اصلی میکند، این دو نوع ساختار ARM و x86 میباشند.
میان این دو ساختار، تفاوتهای بسیار زیادی وجود دارد، هر پردازندهای، که مبتنی بر یکی از دو ساختار اصلی ذکر شده باشد، دو سطح عملکردی، به صورت زیرمجموعه خواهد داشت، یا در پلتفرم موبایل خواهد بود و یا در پلتفرم دسکتاپ.
پردازندههای مبتنی بر آرم:
پردازندههای مبتنی بر ساختار آرم، پردازندههایی با مصرف انرژی بسیار پایینتر به نسبت پردازندههای x86 میباشند، به عنوان مثال یک پردازنده مبتنی بر ساختار آرم، به همراه معماری کاملا اختصاصی، توسط یک شرکت، مانند شرکت اپل طراحی میشود، با یک فرآیند لیتوگرافی بسیار نوین، مانند، نودهای 3 نانومتری شرکت نیمههادی TSMC و خروجی فرآیند، مثلا، پردازنده A17Pro میشود و دارای عملکردی بسیار خیره کننده به نسبت میزان مصرف انرژی بسیار پایین میباشد!، این متد از خروجی عملکردی، به لطف ساختار ARM فراهم میشود!، پردازندهای با عملکردی بسیار قدرتمند، اما با مصرف انرژی بسیار پایین، بدون نیاز به سیستم خنک کننده پیشرفته!.
پردازندههای مبتنی بر x86:
پردازنده مبتنی بر ساختار x86، پردازندههایی با مصرف انرژی بسیار بالا میباشند، مانند انواع پردازندههای اینتل و ایامدی، پردازندههای مبتنی بر ساختار 46 ساله x86 در کنار مصرف بسیار بالای انرژی و تولید حرارت، دارای توان عملکردی بسیار قدرتمندتری به نسبت ساختار آرم میباشند، حتی، کم مصرفترین پردازندههای مبتنی بر x86 نیز، گرمای زیادی تولید میکنند.
قابل ذکر است، بنیانگذار ساختار/معماری x86، شرکت اینتل میباشد.
پردازنده موبایل و یا پردازنده دسکتاپ یعنی چه؟
همانطور که با دو نوع اصلی ساختار پایه تمامی پردازندههای دنیا آشنا شدید، یعنی ARM و x86، باید بدانید، هر دو ساختار ذکر شده، میتوانند برای پلتفرم موبایل نیز طراحی شوند، تفاوتی نمیکند از کدام ساختار پیروی میکنند، در هر دو صورت، پردازنده موبایل مذکور به نسبت همان پردازنده، با همان معماری، در مقایسه با پلتفرم دسکتاپ، بسیار کم مصرفتر شده و از قدرت آن کاسته میشود، تا در نتیجه، بسیار بهینهتر عمل کند و حرارت بسیار کمتری تولید کند، تا با سادهترین سیستمهای خنک کننده، بتوان، حرارت آنها را دفع و کنترل نمود.
درست است، پردازندههای مبتنی بر ساختار آرم، به صورت پیشفرض بسیار کم مصرف میباشند و به نسبت x86 گرمای بسیار کمتری تولید میکنند، اما دلیل نمیشود، پردازندههای آرم دسکتاپ نیز، گرمای بسیار کمی تولید کنند، در نتیجه، پردازندههای مبتنی بر آرم نیز، باید دارای نسخههای موبایل باشند، تا بتوان به نتایج مد نظر دست یافت.
زیرا هر یک از پلتفرمهای مذکور، خود، دنیای عظیمی از علم و روشهای مهندسی میباشند.
پردازنده تلفنهای همراه، لپ تاپها، برخی از کنسولهای بازی، تلویزیونها، مانیتورها، بادز و ساعتهای هوشمند و.. همه از نوع موبایل میباشند.
پردازنده دسکتاپها (به صورت عموم)، سرورها، کامپیوترهای قدرتمند، اکثر کنسولهای بازی و.. همه از نوع دسکتاپ میباشند.
حال که با دو نوع اصلی ساختار اولیه و پایه پردازندهها آشنا شدید و سپس با پلتفرم موبایل و دسکتاپ آشنا شدید، بدانید، در این میان یک معماری محاسباتی پایه نرم افزاری/سخت افزاری برای تمامی پردازندهها وجود دارد و باتوجه به آن و انتخاب نوع ساختار اولیه، حال طراح و مهندس پردازنده، مانند اینتل، اقدام به طراحی و چینش هستهها و.. میکند.
این معماری محاسباتی پایه، چیزی نیست جز همان پردازندههای چند بیتی، امروزه دیگر خبری از پردازندههای 8 بیتی و یا مثلا 16 بیتی نمیباشد، حتی، معماری 32 بیتی عملا از رده خارج شده است، معماری محاسباتی اصلی حال حاضر، معماری محاسباتی 64 بیتی است.
شرح اینکه دقیقا 32 بیت و یا 64 بیت چیست و یعنی چه، نیازمند دانستن مقداری از مفاهیم باینری علوم کامپیوتر است، اما به بیان ساده، به عنوان مثال، یک پردازنده 64 بیتی یعنی: پردازنده مذکور و نرم افزار در حال اجرا، با مقدار واحدهای داده 64 بیتی پردازش میشوند، یعنی 64 بیت در هر لحظه داده پردازش و مبادله میشود، هرچه مقدار "بیت" بیشتر باشد، فرآیند عملکردی کلی آن سیستم، یعنی همکاری سخت افزار با نرم افزار بسیار سریعتر میشود و مقدار بیشتری داده میتواند در هر لحظه پردازش و جابهجا شود، اینکه، یک سیستم بر پایه معماری 64 بیتی باشد، تنها پردازنده نخواهد بود که بر پایه این معماری محاسبه میکند، بلکه تمامی گذرگاههای آن سخت افزار نیز باید بر پایه معماری محاسباتی 64 بیت، در حداقل مقدار باشد، همچنین سیستم عامل و نرم افزارها، البته این مورد یک نوع استاندارد اجباری نیست!، مثلا یک پردازنده 64 بیتی، باید تمامی گذرگاههای ارتباطیاش با قطعات دیگر مانند رم، نیز 64 بیت باشد، اما این مورد به معنای عدم پشتیبانی از 32 بیت نمیباشد، بلکه بیشتر از 64 بیت پشتیبانی نمیشود، مثلا در سیستم عاملهای 64 بیتی، که بر روی سخت افزارهای 64 بیتی نصب میشود، همیشه، تمامی برنامهها و سرویسهای پسزمینه سیستم عامل، 64 بیت اجرا و پردازش نمیشوند، بلکه سرویسهای 32 بیتی آنها، اکثرا در حال اجرا میباشند، مانند آنتی ویروسها، اما چرا؟ زیرا همیشه نیازی نیست، تمامی فرآیندهای نرم افزار با اجبار به دادههای 64 بیتی تبدیل شوند، اگر همه چیز در سطح هسته و عمق سیستم عامل، 64 بیتی پردازش شود، آنگاه با افت سرعت و کرشهای متعدد روبهرو خواهیم شد، همچنین بسیاری از برنامهها و سرویسها همچنان به صورت پیشفرض 32 بیتی هستند و به 64 بیتی بهروز نشدهاند! زیرا هیچ نیازی نیست!.
لازم به ذکر است، در حال حاضر، فقط پردازندههای 64 بیتی وجود دارند، در نتیجه وقتی میشنوید، سرعت باس داده یک حافظه رم، به عنوان مثال، رم گرافیکی، 256 بیت است و یا 320 بیت، به این صورت تصور کنید:
256 بیت در یک گذرگاه حافظه رم، مانند یک اتوبان بسیار عریض با 256 لاین تصور کنید، مسلما هرچه تعداد لاینها بیشتر باشد، پهنا بیشتر شده و میزان سرعت انتقال و دریافت دادهها به همان مقدار بیشتر میشود، اما خود پردازنده، فقط قادر است، 64 بیت داده در هر لحظه پردازش کند، حال 256 بیت داده چگونه قرار است پردازش شود؟!، پردازنده، دادههای دریافتی و ارسالی را به بستههای کوچکتر 64 بیت تقسیم میکند و به صورت موازی با تعداد هستههای پردازشی بالا، دادههای تقسیم شده را پردازش میکند.
نکته مهم:
بدانید x86 همان معماری 32 بیتی میباشد و x64 یعنی معماری 64 بیتی.
در بخش ساختار، ما به صورت خلاصه میگوییم x86 و ARM، معماری x64 در واقع یک نسخه گسترش یافته از x86 است.
با احترام
ممنون از همراهی شما با توت بلاگ
آرزوی موفقیت دارم، برای تمام آن افرادی، که به واقع، به دنبال رسیدن به مقاصد سفید هستند.
بخش نظرات
ورود
کامل و عالی 👌🏻
با سلام ممنون از این که توت را انتخاب کردید و ممنون از نظر مساعد شما