أندرويد للعرب

ARM تعلن عن مجموعة من المنتجات الجديدة المتعلقة بالرسوميات، بما في ذلك تصاميم وحدات معالجة الرسوميات Mali-G52 و Mali-G31.

خلال عام 2016 استحوذت شركة سوفت بانك Softbank اليابانية في صفقة بلغت قيمتها 31 مليار دولار على شركة ARM البريطانية التي تعمل على تطوير وترخيص معماريات SoC ضمن المليارات من الهواتف الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء، وتشكل تكنولوجياتها الأساس الذي تقوم عليه SoC من شركاء مثل سامسونج وميدياتيك و HiSilicon، حيث قام هؤلاء الشركاء وغيرهم بشحن أكثر من 125 مليار رقاقة حتى الآن، في حين تتوقع ARM أن يصل العدد إلى 200 مليار رقاقة بحلول عام 2021.

وقبل حوالي عام، أدخلت الشركة وحدة معالجة الرسوميات Mali-G51 للرقاقات متوسطة الأداء، إلا أنه لم يتم استخدامها، بحيث واصلت شركات تصنيع الرقاقات استخدام Mali-G71 و Mali-G72، والآن، تعلن عن مجموعة من المنتجات الجديدة المتعلقة بالرسوميات، بما في ذلك تصاميم وحدات معالجة الرسوميات Mali-G52 للرقاقات متوسطة الأداء، و Mali-G31 للرقاقات منخفضة الأداء، جنبًا إلى جنب مع معالج العرض Mali-D51 و معالج الفيديو Mali-V52.

هذه الوحدات تركز بشكل خاص على إمكانيات تعلم الآلة والألعاب وتطبيقات الواقع المختلط، وبحسب الإعلان فإن Mali-G52 تعد بتوفير كثافة أداء أفضل بنسبة 30 في المئة بالمقارنة مع Mali-G51، مع إمكانية توافرها ضمن أجهزة التلفاز والحواسيب اللوحية والهواتف الراقية، وتقديمها كفاءة أكبر من حيث استخدام الطاقة، حيث تستهلك Mali-G52 طاقة أقل بنسبة 15 في المئة، وتنتج حرارة أقل بكثير من الجيل السابق لوحدات معالجة الرسوميات.

وبما أنه لا يمكن الإعلان عن أي شيء في عام 2018 دون التطرق إلى الذكاء الاصطناعي، فإن وحدة معالجة الرسوميات الجديدة تعد بأداء أعلى بمقدار 3.6 أضعاف فيما يتعلق بإمكانيات تعلم الآلة، جنبًا إلى جنب مع دعم OpenGL ES 3.2 ومنصة Vulkan.

في حين تعد وحدة معالجة الرسوميات Mali-G31 أقل من Mali-G52 من حيث الأداء، وتعتبر خلفًا لوحدة Mali-400، وتعتمد على Mali-G51، إلا أنها تقتصر على نواتين كحد أقصى، مع وحدات تنفيذ أقل ضمن كل نواة، كما أنها أصغر من حيث الحجم بنسبة 20 في المئة بالمقارنة مع Mali-G51 MP2، لكنها تقدم كثافة أداء أفضل بنسبة 20 في المئة، وأداء أفضل بنسبة 12 في المئة للمهام الأخرى مثل واجهة المستخدم، مع دعم OpenGL ES 3.2 ومنصة Vulkan.

المصدر (1)، المصدر (2)

المصدر: شركة ARM تعلن عن تصاميم Mali G52 و Mali G31

الشركات المصنعة للهواتف الذكية تحاول بشتى السبل توفير مساحة إضافية ضمن الأجهزة مما جعلها تخاطر بإزالة منفذ سماعات الرأس التقليدي.

تواصل الشركات المنصعة للأجهزة الإلكترونية الإستهلاكية استكشاف شتى السبل من أجل توفير مساحة إضافية ضمن الأجهزة، بحيث يتم فحص كل عنصر ضمن هذه الأجهزة لمحاولة إيجاد طريقة للتقليل من الحجم المطلوب، وفي عالم الهواتف الذكية شاهدنا الشركات المصنعة تفعل أشياء مختلفة مثل الجمع بين الطبقات في الشاشة أو التخلص من منفذ سماعات الرأس التقليدي من أجل توفير مساحة إضافية.

والآن، تعلن شركة تصميم الرقاقات ARM عن تطويرها تقنية جديدة تدعى iSIM تساعد الشركات المصنعة على توفير مساحة إضافية، بحيث يسمح تصميم الحل الجديد بوضع شريحة الاتصال iSIM ضمن رقاقة المعالج، جنبًا إلى جنب مع جميع وحدات المعالجة المتخصصة الأخرى، مما يلغي الحاجة إلى بطاقة الاتصال التقليدية أو بطاقات الاتصال الإلكترونية eSIM.

هذا الحل الجديد يهدف إلى مساعدة صناع الأجهزة في تقليل أحجام الأجهزة المتصلة مستقبلًا، جنبًا إلى جنب مع تقليل تكلفتها، مما يزيد من حالات استخدامها، بحيث أن تصميم شريحة الاتصال الجديدة موجه أساسًا إلى تطبيقات أجهزة إنترنت الأشياء، وليست مخصصة بعد للهواتف الذكية أو الحواسيب اللوحية.

وبحسب الشركة فإن حل iSIM متوافق مع مواصفات شرائح الاتصالات المضمنة الموضوعة من قبل GSMA، وهي المنظمة المسؤولة عن وضع المعايير والتنسيق بين شركات الاتصالات، مما يعني أن حل iSIM لا يتطلب أي شريحة اتصال منفصلة، بحيث أن كامل وظائف شريحة الاتصال متاحة.

ومن المهم ملاحظة أن هناك تطابق فيما يتعلق بتوفير الشبكة الخلوية من خلال iSIM مع ما نحصل عليه من خلال شريحة الاتصال المستقلة أو شريحة eSIM، وهذا يعني أيضًا أن المستخدمين قادرين على الانتقال بين مشغلي شبكات الهواتف المحمولة دون الحاجة إلى تغيير شرائح الاتصالات.

ووفقًا لشركة ARM فإن اختبار الحل الجديد iSIM قد بدأ مع بعض الشركاء، ومن المتوقع أن نرى هذا الحل ضمن الأجهزة المتصلة الجديدة في وقت ما بحلول نهاية عام 2018، ويفترض أن تسلط الشركة الضوء على فوائد هذا الحل خلال مشاركتها في فعاليات المؤتمر العالمي للجوال MWC 2018.

المصدر

المصدر: شركة ARM تعلن عن حل لتضمين شريحة الاتصال ضمن المعالج

أعلنت شركة ARM عن إطلاق معمارياتها الجديدة المخصصة للاستخدام في شرائح المعالجة للأجهزة الذكية منخفضة استهلاك الطاقة (مثل الهواتف الذكية) وهي Cortex-A75 و Cortex-A55 حيث تم تطوير هذه المعالجات لتوفر أداءً أفضل من الأجيال السابقة.

قبل الدخول بتفاصيل البنى الجديدة، قد يتبادر لذهنكم سؤال هام: من يقوم بتصنيع شرائح المعالجة؟ أليس هذا الأمر وظيفة شركات مثل كوالكوم وسامسونج؟ الإجابة على هذا السؤال تتطلب توضيحًا بسيطًا: تعتمد الشركات المصنعة لشرائح المعالجة على التصاميم التي توفرها شركة ARM، حيث توفر هذه الشركة ما يعرف باسم “المعمارية Architecture” التي يتم تصنيع المعالج بناءً عليها، وحتى يومنا هذا، لا يوجد أفضل من المعماريات المصممة من قبل ARM في مجال الأجهزة الذكية التي تقدم أداءً قويًا مع استهلاك طاقة منخفض، ولذلك لا تزال الشركات المصنعة تعتمد عليها بشكلٍ كبير.

بنية Cortex-A75

تمثل هذه البنية أحدث إصدارات عائلة Cortex-A7x المخصصة للأداء العالي والقويّ، وتم تعزيز الجيل الجديد ليصبح أفضل من ناحية قوة المعالجة بنسبة 22% بالمقارنة مع الجيل السابق Cortex-A73، عند العمل بنفس التردد فضلًا عن تحسين التخاطب مع الذواكر بنسبة 16% والقدرة على الأداء عند تردداتٍ أعلى مع المحافظة على استهلاك منخفض للطاقة.

عند إجراء اختبارات الأداء، تمكن الجيل الجديد من تسجيل تفوقٍ كبير على كافة المؤشرات بالمقارنة مع الجيل السابق، حيث حصل على نتيجةٍ أفضل بنسبة 48% على مؤشر Octan وعلى نتيجةٍ أفضل بنسبة 34% على مؤشر GeekBench.

بنية Cortex-A55

تعتبر عائلة Cortex-A5x أحد أشهر المعماريات المصممة من قبل ARM كونها توفر مزيجًا بين الأداء القويّ واستهلاك الطاقة المنخفض، ولذلك تعتبر خيارًا مفضلًا بالنسبة للشركات المصنعة لشرائح المعالجة، وفعليًا تمثل المعالجات المعتمدة على هذه العائلة الغالبية العظمى من معالجات الهواتف الذكية ومعظم الأجهزة منخفضة استهلاك الطاقة، وحتى في معالجات الأداء الرائد (مثل Snapdragon 835) تتواجد بعض الأنوية التي تعتمد بشكلٍ كليّ على بنية A53 بحالات الاستهلاك المتوسط الذي لا يتطلب أداءً قويًا، بما يساهم بتوفير استهلاك الطاقة ككل.

فيما يتعلق بالجيل الجديد، فهو يوفر أيضًا تحسيناتٍ على أكثر الأمور أهمية: أداء أقوى لشريحة المعالجة بنسبة 20% مع المحافظة على استهلاك طاقة منخفض عند العمل بنفس التردد مقارنةً مع الجيل السابق A53، مع تحسينٍ إضافيّ للأداء من ناحية التخاطب مع الذواكر بمقدار الضعف x2. فيما يتعلق بالأداء على المؤشرات، سجل الجيل الجديد أداءً أفضل بنسبة 14% على Octan و أداءً أفضل بنسبة 20% على مؤشر GeekBench.

تقنية DynamIQ

لم يقتصر إعلان الشركة البريطانية عن معمارياتٍ جديدة، بل امتد ليشمل تقنية من شأنها تعزيز الأداء بشكلٍ أفضل في وقتٍ تتزايد فيه تطبيقات وخدمات الذكاء الصناعيّ وتعلم الآلة، حيث تم تصميم هذه التقنية ليصبح بالإمكان تنفيذ المهمات المرتبطة بتعلم الآلة على شريحة المعالجة بشكلٍ مباشر بدلًا من أدائها على أحد المخدمات السحابية.

تمثل DynamIQ تطويرًا على تقنية big.LITTLE السابقة من ARM، والفكرة الأساسية منها هي تقديم مرونة أكبر عند تصنيع شرائح المعالجة، بما يسمح بتواجد عدة معماريات مختلفة ضمن العنقود الواحد (العنقود هو تجمع لعدة أنوية معالجة)، حيث لم يكن بالإمكان سابقًا وضع معمارياتٍ مختلفة ضمن العنقود الواحد، فضلًا عن إمكانية تضمين 8 أنوية ضمن العنقود الواحد، ما يعني عدم الحاجة لتصميم شريحة المعالجة بعدة تجمعات وعناقيد، بل تصميمها لتكون مبنية على تجمعٍ واحد فقط. بهذه الصورة سيتوفر لمصنعي الشرائح حلول أوسع وأكثر أريحية بما يسمح بتوليف أداء الشرائح بأفضل شكلٍ ممكن، بحسب التطبيق النهائيّ لها.

بالإضافة لتطوير آلية تصميم الشرائح، توفر تقنية DynamIQ حلولًا أفضل فيما يتعلق بالذواكر الوميضية عالية السرعة Cache Memory، حيث تم تحسين أداء هذه الذواكر ليصبح زمن التأخير الخاص بها Latency أقل بمقدار النصف، مع تخصيص ذاكرة من نوع L3 Cache لتكون قابلة للمشاركة عبر كافة الأنوية ضمن العنقود مع دعمٍ للترددات غير المتزامنة Asynchronous Frequencies.

المعمارية الرسومية Mali-G72 GPU

أخيرًا، لم تنسَ ARM إطلاق معماريتها الجديدة المخصصة لوحدات المعالجة الرسومية، وهي معمارية G72 الموجهة للأداء العالي والقويّ. بلغة الأرقام، تم تصميم هذه المعمارية لتوفر أداءً رسوميًا أفضل بنسبة 40% بالمقارنة مع الجيل السابق، مع كفاءة طاقة أفضل بنسبة 25%، وكفاءة بمجال تعلم الآلة أفضل بنسبة 17%.

من المتوقع أن يبدأ تصنيع المُعالجات التي تعتمد على هذه المعماريات خلال نهاية العام الحاليّ، ومن المرجح ألا يصدر أي هاتفٍ ذكيّ خلال هذا العام يعتمد على أيّ من هذه المعماريات الجديدة، وبالتالي فإن الأداء القويّ والمتميز الذي توفره سيتأجل لنشاهده عبر هواتف وأجهزة العام المقبل، ربما خلال معرض الهواتف العالميّ MWC 2018.

المصدر1، المصدر2 

أعلنت شركة ARM عن إطلاق معماريةٍ جديدة لشرائح المعالجة الموجهة للأجهزة الذكية منخفضة استهلاك الطاقة، مثل الهواتف الذكية والحواسيب اللوحية. حملت المعمارية الجديدة اسم Cortex-A73 وهي تمثل تطويرًا عن معمارية Cortex-A72 المستخدمة بشكلٍ كبير في العديد من شرائح المعالجة الحالية. تضمن الإعلان الجديد الكشف عن التصميم الجديد لوحدات المعالجة الرسومية Mali-G71 من ARM.

• اقرأوا أيضًا: الفوارق الرئيسية في بنية معالجات الهواتف الذكية

Cortex-A73

بشكلٍ عام، قدمت البنية الجديدة تحسيناتٍ عن البنى والمعماريات السابقة، ولم تتضمن تغييرًا جذريًا. وفقًا للإعلان الرسميّ من ARM، فإن البنية الجديدة ستقدم أداء معالجة أفضل بنسبة 30% من الأجيال السابقة، كما ستقدم استهلاك طاقة كهربائية أفضل بنسبة 30%. من أجل الحصول على أفضل أداءٍ ممكن من البنية الجديدة، فإنه يجب اعتماد تقنية تصنيع بدقة 10 نانومتر بدلًا من تقنية تصنيع بدقة 16 نانومتر التي استخدمت في معالجات Cortex-A72.

بالنسبة للسرعة، ستستطيع البنية الجديدة أن تقدم سرعة معالجة تصل إلى 2.8 غيغاهرتز، كما أنها توفر قدرة إضافية على جعل المعالجات أصغر، عبر إمكانية بناء وحدة معالجة مركزية ذات مساحة قدرها 0.65 ميللي متر مربع لكل نواة.

تقدم المعمارية الجديدة أيضًا ميزات دعم التطبيقات المتقدمة، مثل تطبيقات الواقع الافتراضيّ Virtual Reality والواقع المعزز Augmented Reality وإمكانية الربط والاتصال مع الشاشات فائقة الدقة UHD (أو دقة 4K)، فضلًا عن توافقها مع تقنية big.LITTLE الخاصة بشركة ARM، والتي من شأنها تقديم أقوى أداء معالجة ممكن مع أقل استهلاك طاقة.

Mali-G71

أطلقت ARM بنيتها الجديدة الخاصة بوحدات المعالجة الرسومية GPU وهي بنية Mali-G71، والتي تضمنت عددًا كبيرًا من التحسينات عن الأجيال السابقة من بنى وتصاميم وحدات المعالجة الرسومية، بالإضافة لدعمٍ جديد للعديد من التقنيات الحديثة.

ستوفر البنية الجديدة أداء معالجة أفضل بنسبة 40% عند مقارنتها مع وحدات المعالجة الرسومية التي تعتمد على بنية Mali-T880، كما أنها توفر استهلاك طاقة أفضل بنسبة 20%. تقول ARM أنها عملت بحيث تقدم البنية الجديدة أفضل أداء ممكن من أجل إظهار المحتوى فائق الدقة (4K) وتقديم أفضل تجربة واقع افتراضي ممكنة ضمن الأجهزة المحمولة التي تتضمن تطبيقات واقع افتراضي.

تتضمن البنية الجديدة دعمًا للعديد من المنصات البرمجية الخاصة بالمجال الرسوميّ، مثل OpenGL, VulKan, OpenCL، كما أنها متوافقة مع تقنية التصنيع بدقة 16 نانومتر وتعمل بتردد يصل حتى 850 ميغاهرتز.

من المتوقع أن نشاهد البنى والمعماريات الجديدة في شرائح معالجة الهواتف الذكية بحلول بدءًا من العام المقبل.

المصدر 

 

أعلنت شركة Arm عن معماريتها الجديدة Cortex-A35 الموفّرة للطاقة لأنوية المعالجات 64 بت، تتميّز هذه المعماريّة بأنها تستهلك 10 % أقل طاقة من معماريتها السابقة Cortex-A7، ولكنها تقدم أداءً أفضل يصل إلى 40% مقارنةً فيها. كما أنها 25% أصغر حجماً من المعمارية Cortex-A53 وتستهلك طاقة أقل بـ 32% منها.

تكون هذه المعماريّة متوافقة مع تقنية big.LITTLE التي بدأت تستخدمها الشركات في تصنيعها لمعالجاتها، كما رأينا هواوي في معالجها الجديد Kirin 950، وتدعم كافة المعماريّات السابقة مما يعني أننا قد نراها في المعالجات القادمة إلى جانب المعماريات Cortex-A72 و Cortex-A57 التي أعلنت عنها الشركة قبل فترة، وبما أنها أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، تأمل شركة Arm أن تقوم بتخفيض أسعار الهواتف وذلك وبتخفيض سعة وحجم البطاريات التي سيستخدمها المُصنَعون في هواتفهم، وعلى كل حال يُتوقّع أن نرى المعالجات التي تستخدم هذه المعماريّة في أنويتها في نهاية العام القادم.

إذا كنت تريد معرفة الفوارق الرئيسية في بُنية مُعالجات الهواتف الذكية، يمكنك مراجعة مقالنا عن هذا الموضوع.

أعلنت شركة ARM عن الجيل الجديد من مُعالجتها المُخصصة للهواتف القوية، والمُفترض أن تصل الأسواق في العام القادم 2016.

وكشفت الشركة عن وحدة المُعالجة المركزية Cortex-A72 والمُعالج الرسومي Mali T-880 وشريحة CoreLink CCI-500 للربط ما بين المُعالج والأجزاء الإلكترونية الأخرى.

وتُعتبر شريحة Cortex-A72 العاملة بمعمارية 64 بِت خلفًا لـ Cortex-A57، وهي أسرع بثلاث مرّات ونصف من جيل Cortex-A15 وتستهلك طاقة أقل بنسبة 75 بالمئة مُقارنةً بطراز 2014 من Cortex-A15، كما تدعم الشريحة العمل بتقنية big.LITTLE.

أما المُعالج الرسومي Mali T-880 يُقدم حوالي ضعفي أداء الجيل الحالي Mali T-760 رغم أنه يستهلك طاقة أقل بحوالي 40 بالمئة، كما يدعم دقّات عرض تصل إلى 4K.

الشرائح الجديدة هي أقوى ما توصلت له تكنولوجيا مُعالجات الهواتف الذكية حتى الآن، لكن كما ذكرنا فإنها لن تصل إلى هواتفنا قبل العام 2016.

[ARM]

The post الإعلان عن الجيل الجديد من مُعالجات ARM للهواتف الذكية appeared first on أندرويد بالعربي | أردرويد.

مقدمة: سنعرض في هذا المقال شرحًا بسيطًا عن معمارية 64 بت المستخدمة في المعالجات وما هي فوائدها على المطورين والمستخدمين، وقبل البدء اسمحو لي بأن أقوم بتعريف عدّة مصطلحات مفيدة سنقوم بذكرها في المقال: سجلات المعالج (Registers): هي قلب المعالج، عبارة عن مساحات تخزينية صغيرة مؤقتة موجودة في داخل المعالج وتتميز بسرعة عالية جداً، ومهمتها بكل بساطة… تابع القراءة »

The post شرح عن فائدة معمارية 64 بت للمطورين والمستخدمين appeared first on أندرويد بالعربي | أردرويد.

أعلنت شركة ARM المسؤولة عن وضع وترخيص معماريات معالجات الأجهزة المحمولة من هواتف ذكية وحواسب لوحية عن إصدار معماريات جديدة وقوية تستهدف صناعة المعالجات للجيل القادم من الأجهزة متوسطة المواصفات. يُذكر أن الغالبية العظمى من المعالجات المستخدمة اليوم في الهواتف والحواسب اللوحية والتي تنتجها شركات مثل NVIDIA و Samsung و Qualcomm وغيرها، تعتمد أساسًا على معماريات ARM.

وقد تم الكشف عن المعمارية الجديدة الخاصة بوحدة المعالجة المركزية Cortex-A12 بالإضافة إلى معمارية وحدة المعالجة الرسومية Mali-T622. وتعتبر هاتان المعماريتان قويتان مقارنةً بما هو مستخدم حاليًا في السوق، لكنهما ما زالتا أضعف قليلًا من معمارية A15 (المستخدمة في معالجي Samsung Exynos 5250 و NVIDIA Tegra 4) ومن معمارية T624 الرسومية، والسبب أنهما مصممتان للهواتف متوسطة المواصفات التي يتراوح سعرها بين 150 و 350 دولار أمريكي.

ستكون المعالجات التي تعمل بمعمارية Cortex-A12 أكثر سرعة بنسبة 40% من معمارية A9 (السابقة لـ A15) وأصغر حجمًا بنسبة 30% بفضل دقة تصنيعها التي تبلغ 28 نانومتر. كما تتضمن دعمًا لتقنية big.LITTLE التي تسمح بتشغيل معالجين إحداهما قوي والآخر ضعيف بهدف توفير البطارية، وهي التقنية التي استخدمتها سامسونج في معالجها الأخير.

أما معمارية Mali-T622 الرسومية فهي تقدم أداءً أفضل بنسبة 50% من الجيل السابق T604 كالمستخدم في معالج  Exynos 5250، مع دعم OpenGL ES 3.0 و DirecX 11 و OpenCL 1.1. ويمكن لهذا التصميم أن يعمل في الشرائح الرسومية أحادية وثنائية النواة.

وأخيرًا، أعلنت ARM عن معمارية Mali-V500 الخاصة بالفيديو والتي تسرع من عملية تشفير وفك تشفير الفيديو. حيث تستطيع هذه المعمارية وضمن نواة واحدة التعامل مع تشفير الفيديو بدقة 1080p بسرعة 60 إطار في الثانية، وفك تشفير (أي تشغيل) الفيديو بدقة 4K بمعدل 120 إطار في الثانية.

أما عن موعد وصول هذه التقنيات الجديدة إلى هواتفنا، تقول الشركة بأن المعماريات الجديدة ستكون متوفرة ضمن المعالجات بحلول منتصف العام 2014.

[Android Police]

قالت شركة ARM بأنها قامت بترخيص تقنيتها الجديدة المسّاة Big.Little “كبير.صغير” لمزيد من الشركات المُصنّعة لمعالجات الهواتف الذكية والحواسب اللوحية كي يصل العدد إلى 17 شركة ستستخدم هذه التقنية في أجهزتها القادمة. وكانت Samsung هي أول من استخدم هذه التقنية في معالجها Exynos 5 Octa الذي يحتوي على شريحتي Cortex-A15 و Cortex-A7 كل منهما رباعية النواة.

وتستهدف تقنية Big.Little التوفير في استهلاك البطارية في المعالجات القوية، حيث تم تصميمها لاستخدام الشريحة الأقوى في المهام التي تتطلب قوة عالية مثل تشغيل الألعاب أو مقاطع الفيديو عالية التحديد، بينما يتم استخدام الشريحة الأضعف ومنخفضة الطاقة لأداء المهام البسيطة مثل الرد على المكالمات الهاتفية أو تشغيل الملفات الصوتية. وقالت ARM بأن هذا التصميم سيصل إلى معالجاتها القادمة المصممة بتقنية 64-bit والتي ستعتمد على شريحتي Cortex-A57 و Cortex-A53، وأضافت بأن هذه التقنية مُعدة لدمج أنواع أخرى من المعالجات مستقبلًا.

ولم تفصح ARM عن الشركات الجديدة التي حصلت على ترخيص Big.Little، لكنها كانت قد ذكرت في شباط/فبراير الماضي ضمن مؤتمر MWC 2013 بأنه بالإضافة إلى Samsung فقد حصلت كل من Fujitsu و MediaTek و Renesas Mobile و CSR على الترخيص. وقالت بأن 7 شركات ستصدر معالجاتها بهذه التقنية خلال العام الحالي.

هذا يعني بأننا سنرى الكثير من الأجهزة التي تحمل هذه التقنية في معالجاتها قريبًا، وقد تمتد كي تصبح تقنية شبه قياسية في معالجات الكثير من الهواتف والحواسب اللوحية القوية حتى العام القادم.

[PCWorld]

المقالة التالية هي من كتابة مؤيد صالح السعدي، نشرها في مدونته الشخصية وأحببنا مشاركتها مع قراء موقعنا لما فيها من فائدة كبيرة وشرح بأسلوب مبسط لأبرز العوامل المؤثرة في أداء الهواتف الذكية والحواسب اللوحية. من أبرزها بالطبع المعالج Processor والمعالج الرسومي GPU. في هذه المقالة ستتضح لك الكثير من المفاهيم حول المعالجات الحسابية والمعالجات الرسومية، وستعرف لماذا تقدم بعض المعالجات ثنائية النواة أداءً أفضل من المعالجات رباعية النواة في بعض الأحيان، وماذا نعني بمصطلح “معمارية المعالج” وغير ذلك من المصطلحات والمفاهيم التي نتحدث عنها أحيانًا بشكل عابر في مواضيعنا المختلفة.

مؤيد هو مهندس برمجيات من مطوري توزيعة “أعجوبة” العربية المبنية على لينوكس، ومتخصص بتطوير الويب وقواعد البيانات والبرمجيات مفتوحة المصدر.

تمهيد

الكثير منا يعلم ما هي العوامل المؤثرة في أداء الحواسيب المكتبية (مثل كرت الشاشة)، لكن ليس لدى الكثير منا أي فكرة عن العتاد الخاص بالأجهزة المحمولة لهذا خطر ببالي كتابة هذا المقال.

إن كنت ترغب بشراء جهاز لوحي قد ترغب في قراءة هذا المقال حتى تتمكن من فك أحجية المواصفات Specs، لكن دعني أخبرك أن أداء الجهاز اللوحي ليس وحده العامل الأهم في تلك الأجهزة فهناك حسن البناء وجودة الهيكل الخارجي وتباين الشاشة وسعة البطارية وغيرها من العوامل التي لن نتحدث عنها الآن.أول نصيحة هي أن لا تصدق أغلب اختبارات الأداء Benchmarks خصوصا التي لا تقيس أعمال حقيقية مثلا الكثير منها تقوم بعمليات حسابية داخل حلقة تكرار وحيث أن الحسابات لن تتغير فإنك تقيس أداء الكاش وليس المعالج. بعض اختبارات الأداء الموثوقة تقيس عملية حقيقية مثل الزمن اللازم لضغط كود لينكس المصدّر بصيغة gz أو لتحويل ملف صوتي من صيغة wav إلى صيغة mp3 أو عدد الأطر في الثانية في لعبة حقيقية …إلخ.

ثاني شيء علينا أخذه بعين الاعتبار أن الأجهزة المنضدة Embedded Devices لا تحتوي لوحة أم عامة الأغراض توضع عليها لوحات إضافية بل يكون هناك نظام كامل على رقاقة واحدة System on Chip أو SoC اختصارا بمعنى أنه عليك أن تكون سعيد بكمية الرام منذ البداية لأنك لن تضيف المزيد منها، كذلك دعم bluetooth أو NFC …إلخ

وأخيرا هناك عوامل تتعلق بالمنتج النهائي وليس بمكوناته مثلا بعض المنتجات تكون مخفضة السرعة under clocked لأن البطارية لا تستطيع توفير الطاقة اللازمة للسرعة الكاملة أو أن الغلاف لا يمكنه توفير التبريد اللازم …إلخ.

عدد الأنوية وسرعة ساعة المعالج

البعض يعتبر سرعة الساعة clock speed هي سرعة المعالج وهذا لا يكون دقيقا إلا في معالجات من نفس البنية ونفس النوع، مثلا لا يمكنك الحكم على المقارنة بين معالج Pentium 4 بسرعة 6 GHz وآخر i3 بسرعة 2Ghz. فإن كانت من نفس المعمارية عندها يمكنك مقارنة عدد الأنوية cores وسرعة الساعة.

لو كان لدينا معالجين من نفس العائلة أحدهما بسرعة 1 غيغاهيرتز والآخر بسرعة 2 غيغاهيرتز فهذا يعني أن أداء الثاني مثلي أداء الأول. ولو كان لدينا معالجين من نفس العائلة لكن أولهما أحادي النواة والآخر ثنائي النواة فإن أداء الثاني نظريا يمكن أن يصل إلى مثلي الأول لكن عمليا لن يتحقق هذا لأنه يتطلب أن يكون الكود المراد تنفيذه متوازيا وليس متسلسلا (أي لا يعتمد بعضه على بعض).

كلما زادت الأنوية زادت سلاسة الجهاز عند تنفيذ أشياء بالتوازي مثلا تخيل نفسك تتصفح الإنترنت ويعمل برنامج في الخلفية على مزامنة البريد وآخر على عمل hotspot ورابع يشغل راديو FM أو صوتيات MP3 في الخلفية لأنه إن كان أحادي النواة يجب أن تتم كل عملية خلال الشريحة الزمنية المخصصة لها وإلا شعرت بما يعرف ب lag.

معمارية المعالج

وحتى نتعرف على المعالجات في عالم الأجهزة المنضدة embedded devices، أغلبها تكون ذات بنية RISC وتحديدا معمارية ARMv7 في عالم الهواتف الذكية والحواسيب اللوحية ومعمارية MIPS في الكثير من الأجهزة مثل مقاسم الشبكة الذكية network switches وربما تجد معالجات PowerPC في بعض الطابعات.

شركة ARM لا تصنع معالجات ARM ولا تبيعها وإنما هي متفرغة للتصميم فقط وتربح من بيع رخص تلك التصاميم. تعتمد معالجات ARM على مبدأ RISC أي طقم التعليمات المختزلة فهي تحتوي على الحد الأدنى من التعليمات التي تمكنك من القيام بأي مهمة وهي بذلك الاختزال تقلل التعقيد واستهلاك الطاقة وتقلل الكلفة وعدد الترانزيستورات (مثلا إن أكثر معالجات ARM حداثة وتعقيدا لا يزيد عن 35 ألف ترانزيستور) بعكس CISC المعقدة كتلك من إنتل التي تحتوي على عدة ملايين من الترانزيستورات.

أغلب أجهزة أندريود في السوق مبنية على طقم تعليمات ARMv7 لكن يمكنك أن تجد بعضها على ARMv6 مثل Samsung Galaxy Y. لك أن تتخيل أن سعر ترخيص تصميم ARMv6 سيكون رمزي عند ظهور ARMv7 والذي سيظل مرتفعا إلى حين ظهور الجيل الذي يليه. وكل جيل جديد من عائلة ARM يضيف المزيد من توفير الطاقة والمزيد من الأداء (حتى عند نفس تردد الساعة).

تضم عائلة تعليمات ARMv7 عددا من المعالجات أشهرهما Cortex-A9 و Cortex-A15 وهذا الأخير أسرع من A9 ب 40% عند نفس التردد وعدد الأنوية.

الصورة أدناه تبين أن حاسب Samsung ChromeBook برقاقة  Exynos 5 Dual SoC ثنائيةالنواة تغلب على معالج Tegra 3 رباعي النواة وكلاهما من عائلة تعليمات ARMv7 ناهيك عن تغلبه على atom (المعالج الخاص بالأجهزة المحمولة والمنضدة من إنتل) بل كاد أن يصل إلى أداء i3 (وهو معالج صمم للأداء الخاص بالحواسيب المكتبية وليس لتوفير الطاقة) والسبب هنا هو أنه من معمارية Cortex A15. (في الصورة التالية الخط الأقصر يعني أداءً أفضل):

 الصورة من موقع phoronix

تخطط سامسونغ لعمل معالج تطبيقات Exynos 5 octa بثمان أنوية (4 منها A15 و 4 أخرى A7) وهو ما يعرف باسم big.LITTLE حيث توفر الطاقة من خلال توجيه أغلب العمليات التقليدية إلى الأنوية الصغيرة لكن عند الحاجة تتدخل الأنوية الكبيرة لتعطيك الأداء الذي تريده.

هذه التقنية مفيدة لأنه كما نلاحظ في الصورة السابقة (مأخوذة من جهاز Samsung Galaxy SL i9003 من خلال برنامج CPU Spy) يقضي المعالج أغلب الوقت وهو يغط في سبات عميق وبالدرجة الثانية تجده يعمل بتردد 300 MHz مع أنه يدعم ترددات أعلى إلا أنه لا يحتاجها للقيام بالعمليات التقليدية.

من أشهر معالجات التطبيقات التي تتقبل تعليمات ARMv7 لدينا أيضا عائلة Snapdragon من Qualcomm الأمريكية والتي تعتمد على CPU متوافق ARMv7 إلا أنه من تصميم الشركة واسمه Krait وهو يشبه إلى حد بعيد ARM Cortex-A15. تعتبر معالجات Snapdragon من أقوى المعالجات وأسرعها مثلا Snapdragon 800 MSM8974 فهو يحتوي على معالج Krait 400 بسرعة تصل إلى 2.3 غيغاهيرتز يقول موقع engadget أن معالج التطبيقات S4 تفوق على Tegra 3 في كل الاختبارات.

إن شدة التنافس المحموم أخرجت شركة Texas Instruments الأمريكية العريقة من المنافسة حيث أنها أعلنت أن شدة المنافسة جعلتها توقف معالجها OMAP قبل صدور OMAP 5 مع أن OMAP 4 من أنجح المعالجات فهو مستخدم في عدد من الأجهزة الخلوية موتورولا وجهاز  Samsung Galaxy S i9003 بل وعدد من لوحات الهواة مثل beagel board و Panda board

هناك 3 من الشركات الصينية المتميزة التي استطاعت أن تضع لأنفسها موضع قدم في هذه المنافسة المحمومة وهي:

• Allwinner مثل معالج A31 رباعي النواة من عائلة ARM Cortex-A7
• RockChip مثل معالج rk3066 ثنائي النواة من عائلة ARM Cortex-A9 و rk3166 رباعي النواة من نفس العائلة.
• Amlogic وهي في الغالب من عائلة ARM Cortex-A9

مؤخرا قامت شركة Ingenic الصينية بالتطوير على معالجات MIPS حتى وصلت بها إلى مستوى يسمح بوضعها على أجهزة لوحية وذلك من خلال عائلة معالجات التطبيقات XBrust مثل JZ4770 حيث تقول الشركة أنه قد تصل سرعته إلى 1.2 غيغاهيرتز ب 1.2 فولت مستهلكة أقل 90 mW (ميللي-واط) وتأمل الشركة أن تتمكن في عام 2014 من الانتقال إلى تقنية 20 نانومتر وزيادة عدد الأنوية وأن يكون 64-بت ..إلخ وقبل هذه الإنجازات كان مجرد معالجات لا تتجاوز زرعتها 100 أو 300 ميغاهيرتز. وطبعا لا مجال لمقارنة هذه المعالجات مع ARM التي ذكرنا أنه وصلت إلى 8 أنوية من معالجات CPU في رقاقة واحدة.

نوع وحدة معالجة الرسوميات GPU

إن وحدة معالجة الرسوميات GPU الموجودة داخل الرقاقة تشبه في وظيفتها بطاقة الشاشة في عالم الحواسيب الشخصية لكن الفرق هو أنه لا يمكنك تغييرها. هذه الوحدة هي عنق الزجاجة بالنسبة لأداء الألعاب ومؤثرات الحركة فجهاز بمعالج CPU سريع لن يؤدي الغرض مهما كانت سرعته ما لم يملك GPU مناسب.

لو كان معالج GPU قوي ويحتوي تعليمات سريعة لكن حصته من السوق قليلة وآخر أقل قوة لكن له حصة كبيرة من السوق وعلاقات مع مصنعي الألعاب تجعلهم يختبرون برامجهم على هذا المعالج دون ذاك عندها قد تحصل على أداء سريع على المعالج قوة وسرعة بينما قد لا تعمل اللعبة مطلقا على المعالج القوي.

في عالم الأنظمة على رقاقة SoC هناك مزايا معينة موجودة بشكل جاهز مثلا مخرج HDMI تكون بأخذ السن رقم كذا وكذا من الرقاقة وتوصيلها مباشرة إلى سن كذا وكذا من المخرج دون أي وساطات. لكن أحيانا هناك اختيار للمصنع النهائي بعدم القيام بتوصيلها من الأساس مثلا غوغل لم تعمل مخرج HDMI ولم تعمل مدخل micro sd في حاسب Nexus 7 في حين أن Acer A110 يستعمل نفس الرقاقة وهي Tegra 3 لكنها تحتوي مخرج HDMI ومدخل micro SD (والسبب واضح لأن غوغل تريد منا أن نستهلك المحتوى من متجرها).

كذلك عليك الأخذ بعين الاعتبار طرق ترميز الوسائط المدعومة عتاديا في الرقاقة نفسها فهي تؤثر على سرعة تشغيل الوسائط وعلى استهلاك الطاقة يمكنك ملاحظة ذلك من خلال النظر إلى كلمة HW في مشغل الفيديو MX Player.

مثلا يمكنني تشغيل ملف فيديو full HD من نوع mp4 على جهاز لوحي متواضع برقاقة rk2918 في حين يعجز عن تشغيله بشكل سلس جهاز Samsung galaxy SL (لأنه يستخدم البرمجيات لفك ترميز الفيديو فلا يستطيع إنجاز ذلك في الوقت المناسب).

أهم الأنواع ومشكلة التوافقية

أهم أنواع GPU هي من تصميم ARM وهي Mali-400 وتجدها في العديد من الرقاقات وتسمح بتعدد الأنوية وهي الأكثر توافقية على الإطلاق لأنها من شركة ARM ومن السهل على الشركات أن تشتري رخصتها ومن أشهر الأجهزة التي تحتويها سامسونج S2 و S3 كما أنها موجودة في في عدد من الأجهزة الأرخص مثل Rockchip rk3066 و Allwinner A13 و AMLogic 8726-MX.
من معالجات GPU القوية التي نجدها في الكثير من الأجهزة الشائعة iPhone و Samsung SL i9003 و   Samsung S i9000 و Samsung Galaxy Nexus هو من تصميم PowerVR تحديدا طراز SGX ولأن الكثير من الألعاب بدأت على iPhone قبل أندرويد فإن توافقية PowerVR مع الألعاب عالية. إلا أنه يجدر بنا أن نشير إلى أن سامسونغ ركزت مؤخرا على Mali كما في S2 و S3 وغيرها.

وهناك معالج ULP GeForce من nvidia المعروفة والعريقة في هذا المجال الموجود في رقاقات Tegra وكنت سأشك في توافقية الألعاب معه لولا أن إعلان غوغل عن استعمال Tegra 3 في Nexus 7 تضمن تجربته على الكثير من الألعاب والتحقق منها وهذه الرقاقة ليست حكرا على Nexus7 بل موجودة في الكثير من الأجهزة اللوحية. وهناك ألعاب مصممة لهذا المعالج دون غيره.

وبما أننا ذكرنا nVidia فإنه علينا أن نذكر ATI وذلك بأن نعرج على معالج Adreno والذي كان يعرف باسم ATI Imageon والذي لاحقا بيع إلى شركة Qualcomm وأصبح ضمن رقاقات Snapdragon التي تنتجها وهو من المعالجات المميزة.

وإن بحثت جيدا قد تجد معالج Vivante GC860 في بعض الرقاقات مثل rockchip rk2918 (من عالم ARM) و Ingenic JZ4770 (من عالم MIPS) لكنك قد تواجه مشاكل عديدة في التوافقية مع هذا المعالج حيث أنه لا يوجد جهاز مشهور يحمله.

هناك برنامج اسمه Chainfire3D يعمل كوسيط يستقبل تعليمات تناسب معالج معين (مثل Tegra) ويحولها إلى تعلميات تناسب معالجك لكن من عيوبه أنه يعمل على على أنظمة android 2.x فقط ويحتاج صلاحيات الجذر root.

تأثير دقة الشاشة على الأداء

حتى نقارن بين نوعين مختلفتين يجب أن نأخذ بعين الاعتبار دقة الشاشة فالمعالج المتواضع الموجود في Samsung Galaxy Y يستطيع تشغيل الكثير من الألعاب بسلاسة ليس بسبب قوته بل لأن دقة الشاشة فيه هي 320×240 فالمطلوب منه عند عرض كل إطار معالجة هذا الكم الضئيل من النقاط.

في حين يحتاج Samsung Nexus 10 بدقة 2560×1600 بيكسل معالجة رقم فلكي من النقاط يزيد عن 50 ضعف Galaxy Y أي أكثر من 5000% من عدد النقاط فيه. وحتى لو قارناه بجهاز حديث مثل Nexus 7 ذي 1280×800 بيكسل فلا يزال Nexus 10 يشكل 4 أمثال عدد النقاط (بكلمات أخرى يحتاج معالج الرسوميات في Nexus 10 أن يكون أسرع 4 مرات من الذي في Nexus 7 حتى يعطي نفس الأداء)

سرعة ساعة معالج الرسوميات

هناك الكثير من الأجهزة اللوحية الرخيصة تحتوي على GPU قوي من نوع Mali 400 إلا أنه يعمل بتردد منخفض جدا مثل Amlogic AML872 الذي يحتوي على Mali 400 بسرعة 250 MHz في المقابل فإن رقاقة Allwinner A10 تحتوي نفس معالج GPU لكن بسرعة 300 MHz ويمكنه معالجة وسائط HD حتى  2160P. في المقابل يعمل معالج GPU GC860 في RK2819 بسرعة 600 MHz ولأن معالج GPU في الأمثلة الثلاثة أحادية النواة فإن السرعة مهمة جدا وتؤثر بشكل مباشر على الأداء.

عدد أنوية معالج الرسوميات

على النقيض تماما من المعالجات العامة CPU فإن طبيعة عمل المعالجات الرسومية GPU تناسب تعدد الأنوية بشكل أكبر لأن الكثير من المهام الرسومية يمكن القيام بها بالتوازي لذا فإن زيادة عدد الأنوية الرسومية ينعكس مباشرة على الأداء (يعني يمكنك معالجة ضعفي عدد الأطر FPS أو ضعفي دقة العرض عند مضاعفة عدد الأنوية). بل إن الكثير من المسائل الرسومية يمكن تصنيفها على أنها SIMD (تنفيذ تعليمة واحدة على بيانات متعددة).

مثلا رقاقة Exynos 4210 في جهاز Galaxy Tab 7.7 تحتوي على GPU من نواع Mali 400MP4 و MP4 هنا تعني رباعية النواة تعمل بتردد 266 MHz فقط لكنها بالتأكيد أسرع بكثير من أي رقاقة أحادية النواة وإن كانت بضعف السرعة.

إضافة إلى رفع الأداء فإن تعدد الأنوية يمكن أن يساعد في توفير الطاقة عند عدم الحاجة لها حيث يمكن الاكتفاء بتشغيل عدد أقل من الأنوية.

إن من أكثر الرقاقات شهرة في كثرة الاعتماد على تعدد الأنوية هي Tegra 3 فهي تحتوي على 12 نواة من معالج الرسوميات GPU تعمل بتردد يزيد عن 400 MHz.

زيادة عدد الأنوية فوق حد معين قد تصبح دون قيمة مثلا رقاقة Exynos 5250 في Samsung Nexus 10 يحتوي على GPU من نوع Mali-T604 يحتوي 4 أنوية رسومية فقط (بسرعة تفوق ال 500 MHz) يمكنها هزيمة أي معالج رسومي آخر والتكفل بالدقة الفلكية لشاشة ذلك الجهاز.