در این مطلب قصد داریم شما کاربران ژانیا را با مفاهیمی مانند سیستم روی چیپ (SoC) ، معماری ARM و … که در هنگام بررسی مشخصات پردازنده های موبایل یا هر هر گجت دیگری با آن برمی خورید ، آشنا کنیم .
سیستم روی چیپ یا (SoC (System on Chip چیست ؟
SoC به مجموعه ی سیستم های الکتریکی موجود برروی یک تراشه یا چیپ می گویند . این سیستم های الکتریکی می توانند شامل CPU ، GPU ، رم ، کنترلرهای ورودی خروجی مانند USB و شبکه های بی سیم مانند بلوتوث ، Wi-Fi و … نیز باشند. از تعریف SoC این نتیجه حاصل میشود که SoC برق کمتر و فضای کمتری مصرف میکند و با رشد استفاده از سیستمهای اینترنت اشیا و محاسبات سیار، محبوبیت بیشتری پیدا کرده است.
استفاده از SoC در کنسول های بازی ویدئویی هم رایج است مثلا در Nvidia Tegra X1 که در Nintendo Switch استفاده شده یا soc های AMD Flute و AMD Gonzalo که در ایکباکس و پلی استیشن به کار رفته است. کامپیوترهای Raspberry Pi و بوردهای Arduino و کیت های STEM هم از soc استفاده کردهاند. کاربردی دیگر soc در اسمارت فون ها و تبلت ها است.
اجزای SoC
اجزای تشکیل دهنده چیپ soc عبارت است از:
- CPU که دارای چندین هسته است و ممکن است میکرو پروسسور باشد یا میکروکنترلر یا پردازنده سیگنال دیجیتالی.
- حافظه که شامل انواع RAM و ROM و EEPROM و flash memory است.
- اینترفیس های خارجی با پروتکلهای ارتباطی استاندارد مثل USB و Ethernet و HDMI و تکنولوژیهای بیسیم مانند وای فای و بلوتوث.
- GPU یا واحد پردازش گرافیک برای به تصویر کشیدن.
- موارد دیگری مانند رگولاتور ولتاژ، سیستم های کنترل phase lock loop، کلاک و تایمر، مبدل آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ و …
- باس اینترفیس داخلی یا شبکه متصل به بلاک های مجزا
مهم ترین دلیلی که SoC ها در میان تولیدکنندگان تلفن های هوشمند و تبلت محبوب شده است ، سایز کوچک آن هاست ، که باعث می شود علاوه بر اینکه در مصرف باتری بسیار صرفه جویی شود ، ارتباط میان قطعات نیز سرعت بی نظیری داشته باشد. در واقع ممکن است که شما SoC را با نام پردازنده بشناسید در حالی که از لحاظ فنی اینطور نیست و پردازنده ، یکی از بخش های SoC است . مثلا Snapdragon 800 یک SoC است در حالی که در بسیاری از موارد ، هنگام معرفی مشخصات یک تلفن هوشمند از آن به عنوان پردازنده یاد می کنند . در صورتی که می بایست بگویند تراشه Snapdragon 800 با پردازنده ی مرکزی Kriat 400 و پردازنده ی گرافیکی Adreno 330 و …
معماری ARM چیست ؟
این نوع معماری توسط یک شرکت انگلیسی به نام ARM Holdings که در زمینه ی نیمه رساناها فعالیت می کند طراحی شده است. در طراحی معماری ARM فقط از حدود ۳۵۰۰۰ ترانزیستور برای هسته ی اصلی پردازنده مورد نیاز است که باعث می شود حرارتی که پردازنده تولید می کند و همچنین میزان مصرف انرژی آن ، کم باشد. مدت بسیار زیادی است که به دلیل کم مصرف بودن و مناسب بودن برای اسمارتفون ها و تبلت ها و پوشیدنی هایی مانند ساعت های هوشمند ، از این نوع معماری استفاده می شود و هنوز معماری جدیدی که از ARM بهتر باشد ارائه نشده است. کمپانی هایی همچون کوالکام و اپل برای به کارگیری این معماری در SoC های خود می بایست لایسنس مربوطه را از شرکت ARM Holding کسب نمایند.
منظور از تکنولوژی ساخت در پردازنده ها چیست ؟
وقتی می گوییم که تکنولوژی ساخت یک پردازنده ۲۲ نانومتر است یعنی ، ترانزیستورهایی که در آن CPU به کار رفته است ، به اندازه ی ۲۲ نانومتر هستند .با این وجود هرچقدر این عدد کوچکتر باشد ، می توانیم CPU های کوچکتری به همان قدرت قبلی داشته باشیم و یا پردازنده هایی قوی تری با همان اندازه تولید کرد یا به عبارت دیگر هر چقدر اندازه ی ترانزیستور ها کوچکتر باشند ، می توان تعداد بیشتری ترانزیستور برروی سطح Die پردازنده قرار داد ( Die سطح سیلیکونی CPU است که ترانزیستورها برروی آن قرار می گیرند).
منظور از کلاک (Clock) پردازنده یا CPU چیست ؟
منظور از کلاک CPU ، همان سرعت پردازنده است. هر چقدر این عدد بزرگ تر باشد ، به طبع CPU قدرت بیشتری نیز دارد و می تواند دستورات بیشتری را انجام دهد. clock rate یا سرعت ساعت در CPU نشاندهنده تعداد سیکل پردازش CPU در هر ثانیه است. این اصطلاح همچنین با عباراتی نظیر «نرخ ساعت»، «فرکانس کامپیوتر» و «فرکانس CPU» نیز شناخته میشود. واحد اندازهگیری این شاخص در کامپیوتر گیگاهرتز (با علامت اختصاری GHz) میباشد که معرف بیلیون پالس در ثانیه است.
clock rate کامپیوترهای شخصی مشخصه عملکرد و همچنین سرعت پردازش داده توسط CPU است. هر چه این میزان بالاتر باشد، عملکرد سیستم نیز بهتر است. این موضوع بهویژه در بازیهای کامپیوتری اهمیت بالایی دارد. این پارامتر درصورتیکه سایر شاخصها یکسان باشند، میتواند به عنوان عامل مناسبی جهت انتخاب CPU به حساب آید؛ با این وجود در نظر گرفتن ترکیبی از شاخصهایی چون سرعت ساعت، تعداد پردازش دستورات در هر سیکل توسط CPU (تعداد دستورات در سیکل ساعت/ساعت و یا به اختصار IPC) و همچنین این موضوع که CPU چند هستهای است، در مجموع به منظور تصمیمگیری برای تعیین عملکرد کلی پردازنده کامپیوتر مناسبتر است. بنابراین برای مقایسهی عملکرد دو پردازنده بهتر است از مقایسهی سرعت پردازش یا فرکانس کاری آنها استفاده نکنیم، بلکه به جای آن از مقدار توان و حجم کاری که پردازنده قادر است در هر سیکل کاری خود به سرانجام برساند استفاده کنیم. بنابراین انجام حجم کاری بیشتر در سیکلهای کمتر بهتر از انجام حجم کاری کمتر در سیکلهای بیشتر محسوب میشود. در سمت مقابل هرچه سرعت پردازش اطلاعات پردازنده کاهش پیدا کرده و توان و حجم اطلاعات تحلیلی آن افزایش پیدا کند، پردازندهی مد نظر بهرهوتر خواهد بود.
منظور از Core یا هسته ی CPU چیست ؟
منظور از یک پردازنده ی هشت هسته ای این است که آن CPU دارای ۸ واحد پردازشی است . اگر در خاطرتان باشد ، تا چند سال پیش پردازنده ها فقط به صورت تک هسته ای در بازار وجود داشتند. CPU های چند هسته ای ، پردازش ها را به صورت همزمان در تمامی واحد ها تقسیم می کند که باعث بالا رفتن سرعت در سیستم می شود . علاوه بر این در Multi-Tasking نیز عملکرد بسیار خوبی دارند. در برخی از معماری های SoC ممکن است دو پردازنده ی چند هسته ای ( مثلا دو CPU چهار هسته ای ) مشاهده کنید که یکی از آنها از دیگر کلاک بیشتری دارد. دلیل این موضوع این است که بتوان بین پردازش های زیاد و مصرف بهینه ی باتری یک تعادل ایجاد کرد.
هسته CPU در صورتی که قوی باشد، می تواند پردازش های رایانه شما را به سرعت انجام دهد. در این مقاله، به شما خواهیم گفت که CPU Core چیست و انواع آن را معرفی می کنیم. واحد پردازش مرکزی یا CPU در رایانه شما اساسا برنامه های مربوط به کار محاسباتی را اجرا می کند. اما CPU های مدرن دارای ویژگی هایی از قبیل هسته های مختلف و رشتههای بیش از حد هستند. بعضی از رایانه های شخصی حتی از چندین CPU استفاده می کنند.
سرعت ساعت برای یک CPU هنگام مقایسه عملکرد کافی است. چیزها دیگر خیلی ساده نیستند. یک CPU که دارای چندین هسته یا رشته های بیش از حد است، ممکن است عملکرد به مراتب بهتر از یک CPU تک هستهای با همان سرعتی داشته باشد که دارای خاصیت بیش از حد نیست و رایانه های شخصی با چندین CPU می توانند یک مزیت بزرگتر نیز داشته باشند. همه این ویژگی ها به گونه ای طراحی شده اند که رایانه های شخصی بتوانند راحت تر چندین فرآیند را همزمان انجام دهند و عملکرد شما را هنگام کار چند وظیفه ای یا تحت تقاضای برنامه های قدرتمند مانند رمزگذار های ویدیویی و بازی های مدرن افزایش می دهد.