هرآنچه باید درباره تراشه پرچمدار اسنپدراگون ۸ الیت بدانید

پس از مدت‌ها گمانه‌زنی، کوالکام بالاخره از پردازنده نسل بعدی موبایلش، اسنپدراگون ۸ الیت (Snapdragon 8 Elite)، رونمایی کرد. تغییرات این پردازنده فقط به تغییر نام آن نسبت به پردازنده نسل قبلی‌اش، اسنپدراگون نسل ۸ نسل ۳ (Snapdragon 8 Gen 3)، محدود نمی‌شود؛ بلکه طراحی آن به‌نوعی بازگشت مورد انتظار به توسعه هسته‌های پردازنده سفارشی نیز محسوب می‌شود. بهبود چشم‌گیر عملکرد گرافیکی، برخورداری از ویژگی‌های هوش مصنوعی و عکاسی متعدد از دیگر تغییرات این پردازنده جدید اسنپدراگون نسبت به پردازنده نسل قبلش است.

در این مطلب، قصد داریم تمام ویژگی‌های جدید اسنپدراگون ۸ الیت را با جزئیات کامل بررسی کنیم. بررسی خود را با ساختار جذاب این پردازنده شروع می‌کنیم.

مقایسه اسنپدراگون ۸ الیت با پردازنده‌های نسل قبل در یک نگاه

معرفی معماری جدید اوریون (Oryon) در پردازنده اسنپدراگون

 بهره‌مندی از معماری اوریون امسال مهم‌ترین ویژگی پردازنده جدید اسنپدراگون معرفی شده است. استفاده از این معماری نشان می‌دهد امسال کوالکام پس از سال‌ها خریداری قطعات هسته‌های کورتکس (Cortex) با معماری ARM و استفاده از آن‌ها، چنین قطعاتی را کنار گذاشته و دوباره به‌سمت رویکرد طراحی هسته‌های سفارشی بازگشته است؛ اگرچه سی‌پی‌یوهای جدید اسنپدراگون همچنان براساس معماری ARM ساخته شده‌اند اما طراحی کاملاً سفارشی به کوالکام اجازه می‌دهد جزئیات داخلی پردازنده اوریون را دقیقاً مطابق با نیازهای خود پیکربندی کند البته با صرف هزینه‌های اضافی برای توسعه.

کوالکام تأیید می‌کند سی‌پی‌یوهای داخل اسنپدراگون ۸ الیت نسخه‌ای ساده‌تر از هسته‌های پردازنده فونیکس نیستند، بلکه برای استفاده در پردازنده‌های اسنپدراگون ایکس طراحی‌ شده‌اند؛ این پردازنده‌ها برای استفاده در گوشی دوباره طراحی شده‌اند.

ساختار هسته‌های CPU در مقایسه با پردازنده‌های نسل قبل به‌طور چشمگیری ساده شده است؛ در پردازنده جدید اسنپدراگون به‌جای استفاده از پیکربندی چهارردیفی متشکل از هسته‌های بزرگ، متوسط و کوچک که سال‌های گذشته رایج بود، از طراحی دوردیفی استفاده شده است که شامل 2 هسته پرایم (Prime) و 6 هسته پرفورمنس (Performance) می‌شود؛ این نوع طراحی بسیار شبیه رویکرد اپل در طراحی پردازنده است که در آن از هیچ هسته کوچکی برای وظایف پس‌زمینه استفاده نمی‌شود.

سرعت کلاک پردازنده جدید نیز با نسخه قبلی به‌طور قابل‌توجهی تفاوت دارد و به عدد حیرت‌انگیز 4.32 گیگاهرتز در 2 هسته سریع‌تر رسیده که تقریباً یک گیگاهرتز بیشتر از نسخه قبلی آن است؛ قطعاً این سرعت فقط برای تقویت‌های کوتاه‌مدت فعال خواهد بود اما این سرعت‌ در لپ‌تاپ قطعاً باید واکنش‌های سریع را تضمین کنند. دراین‌میان، بزرگ‌ترین ابهام مشخص‌ نبودن میزان تأثیر این طراحی در کاهش حرارت و کاهش مصرف است اما لیتوگرافی پیشرفته سه‌نانومتری TSMC قطعاً به کوالکام کمک می‌کند به ادعای کاهش مصرف ۴۵ درصدی خود دست یابد.

البته افزایش سرعت کلاک فقط اندکی از بهبود پتانسیل عملکرد پردازنده است. متأسفانه، کوالکام هنوز جزئیات دقیقی از کارکرد ساختار داخلی هسته‌های اوریون منتشر نکرده؛ بنابراین فعلاً نمی‌توانیم آن‌ها را با پردازنده‌های اپل یا کورتکس ARM مقایسه کنیم اما می‌دانیم هسته‌های پرایم و پرفورمنس معماری یکسانی دارند و براساس سرعت کلاک، کش (Cache) و دیگر عوامل، برای وظایف تک‌رشته‌ای و چندرشته‌ای بهینه‌سازی شده‌اند.

کوالکام در این پردازنده از مجموعه کش قابل‌توجه 12 مگابایتی L2 در هر خوشه استفاده کرده است که نسبت به کش 12 مگابایتی L3 نسخه قبلی دوبرابر شده است. همچنین هر هسته پرایم دارای 192 کیلوبایت کش L1 و هر هسته پرفورمنس دارای 128 کیلوبایت کش L1 است؛ چنین ساختاری باعث شده مقدار زیادی از فضای سیلیکونی گران‌بها به حافظه اختصاص یابد که توجیهی برای قیمت بالای پردازنده اسنپدراگون ۸ الیت است.

باتوجه‌به این مقدار حافظه، احتمالاً با هسته‌های داخلی قدرتمندی روبه‌رو هستیم. کوالکام ادعا می‌کند اسنپدراگون ۸ الیت در مقایسه با اسنپدراگون ۸ نسل ۳ در پردازش تک‌هسته‌ای و چندهسته‌ای ۴۵ درصد سریع‌تر عمل می‌کند. نتایج اولیه بنچمارک‌های اسنپدراگون ۸ الیت نیز نشان می‌دهند این ادعاها چندان دور از واقعیت نیستند و این پردازنده عملکرد خوبی دارد.

همچنین می‌دانیم کوالکام انتقال‌دهنده‌ داده (Data Prefetcher) جدید (برای انتقال داده‌ها از حافظه اصلی به حافظه موقت) برای اسنپدراگون ۸ الیت توسعه داده است؛ این انتقال‌دهنده با هدف اطمینان از اینکه این هسته‌های بزرگ همیشه وظیفه‌ای دارند (و درنتیجه انرژی هدر نمی‌دهند)، ایجاد شده است.

مهندسان کوالکام سخت‌افزار جدیدی به نام Instant Wake را نیز در پردازنده استفاده کرده‌اند که به هسته‌ها اجازه می‌دهد فوراً پس از خروج از حالت کم‌مصرف، کار روی دستور بعدی را آغاز کنند؛ این طراحی نشان می‌دهد طراحان می خواهند هسته‌ها بیکار نباشند؛ زیرا حتی اگر بیکار باشند، برق مصرف می‌کنند؛ خروج از حالت استندبای، سریع عمل‌کردن و دوباره وارد حالت استندبای شدن، ویژگی هسته‌هاست.

بررسی عملکرد گرافیکی

امسال اسنپدراگون ۸ الیت تنها پردازنده کوالکام با عملکرد بسیار بهبودیافته نیست؛ کوالکام پردازنده گرافیکی آدرنوی خود را با اعداد و ارقام قابل‌توجهی بازطراحی کرده است؛ این پردازنده گرافیکی جدید در مقایسه با اسنپدراگون ۸ نسل ۳، ۴۰ درصد سریع‌تر، ۴۰ درصد کم‌مصرف‌تر و در زمینه عملکرد فناوری ردیابی پرتو (Ray tracing) ۳۵ درصد بهتر است. به گفته کوالکام، اسنپدراگون ۸ الیت برای زمان استفاده از سیستم برای بازی، ۲.۵ شارژ باتری بیشتری ارائه می‌دهد؛ البته میزان شارژ باتری شدیداً به ظرفیت باتری گوشی، عنوان بازی و فریم‌ریت بازی بستگی دارد.

کوالکام دیگر اسامی آدرنو را دقیق مشخص نمی‌کند اما با‌توجه‌به اینکه شرکت به‌سمت استفاده از معماری جدیدی حرکت می‌کند، احتمالاً این پردازنده گرافیکی جزئی از سری Adreno 8XX است. این معماری جدید به نام GPU Slice شناخته می‌شود که هسته‌های شیدر و سایر بخش‌های ثابت را به بخش‌های جداگانه تقسیم می‌کند. این ساختار اجازه می‌دهد تخصیص منابع پویا انجام شود، سرعت کلاک تا 1.1 گیگاهرتز افزایش یابد و وضعیت متعادل‌کردن بار بهتر شود. همچنین احتمالاً این نوع طراحی خاموش‌کردن بخش‌های خاص از پردازنده برای کاهش مصرف را نیز امکان‌پذیر می‌کند. این رویکرد باید باعث شود معماری آدرنو به‌راحتی برای عملکردهای متوسط و لپ‌تاپ‌ها مقیاس‌پذیر شود.

پردازنده گرافیکی جدید کوالکام 12 مگابایت حافظه اختصاصی دارد که نیاز به فراخوانی داده‌ها از رم را کاهش می‌دهد و باعث بهبود عملکرد و کاهش مصرف انرژی نیز می‌شود. کاهش 40 درصدی پهنای باند حافظه برای خواندن داده‌ها نیز به افزایش 35 درصدی عملکرد رهگیری پرتو کمک می‌کند.

پردازنده‌های گرافیکی آدرنو در چندین نسل گذشته سریع بوده‌اند اما آنچه واقعاً از نسل جدید این پردازنده انتظار می‌رود، تقویت عملکرد پایدار و کاهش میزان افزایش دمای آن حین کار است؛ امیدواریم این معماری جدید و طراحی 3 نانومتری‌اش به تحقق این اهداف کمک کنند.

اسنپدراگون ۸ الیت از برخی فناوری‌های پیشرفته صنعت بازی درحال استفاده در حوزه ساخت کنسول‌ها نیز پشتیبانی می‌کند. پشتیبانی از فناوری نانایت (Nanite) در موتور آنریل انجین 5 (Unreal Engine 5) باعث افزایش چشم‌گیر جزئیات هندسی می‌شود. درضمن موتور آنریل کیآس فیزیکس (Unreal’s Chaos Physics engine) در پردازنده جدید تا ۶۰ درصد سریع‌تر اجرا می‌شود.

قابلیت‌های هوش مصنوعی

معرفی تراشه‌ای مدرن بدون بیان قابلیت‌های پیشرفته هوش مصنوعی آن کامل نمی‌شود. واحد پردازش عصبی هگزاگون (Hexagon) در اسنپدراگون 8 الیت در مقایسه با نسل قبل به میزان قابل‌توجهی تغییر کرده است؛ اولین تغییر افزایش ظرفیت توکن ورودی و قابلیت پردازش ۷۰ توکن در ثانیه در مدل‌های زبانی خاص است؛ البته هگزاگون اطلاعات چندانی به ما نمی‌دهد اما از مدل هوش مصنوعی چندوجهی جمینای نانو پشتیبانی می‌کند

2 پردازنده دیگر، اسکلر (Scalar) و وکتور (Vector)، به‌ترتیب تعداد کل این پردازنده‌ها را به 8 و 6 می‌رسانند. همراهی این پردازنده‌ها با سرعت بالاتر خواندن و نوشتن داده در حافظه، باعث شده عملکرد واحد پردازش عصبی اسنپدراگون ۸ الیت، بسته به میزان بار کاری تا ۴۵ درصد افزایش یابد. درضمن در واحد پردازش عصبی شاهد ارتقای ۴۵ درصدی عملکرد هوش مصنوعی به‌ازای هر وات ذخیره انرژی هستیم؛ البته این میزان ارتقای عملکرد نیز به وظیفه‌ای که انجام می‌دهد، بستگی دارد.

پردازشگر سیگنال تصویر (ISP) اسنپدراگون به‌طور فزاینده‌ای با واحد پردازش عصبی هماهنگ شده است. کوالکام هم در معماری تغییراتی ایجاد کرده است تا استفاده مشترک از حافظه واحد پردازش عصبی هنگام انجام وظایف بینایی کامپیوتری و هوش مصنوعی، بهینه‌سازی شود؛ چنین تغییری به معنای اجرای هم‌زمان سریع‌تر چند مدل و وظایف متعدد در واحد پردازش عصبی است.

درمورد پردازشگر سیگنال تصویر در اسنپدراگون ۸ الیت باید بگوییم این پردازشگر از پایه بازطراحی شده است. بخش بیشتری از پایپ‌‌لاین‌های پردازش اکنون در دامنه RAW (تصاویر خام دارای فرمت RAW) اجرا می‌شوند؛ این اتفاق به معنای ثبت تصاویر باکیفیت، هنگام تصحیح خودکار تراز سفیدی، نوردهی و دیگر تنظیمات پردازشگر سیگنال تصویر است. پردازش مستقیم تصاویر دارای فرمت RAW و ارتباط مستقیم با واحد پردازش عصبی، بهبود آنی کیفیت فیلم‌ها با کمک هوش مصنوعی با کیفیت 4K/60fps را امکان‌پذیر می کند؛ در ضمن این ساختار امکان اجرای تعداد بیشتری از ویژگی‌های ویرایش عکس‌ها با استفاده از تکنیک‌های جدید و تقطیع سریع‌تر تصویر (Insight AI) و حذف اشیا از ویدئو با فریم‌ریت 30 فریم در ثانیه را فراهم می‌کند؛ تمام این ویژگی‌هاداخل دستگاه اجرا می‌شوند.

خروجی فرایند پردازش پیکسل نیز ۳۵ درصد افزایش یافته و به 4.3 گیگاپیکسل در ثانیه رسیده که سرعت عکاسی هنگام گرفتن عکس‌های بدون تأخیر شاتر را افزایش داده است و اکنون از سنسورهای بزرگ ۳۲۰ مگاپیکسلی پشتیبانی می‌کند. پردازشگر سیگنال تصویر از 3 دوربین ۴۸ مگاپیکسلی پشتیبانی می‌کند که برای برخی تنظیمات رایج کاربرد دارد و می‌تواند هم‌زمان ویدیوی 4K را از هر 3 سنسور با نرخ 30 فریم در ثانیه بخواند.

قابلیت‌های ارتباطی

اسنپدراگون ۸ الیت بدون برخورداری از جدیدترین قابلیت‌های ارتباطی و شبکه‌ای، نمی‌تواند پردازنده‌ای قدرتمند برای گوشی‌های هوشمند باشد؛ این تراشه مودم اسنپدراگون ایکس ۸۰ (Snapdragon X80) دارد که کوالکام آن را اوایل سال میلادی جاری معرفی کرد؛ این مودم علاوه‌بر پشتیبانی از سرعت‌های بسیار بالای 5G (10 گیگابیت‌بر‌ثانیه برای دانلود، 3.5 گیگابیت‌بر‌ثانیه برای آپلود)، به لطف برخورداری از فناوری تجمیع فرکانس شش‌باندی، از ویژگی شاخص ارتباط هوایی NB-NTN (ارتباط ماهواره‌ای) نیز پشتیبانی می‌کند؛ بنابراین در نسل بعدی گوشی‌های هوشمند، دیگر نیازی به صرف هزینه و اختصاص فضای بیشتر برای قراردادن مودم نیست.

سیستم اتصالی فست کانکت ۷۹۰۰ (FastConnect 7900) ادغام‌شده در پردازنده، برای نخستین بار قابلیت‌های وای‌فای ۷، بلوتوث 6.0 و پشتیبانی از فناوری ادغام‌شده پهنای باند فوق عریض (UWB) را در خود جای داده است. در ضمن کاهش مصرف انرژی ۴۰ درصدی نیز از دیگر ویژگی‌های بهبودیافته این سیستم ارتباطی محسوب می‌شود که بسیار از آن استقبال شده است. اسنپدراگون ۸ الیت جدیدترین فناوری‌های بهبود صدا مثل aptX Adaptive و XPAN را نیز در اختیار دارد.

سخن پایانی درباره اسنپدراگون الیت 8

بدون شک، اسنپدراگون ۸ الیت کوالکام نقطه عطف در تاریخ پردازنده‌های سری ۸ اسنپدراگون محسوب می‌شود. بازگشت به طراحی و ایجاد پردازنده‌های سفارشی، نویددهنده بهبود قابل‌توجه در عملکرد و کاهش مصرف است؛ طراحی سفارشی پردازنده جدید اسنپدراگون می‌تواند آن را به‌طور قابل‌توجهی از رقبایش (سایر پردازنده‌های موبایل) جلو بیندازد. الیت 8 به لطف پردازنده گرافیکی در ظاهر بسیار قدرتمند خود و ویژگی‌های هوش مصنوعی و تصویربرداری، پردازنده‌ای همه‌چیزتمام برای نسل بعدی گوشی‌های هوشمند محسوب می‌شود؛ البته به نظر می‌رسد گوشی‌های مجهز به این پردازنده بسیار گران‌تر از سایر گوشی‌ها باشند.

به نظر می‌رسد کوالکام در برخی موارد درمورد تراشه خود اغراق و صرفاً تبلیغ کرده است! اگر درمورد جزئیات دقیق بهبودهای بی‌شمار «هوش مصنوعی» که در مودم، پردازنده هاب سنسور و تقریباً هر بخش دیگری به کار گرفته شده‌اند، چیزی ندادیم، به‌سختی می‌توانیم تلاش کوالکام برای بهبود هریک از بخش‌های پردازنده‌اش را که ارتقای آن‌ها ممکن است، نادیده بگیریم. از سوی دیگر، از این شرکت می‌خواهیم اجازه دهد خود پردازنده توانایی‌هایش را نشان دهد!

خوشبختانه به‌زودی پردازنده اسنپدراگون ۸ الیت را در گوشی‌های برندهایی مانند ایسوس، آنر، آی‌کیواواو، وان‌پلاس، اوپو، ریلمی، سامسونگ، ویوو و شیائومی خواهیم دید؛ زیرا این برندها همگی اعلام کرده‌اند قصد دارند دستگاه‌های جدیدی معرفی کنند؛ شاید برخی از این گوشی‌ها تا پایان سال میلادی جاری روانه بازار شوند؛ مثلاً طبق اطلاعات منتشرشده وان‌پلاس ۱۳ قبل از پایان اکتبر سال میلادی جاری روانه بازار خواهد شد. گوشی شیائومی ۱۵ نخستین گوشی معرفی‌شده مجهز به این پردازنده است.

 طبق گزارش‌ها در گوشی‌های سری گلکسی اس ۲۵ سامسونگ در سال آینده، به‌طور انحصاری از اسنپدراگون ۸ الیت استفاده خواهد شد. باتوجه‌به تغییرات گسترده و ادعاهای مرتبط با عملکرد، شاید سامسونگ امسال به‌سختی بتواند پردازنده‌های جدید اگزینوس را در حد و اندازه پردازنده‌های جدید اسنپدراگون طراحی و تولید کند و این موضوع به‌هیچ‌وجه عجیب نیست.