پردازنده‌های سال 2014 (آنچه در 2014 می بینیم)

دنیای پردازنده ها به دلیل فناوری ساخت پیچیده و نقش انکار ناپذیر آن در بهبود کارآیی کامپیوتر، لپ تاپ، تبلت و گوشی های هوشمند، سبب افزایش توجه کاربران به اخبار این قطعه دوست داشتنی شده است. در سال 2013 شاهد افزایش سهم پردازنده های 64 بیتی در بازار بودیم و حتی پای آنها به دنیای تجهیزات همراه نیز کشیده شده است. این در حالی است که در سال 2014، اولین گوشی هوشمند مجهز به سیستم عامل اندروید، همراه با چیپ ست و پردازنده 64 بیتی روانه بازار می شود. سامسونگ با استفاده از چیپ ست اختصاصی خود از سری Exynos و همچنین کمپانی خوشنام Qualcomm با پردازنده های جدید سری ARM قصد دارند وارد جنگ 64 بیتی ها شوند. در پردازنده های جدید و به خصوص در تجهیزات همراه، به دلیل یکپارچه سازی واحد های مختلفی مانند کنترلر حافظه و پردازنده گرافیکی، با هر بار به روز رسانی خط تولید و ارائه محصولات جدید، شاهد حضور فناوری و امکانات جدیدی هستیم که در کنار خود سبب همگام شدن سایر قطعات و پیشرفت آنها به صورت موازی می شوند. در پردازنده های مخصوص سیستم-های دسکتاپ و نوت بوک، شاهد افزایش تعداد پورت های SATA و USB و همچنین پشتیبانی از آخرین نسخه از فناوری های بی سیم (مانند بلوتوث نسخه 4 و رابط بی سیم 802.11ac ) هستیم. یکی از مهم ترین پیشرفت های صورت گرفته در پردازنده های جدید اینتل و AMD در سال 2013، افزایش قدرت و کارآیی پردازنده مجتمع گرافیکی بوده که به عنوان مثال می توان به Intel HD 4600 اشاره کرد که از لحاظ کارآیی نسبت به نسل گذشته، بهبود قابل تحسینی را تجربه کردیم. در سال 2014 نیز پردازنده های AMD FX از خط تولید خارج و تمام تمرکز این کمپانی روی تولید APU-ها قرار خواهد گرفت. در کمپانی اینتل نیز قرار است اولین پردازنده هشت هسته ای دسکتاپ معرفی شود که به نظر می رسد باید در انتظار بهبود کارآیی بسیار خوبی نسبت به نسل گذشته باشیم.

Intel: کم مصرف یا بی مصرف؟!

 اینتل برای سال 2014 قصد دارد تا سری جدید پردازنده های سوکت LGA1150 خود را با نام کد Broadwell (تصویر 1)

 وارد بازار کند که در این محصولات، تغییرات بسیاری نسبت به پردازنده های Haswell صورت گرفته است. اولین تغییر در بخش مدار تغذیه است که از حالت مجتمع خارج شده و بار دیگر شاهد حضور پل شمالی برای کنترل ولتاژ خواهیم بود. با افزایش قدرت و بهینه سازی پردازنده مجتمع گرافیکی، اینتل در نظر دارد تا شتاب دهنده OpenCL را به پردازنده های جدید خود اضافه کند که به پردازش های موازی کمک قابل توجهی خواهد کرد. معماری ساخت 14 نانومتری برادول سبب کاهش توان مصرفی خواهد شد، این مساله ای است که روی توان مصرفی پردازنده ها و همچنین حرارت تولیدی آنها بسیار تاثیرگذار خواهد بود. طبق اعلام اینتل، در پردازنده های برادول مخصوص نوت بوک و آلترابوک، توان مصرفی به 15 وات و در نمونه های مخصوص تبلت، این مورد به 6 وات کاهش یافته است (تصویر 2).

در حقیقت اینتل میزان کارآیی پردازنده های خود را کافی دانسته و تنها برای کاهش توان مصرفی آنها برنامه ریزی کرده که در نتیجه سبب افزایش طول عمر باتری محصولات خواهد شد. تبلت های مجهز به سیستم روی یک چیپ جدید اینتل در نیمه ابتدایی سال 2014 وارد بازار خواهند شد که به نظر می رسد ایسوس یکی از تولید کنندگان تبلت مجهز به SOC های Broadwell به شمار خواهد آمد. در بخش پردازنده های مخصوص سیستم های Server، ابتدا پردازنده های Haswell-EP و در ادامه Broadwell-EP وارد بازار شوند. قدرتمندترین پردازنده از خانواده Haswell-EP در سوکت LGA1150 با تعداد 14 هسته و 28 رشته پردازشی و همچنین 35 مگابایت حافظه نهان در سطح L3 معرفی شود. همچنین مدتی بعد (در انتهای سال 2014) اولین پردازنده 18 هسته ای اینتل از نسل چهارم سری Xeon E5-2600 (تصویر 3)

 وارد بازار می شود که البته در برخی مشخصات دیگر نیز جزو اولین ها خواهد بود. قدرتمندترین پردازنده این خانواده در سوکت LGA2011 به 36 رشته پردازشی، 45 مگابایت حافظه نهان در سطح L3 مجهز می شود و از حافظه به صورت چهار کاناله با فرکانس 2400 مگاهرتز به صورت استاندارد پشتیبانی خواهد کرد. برای اولین بار قرار است با رونمایی از سری Haswell-EP در بخش پردازنده و مادربورد های سرور، پشتیبانی از حافظه DDR4 (تصویر 4)

 آغاز شود تا نسل جدیدی از حافظه ها توسط کاربران مورد استفاده قرار گیرد. حافظه های DDR4 علاوه بر افزایش ظرفیت ماژول ها، توان مصرفی کمتری دارند که این مساله برای سیستم های سرور و WorkStation که به حجم بالایی از حافظه مجهز می شوند، باعث کاهش توان مصرفی می گردد. همچنین برای سیستم های سرور مخصوص پردازش گرافیکی و سه بعدی، اسلات های PCI 3.0 موجود به صورت 40 مسیر فعالیت خواهند کرد که سبب افزایش سرعت انتقال پهنای باند به مادربورد می شود. نسل جدید پردازنده های Atom اینتل (بر پایه معماری Airmount) برای سیستم های میکرو سرور نیز عرضه می شود که البته به صورت سیستم روی یک چیپ طراحی و تولید خواهند شد که استفاده از آنها در Ultrabook و Notebook های نسل آینده سبب بهبود کارآیی بسیار مناسب در زمینه قدرت پردازشی و همچنین توان مصرفی می شود. اینتل در سال 2014 برنامه ای برای معرفی سوکت جدید ندارد و تنها به ارائه چیپ ست جدیدی مانند X99 (تصویر 5) خواهد پرداخت.

 تاکنون نیز به همه ثابت شده، تا زمانی که اینتل سوکت جدیدی معرفی نکند، نمی توان در انتظار بهبود کارآیی چشم گیری بود. البته نگرانی در این خصوص، بیشتر متوجه آن دسته از کاربران حرفه ای است که چند سال با سیستم خود روزگار می گذارنند و پس از آن یک سیستم جدید خریداری می کنند تا طعم تفاوت را به بهترین شکل ممکن تجربه کنند، اما این مساله برای کاربرانی که همواره در حال به روز رسانی قطعات سیستم خود هستند، یک خبر بسیار عالی به شمار می رود. این دسته از کاربران با حفظ سایر قطعات سیستم و تنها تعویض پردازنده، شاهد بهبود نسبی کارآیی و همچنین در اختیار گرفتن امکانات جانبی بیشتر (مانند تعداد بیشتر پورت های USB و SATA و همچنین افزایش تعداد مسیر اسلات های PCI 3.0) خواهند بود. برنامه آینده نگرانه اینتل برای سال 2015 نیز تولید پردازنده های 64 بیتی با نام کد Skylake و افزونه AVX 3.2 است که قادر به ثبت دستورات 512 بیتی خواهند بود.

AMD: شوخی کردم!

AMD با بمب خبری خود و واکنش های فراوان به خبر منتشر شده در خصوص عدم تولید پردازنده های سری FX، سال 2013 میلادی را به پایان رساند. این خبر در حالی نقل محافل شده که تاکنون هیچ تغییری در نقشه راه سال 2014 (تصویر 6)  

 کمپانی به چشم نمی خورد و همان طور که پیش از این اعلام شده بود، در میانه سال جدید میلادی، تولید پردازنده های FX به طور کامل متوقف می شود. در حقیقت AMD قصد دارد تمام سرمایه و پشتیبانی خود را روی APU ها (پردازنده مرکزی مجهز به پردازنده مجتمع گرافیکی) متمرکز کند. سه سال از زمانی که پردازنده های Llano (به عنوان APU های قدرتمند) و Brazos (به عنوان APU های کم مصرف برای تجهیزات همراه) معرفی شد، می گذرد و در این مدت شاهد حضور نسل های مختلفی از این پردازنده ها بودیم. پردازنده های APU اولیه با سوکت FM1 سازگار بودند و تا کنون تنها یک بار سوکت APU ها تغییر یافته است. دومین نسل سوکت پردازنده های ای ام دی با نام FM2 معرفی و قرار است در تاریخ 14 ژانویه 2014، سوکت بهینه سازی شده FM2+ (تصویر 7)

 نیز بر پایه سوکت نسل دوم رونمایی گردد. به دلیل پشتیبانی مادربورد های FM2/FM2+ از پردازنده های مشابه، نمی توان این دو سوکت را جدا از یکدیگر دسته بندی کرد و تنها مواردی به عنوان بهینه سازی در سوکت FM2+ دیده می شوند. هر چند AMD بسیار تلاش می کند تا FM2+ را به عنوان یک سوکت جدید معرفی کند، اما باید به این نکته اشاره کنیم که قرار نیست تمام سخنان شرکت های سخت افزاری و نرم افزار را باور کنیم! نسل سوم پردازند های APU کد Kaveri را بر اساس معماری ریز پردازنده Steamroller در تاریخ 14 ژانویه 2014 معرفی می کند. معماری Steamroller در حقیقت یادگار پردازنده های خانواده Bulldozer و Piledriver است و قدرت پردازشی سوکت AM3+ را در کنار قدرت پردازنده مجتمع گرافیکی APU یکپارچه سازی خواهد کرد. پردازنده های Kaveri (تصاویر 8 و 9) 

 با قابلیت HSA قادر به ارائه کارآیی بالاتر خواهند بود که می توان به مواردی مانند دسترسی به قدرت کامل پردازنده مجتمع گرافیکی، صف بندی ناهمگن برای فعالیت بهتر هسته های پردازنده، فعالیت متناسب پردازنده مرکزی و پردازنده مجتمع گرافیکی و دسترسی هر دو واحد به حافظه (قابلیت hUMA) اشاره کرد (تصویر 10).

 ویژگی hUMA در سال 2014 روی آخرین بازمانده های نسل FX نیز به کار گرفته می شود که شامل پردازنده های 220 واتی مانند FX-9370 و FX-9590 می شود. APU های جدید AMD (تصویر 11)

 همچنین به سه قابلیت OpenCL، Direct Compute و API مجهز خواهند بود که قابلیت API (مخفف Application Programming Interface) سبب افزایش سرعت اجرای برنامه ها می شود. تمرکز دو رقیب دیرینه در سال 2014 روی تولید پردازنده های 64 بیتی مجهز به پردازنده مجتمع گرافیکی است و در این زمینه نیز با ارائه فناوری موازی سازی فعالیت هسته های پردازنده و پردازش به صورت ناهمگن، قدرت پردازنده های خود را بهبود خواهند بخشید. در سال 2014 شاهد افزایش بسیار مناسب پردازنده های مجتمع گرافیکی APU ها خواهیم بود، اما در بخش عملکرد هسته های X86، رشد عملکرد پردازشی با سرعت بسیار کمی صورت خواهد گرفت. بازار تبلت ها و آلترابوک ها در سال 2014 نیز داغ خواهد بود و شرکت AMD نیز مانند رقیب خود، اقدام به تولید SOC و پردازنده های کم مصرف با عملکرد مناسب خواهد کرد. برای تولید این محصولات جدید از فناوری ساخت Jaguar و Puma بهره گرفته می شود، هر چند این پردازنده ها کارآیی خوبی خواهند داشت، اما قادر به مقابله با پردازنده های Haswell کمپانی اینتل نخواهند بود. پردازنده های فوق کم مصرف AMD در سال 2014 جزو خانواده Puma قرار می گیرند و توان مصرفی آنها در بهترین حالت به 10 وات در ساعت خواهد رسید، این در حالی است که پردازنده های مشابه اینتل با توان مصرفی کمتر از 10 وات (پردازنده های سری Core Y با مصرف 6 تا 7 وات در سال 2014 معرفی خواهند شد)، بار دیگر گوی سبقت را از رقیب خود می رباید. SOC های کم مصرف و فوق کم مصرف AMD در نیمه ابتدایی سال 2014 قدم به تبلت های جدید می گذارند و در انتهای سال جدید میلادی نیز شاهد حضور سیستم روی یک چیپ قدرتمند بر پایه پردازنده Cortex-A57 خواهیم بود. پس از معرفی پردازنده های مخصوص سیستم های خانگی و تجهیزات همراه، نوبت به پردازنده های قدرتمند مخصوص سیستم های سرور فرا رسیده که شامل دو خانواده Warsaw و Berlin می شود. پردازنده های Warsaw به تعداد 12 تا 16 هسته پردازشی بر پایه معماری Piledriver مجهز خواهند بود که در حقیقت نسخه بهینه سازی شده از نسل پردازنده های FX به شمار خواهند رفت. همچنین پردازنده های Berlin نیز ادامه دهنده راه خانواده Opteron خواهند بود که امکاناتی مانند استفاده از معماری Steamroller، واحد پردازش گرافیکی GCN و ویژگی HSA به آنها اضافه می شود. پردازنده های Berlin در سال 2014 جایگزین پردازنده های چهار و هشت هسته ای Opteron خواهند شد.

Qualcomm، Samsung ،Apple و Nvidia:

ما 64 بیتی هستیم دو شرکت تولید کننده فعال و شناخته شده در زمینه پردازنده و SoC (سیستم روی یک چیپ) شامل کوالکام و انویدیا می شود که البته Qualcomm در این بخش بسیار فعال تر به نظر می رسد و تنوع محصولات آن نیز بیشتر است. دو شرکت Samsung و Apple برخلاف انویدیا و کوالکام، به تولید SOC انحصاری برای محصولات تولیدی خود می پردازند و پای آنها به تبلت و گوشی های هوشمند رقبا باز نمی شود. از انتهای سال 2013 زمزمه حضور SOC های جدیدی مانند Apple A7،Qualcomm Snapdragon 805 (فبلت 5/2 اینچی مجهز به این چیپ در نمایشگاه CES 2014 رونمایی شد) (تصویر 12) 

Snapdragon 410 در محصولات جدید بازار تبلت و گوشی هوشمند قابل استفاده بودند و محصولات مجهز به این چیپ ها در سال 2014 به صورت گسترده روانه بازار می شوند. همچنین با ارائه چیپ ست های 64 بیتی ARMv8 شاهد حضور پردازنده های گرافیکی قدرتمندی مانند سریMali T700 (پردازنده گرافیکی Mali T760 (تصویر 13) با تعداد 16 هسته پردازشی و سرعت 326 گیگافلاپ به عنوان قدرتمندترین عضو این خانواده به شمار می رود)، Nvidia Tegra 5 (چهار هسته پردازشی با 192 واحد پردازش گرافیکی CUDA)، سری Adreno 400 و Vivante Vega با قابلیت پشتیبانی از نمایش تصویر روی صفحه نمایش های 4K/8K Ultra HD خواهیم بود. 

 سال 2014 در حقیقت اولین حضور جدی محصولات اندرویدی مجهز به چیپ ست 64 بیتی خواهد بود که به نظر می رسد شرکت سامسونگ با تولید چیپ ست سری Exynos 6 همراه با هشت هسته همزمان فعال و رونمایی از آن در نمایشگاه CES 2014، اولین محصول (Galaxy S5) را وارد بازار خواهد کرد. سامسونگ و کوالکام پیش از این نیز به فناوری ساخت پردازنده های 64 بیتی دست یافته بودند، اما سیستم عامل اندروید و برنامه های موجود برای آن، قادر به پشتیبانی از پلتفرم X86 نبودند. اپل به عنوان اولین تولید کننده پردازنده و سیستم عامل 64 بیتی مخصوص تلفن هوشمند و تبلت به شمار می رود و اندروید 4/4 (موسوم به Kit Kat) زمینه ساز استفاده از پردازنده های جدید به صورت گسترده شده است. در بخش پردازنده های گرافیکی، تمام تولید کنندگان SOC سعی خواهند کرد تا وضوح تصویر قابل پشتیبانی را افزایش دهند و اطلاعاتی که تاکنون در خصوص برخی از محصولات قدرتمند سال 2014 منتشر شده، استفاده از وضوح تصویر 1440×2560 پیکسل را تایید کرده است. علاوه بر افزایش وضوح تصویر، اضافه کردن فناوری های مربوط به محاسبات بر پایه واحد گرافیکی نیز در دستور کار قرار گرفته است و دستیابی به سرعت 100 گیگافلاپ در ثانیه برای پردازنده گرافیکی مخصوص تجهیزات همراه دور از دسترس نخواهد بود. تا کنون حضور پردازنده های گرافیکی Adreno 420 و Tegra 5 در دو ماه ابتدایی سال 2014 روی محصولات جدید تایید شده اند، ولی اطلاعات کاملی در خصوص مشخصات آنها در دسترس نیست. استفاده از SOC های جدید تنها به تبلت، گوشی هوشمند و فبلت ها محدود نمی شود و سال 2014 به توسعه فناوری های پوشیدنی مانند ساعت و عینک هوشمند اختصاص یافته است. تاکنون شرکت هایی مانند سونی، سامسونگ، اپل و کوالکام به تولید ساعت هوشمند (تصویر 14) پرداختند و قرار است در سال جدید میلادی، نسل جدید این محصولات با به روز رسانی های متعدد، وارد بازار شوند. 

شرکت های متعددی مانند Qualcomm و Broadcom سعی دارند تا عینک هوشمند خود را با استفاده از SOC انحصاری وارد بازار کنند و ادعای موفقیت فراوان عینک های خود را نیز مطرح کرده اند. در حقیقت با تولید و عرضه محصولاتی که پیش از این تنها به عنوان طرح های مفهومی از آنها یاد می شد، شرکت های فعال در این زمینه، با جسارت بیشتری به تولید و توسعه محصولات جدید می پردازند و نشانی از ترس در صحبت مدیران ارشد آنها احساس نمی شود.