تشریح تفاوت های پردازنده موبایل و دسکتاپ به زبان ساده
شهر سخت افزار/ گوشيهاي هوشمند امروزي خيلي قدرتمند شدهاند؛ قدرتمندتر از بسياري از ابررايانههاي قديمي. اگر بدانيد که قدرت محاسباتي گوشي فعلي شما از کل قدرت محاسباتي ناسا در سال 1969 (که دو فضانورد را به ماه فرستاد) بيشتر است، احتمالاً به دستگاه همراه خود بيشتر افتخار خواهيد کرد! در اين نوشتار به تشريح تفاوتهاي پردازندههاي دسکتاپ (کامپيوتر) و موبايل به زبان ساده ميپردازيم. عليرغم پيشرفتهاي چشمگير گوشيها، جديدترين ريزپردازندههاي موجود در گوشيهاي هوشمند هنوز از نظر پردازشي از لپتاپها و کامپيوترهاي روميزي امروزي عقبتر هستند. اما واقعاً چرا؟ مگر چه تفاوتي در تکنولوژي پردازندههاي موبايل و دسکتاپ وجود دارد؟ در اين مطلب به اين موضوع ميپردازيم. منظور از پردازنده «موبايل» چيست؟ از نظر اعداد و اسامي، شباهتهاي زيادي در اين دو حوزه وجود دارد. واژههاي استفاده شده در ريزپردازندههاي موبايل اکثراً همان واژههاي قطعات معادل آنها در دسکتاپها هستند، اما معناي واژهها متفاوت است. در واقع، معمولاً پردازندهها را به دو بخش موبايل و دسکتاپ تقسيم ميکنند؛ اما برچسب «موبايل» براي اين قطعات، مقداري مبهم است. پردازندهي موبايل، پردازندهي طيف وسيعي از دستگاهها از جمله گوشيهاي هوشمند، لپتاپها، ابزارهاي اينترنت اشيا و چند مورد ديگر را شامل ميشود. اما در اين مطلب منظور ما از پردازندهي موبايل، پردازندههاي استفاده شده در گوشيهاي هوشمند است. علاوه بر اين، بزرگترين بازيگران عرصهي توليد چيپ دسکتاپ در بازار يعني اينتل و اِياِمدي در بازار ريزپردازندههاي گوشي هوشمند حرف زيادي براي گفتن ندارند. در واقع اين شرکتها ترجيح دادهاند به جاي رقابت با شرکتهايي مثل کوالکام، اپل، سامسونگ و ساير غولهاي توليدکنندهي چيپ موبايل، بخش مربوط به گوشي هوشمند خود را واگذار کنند. البته اين موضوع آنقدرها هم مطلق نيست؛ مثلا پردازندههاي سري اتُم اينتل در مدلهاي مختلف زِنفون شرکت ايسوس حضور دارند و گفته ميشود با حرکت تکنولوژي موبايل به سمت 5G، اينتل قصد ورود مجدد به اين بازار دارد. تفاوتهاي پردازندههاي موبايل و دسکتاپ در ادامه به تفاوتهاي کليدي بين پردازندههاي گوشيهاي هوشمند در زمينههاي معماري پردازنده و مفهوم SoC، معماري مجموعه دستورالعملها و بحث انرژي و گرما ميپردازيم. 1- معماري پردازنده وقتي در مورد يک پردازندهي دسکتاپ حرف ميزنيم، منظورمان يک بخش خاص از سختافزار است. پردازندهي دسکتاپ يا واحد پردازندهي مرکزيِ آن، مغز رايانه است. اما وقتي در مورد پردازندهي يک اسمارتفون صحبت ميکنيم، کلمهي «پردازنده» بيشتر به معماري «سيستم روي يک تراشه» يا System on a Chip (به اختصار SoC) اشاره دارد. اما تفاوت SoC با چيزي که در دسکتاپ ميشناسيم چيست؟ SoC يک چيپ مستقل است که از نظر اندازهي فيزيکي، تفاوت خاصي با پردازندهي دسکتاپ ندارد، اما روي اين چيپ، علاوه بر واحد پردازندهي مرکزي يا CPU، شاهد GPU (واحد پردازش گرافيکي)، سنسورهاي مختلف، لايههاي امنيتي و موارد ديگري هستيم. دقت کنيد که توليدکننده، تمام اين موارد را روي يک چيپ قرار داده است. در تصوير زير ميتوانيد ويژگيهاي SoC اگزينوس 8895 استفاده شده در گلکسي اس8 سامسونگ را مشاهده کنيد. هر کدام از همين ويژگيها روي يک سيستم دسکتاپ، نيازمند يک قطعهي سختافزاري جداگانه است. 2- معماري مجموعه دستورالعملها: ARM در مقابل x86 دومين جنبه از معماري پردازنده که به آن ميپردازيم، مربوط به طراحي کلي پردازنده است. طراحي پردازندهي x86 اينتل که AMD و VIA نيز از آن استفاده ميکنند، معماري غالب در بازار پردازندههاي دسکتاپ است. پردازندههاي x86 براي برخورداري از قدرت محاسباتي بالا طراحي شدهاند و با توجه به اينکه انرژي خود را مستقيماً از سوکت موجود روي مادربرد دريافت ميکنند، توانايي اجراي ميليونها دستور را دارند و در نتيجه، دستگاهي با قدرت پردازشي بالا (و البته گرماي بسيار زياد) به شما ارائه ميکنند. اما داستان در گوشيهاي هوشمند متفاوت است. اکثر سازندگان پردازنده در اين بخش مثل کوالکام، اپل و ديگران، از طراحي و مجوز ARM استفاده ميکنند. تفاوت کليدي بين اين دو معماري، اين است که ريزپردازندههاي گوشيهاي هوشمند ARM بر خلاف پردازندههاي دسکتاپ که مصرف انرژي در طراحي آنها موضوعيت زيادي ندارد، با نگاه همزمان به جنبههاي کارايي و عمر باتري طراحي شدهاند. پردازندههاي «چيپ روي تراشه» ARM از محاسبه با مجموعه دستورالعملهاي کاهشيافته يا به اختصار RISC استفاده ميکنند. مجموعه دستورالعمل RISC، مجموعهاي کوچکتر نسبت به دستورالعملهاي دسکتاپ است که به انرژي کمتري نياز دارد و با سرعت بالاتري ميتواند منابع سيستم را آزاد کند. ضمن اينکه به دستگاه اجازه ميدهد براي مصرف باتري کمتر، به حالت Idle برود. پردازندههاي x86 اينتل از محاسبه با مجموعه دستورالعملهاي پيچيده يا CISC استفاده ميکنند که بسيار پيچيدهتر از RISC است و دستورالعملهاي متعددي در آن قرار دارند. علاوه بر اين موارد، اکثر پردازندههاي مدرن از چيزي به نام ريزکُد استفاده ميکنند. ريزکد نوعي از کدهاي داخلي پردازنده است که با شکستن عمليات پردازنده به دستورالعملهاي کوچکتر، به پردازنده ميگويد که چه عملي را بايد انجام دهد. روي پردازندههاي RISC، با توجه به اينکه دستورالعملهاي اين قطعات نسبت به معماري ديگر، کوچکتر هستند، شکستن آنها به ريزکُدهاي کوچکتر با سرعت بيشتري انجام ميشود. 3- انرژي و گرما در بازار مربوط به پردازندهها، معمولاً اولين نگاه به تعداد هستهها و سرعت کلاک پردازنده است. اما در پردازندههاي گوشيهاي هوشمند، اين اعداد همه چيز را نشان نميدهند. يک دليل آن اين است که اين اعداد در گوشيهاي هوشمند به طور کامل نظير اعداد موجود روي پردازندههاي دسکتاپ نيستند و ديگر اينکه با نگاه صرف به اين اعداد، جنبهي مهم ديگري روي اين قطعات ناديده گرفته ميشود: ميزان مصرف انرژي به همراه دفع گرما. پردازندهها در زمان انجام عمليات پردازشي، گرماي بسيار زيادي توليد ميکنند. در پردازندههاي دسکتاپ، اين گرما با استفاده از فن و هيتسينک روي پردازنده دفع ميشود؛ اما پردازندههاي گوشيهاي هوشمند فاقد اين امکان هستند. علاوه بر آن، پردازندههاي گوشي که در محفظهاي بسيار کوچک قرار دارند، در بسياري از مواقع، بايد در جيبِ گرمِ شما، در کنار پايِ گرمِ شما و در يک روز گرم، به فعاليت بپردازند! توليدکنندگان پردازندههاي گوشي هوشمند اين موضوع را ميدانند و به همين دليل، سرعت کلي عملکرد پردازنده را محدود ميکنند. در حالي که مشخصات عددي يک پردازندهي دسکتاپ در مورد سرعت پردازش، تقريباً همان چيزي است که شما به عنوان کاربر دريافت ميکنيد، اما همين عدد در مورد پردازندهي يک گوشي هوشمند، حداکثر ظرفيت بالقوهي پردازنده است که همانطور که گفته شد، به دليل بحث گرما و انرژي، به ميزاني پايينتر محدود ميشود. به عنوان مثال، يک نمونه از پردازندههاي سري Core i7 اينتل چيزي در حدود 65 وات گرما توليد ميکنند اما در مقابل، پردازندهي SoC مبتني بر ARM تنها نزديک به 3 وات گرما توليد ميکند. البته چيپهاي جديد اتم اينتل که براي گوشيهاي هوشمند طراحي شدهاند، از نظر دفع گرما بهتر از محصولات ديگر عمل ميکنند. بنابراين، از نظر تئوري ARM هم ميتواند پردازندهي موجود روي SoC با سرعت کلاک بالاتري توليد کند، اما نتيجهي اين عمل، داغ شدن بيش از حد و احتمالاً خراب شدن گوشي و باتري آن ميشود. تجربهي دسکتاپ با موبايل در بعضي موارد، گوشيهاي هوشمند توانستهاند جايگزين دسکتاپها و لپتاپها شوند. گوشيهاي جديد به خوبي ميتوانند اجراي چند برنامه را به طور همزمان مديريت کنند. بسياري از اپليکيشنهاي موجود در دسکتاپ، حالا ديگر نمونههاي اندرويدي يا iOS دارند که نياز کاربر را برطرف ميکنند. بنابراين ميبينيم که بسياري از کاربران که از دسکتاپ يا لپتاپ براي مصارفي مثل مطالعه و توليد متن، گردش در اينترنت و استفاده از شبکههاي اجتماعي استفاده ميکردند، کمکم به سمت استفاده از گوشيهاي هوشمند متمايل ميشوند. براي افرادي هم که ابعاد و نحوهي ارتباط با گوشيهاي هوشمند راضيکننده نيست، سيستمهاي Docking مجتمع توليد شدهاند. محصول مايکروسافت به نام Continuum که به همراه عرضهي ويندوز 10 معرفي شد و Dex Docking Station سامسونگ ميتوانند به يک نمايشگر متصل شده و تصوير موجود در گوشي همراه شما را روي آن نمايش دهند. با توجه به اين موارد، گوشيهاي هوشمند ميتوانند دستگاههاي کاملاً قابل اتکايي براي انجام عمليات خلاقانهي شما باشند؛ اما براي نرمافزارهايي که نياز به استفاده از منابع سختافزاري زياد دارند، همچنان به استفاده از راهکارهاي دسکتاپي نياز داريم. آيا گوشيهاي هوشمند هيچگاه به قدرت دسکتاپها خواهند رسيد؟ پاسخ به اين پرسش دشوار است. دسکتاپها جايگاه خود را حفظ خواهند کرد؛ زيرا گوشيهاي هوشمند شديداً به خاطر بحث مصرف باتري و کنترل دما با محدوديت هميشگي مواجه هستند. تصور اينکه روزي گوشيهاي هوشمند از قويترين دسکتاپهاي آن روز قدرتمندتر باشند سخت است؛ اما تجربه نشان داده است در دنياي فناوري هيچ چيز غيرممکني وجود ندارد. نکتهي کليدي که بايد در ذهن داشته باشيم اين است که پردازندههاي گوشيهاي هوشمند و دسکتاپها براي مقاصد و انتظارات مختلفي طراحي شدهاند. مقايسه و اندازهگيري آنها در مقابل يکديگر، هميشه چندان مفيد نيست؛ زيرا موارد استفادهي آنها با يکديگر متفاوت است. هرچند که تحولات چند سالهي اخير دنياي ديجيتال نشان ميدهد که حرکت به سمت استفادهي بيشتر از گوشيهاي هوشمند روز به روز قوت ميگيرد.