דעה: קרב מעבדים – ארכיטקטורה


פורסם ב 15/08/2013 ע"י תומר שטרקר

זירת המעבדים לטלפון מתחממת, ולא, אני לא מדבר על זה שהטלפונים שלנו מתחממים. כיום בתחום המובייל, קיימות 2 ארכיטקטורות מובילות. בכתבה זו נדבר על 2 סוגי הארכיטקטורות שקיימות בתחום המובייל.

אך ראשית כל מהי ארכיטקטורה.

כל המחשבים מסוגלים להריץ מספר פקודות בסיסיות ביותר, כגון קריאה וכתיבת מידע, ביצוע חישוב מתמטי פשוט.

כל הפקודות הללו נמצאות בתוך רשימה המכונה סט פקודות, שקיים בכל ארכיטקטורה.

הארכיטקטורה כוללת את הפעילות הבסיסית ביותר של כל מחשב, כגון שימוש בזיכרון מטמון, התחברות לאחסון וגם לעיבוד מקבילי – מולטי טאסקינג.

הראשונה והנפוצה יותר היא ארכיטקטורת ARM של חברת "ARM Holding".

הגרסה העדכנית של הארכיטקטורה היא Armv7A ורוב מכשירי המובייל מבוססים עליה.

מודל הרווח של החברה הוא מכירת רשיונות לשימוש בארכיטקטורה לחברות המעבדים, כלומר החברה עצמה לא מייצרת מעבדים.

ל-ARM יש את הליבות והליבות הגרפיות שלה, אך כל חברה יכולה ליצור ליבה משלה, כמו קוואלקום שיצרה את Krait. החברה משווקת מספר ליבות, שלכל אחת היתרונות והחסרונות שלה.

החלשה מכולם היא A5, אך היא גם החסכונית בסוללה מכולם.

הליבה המוכרת ביותר של ARM היא ה-A9. ליבה זו הופיעה במעבד כפול הליבה שהופיע בגלקסי S2, ובמעבד מרובע הליבה שהופיע בגלקסי S3.

כפי שניתן לראות בתמונה, ליבת A7 כמעט ולא צורכת אנרגיה, והביצועים שלה בהתאם.

בנוסף, ליבת A15 בעל ביצועים מעולים, אך צריכת האנרגיה שלה גבוה.

ב-ARM חשבו על פתרון שמספק ביצועים מעולים, אך בעל צריכת אנרגיה נמוכה ככל האפשר.
כשהמשתמש עושה דברים בסיסים, כגון גלישה באינטרנט, ניווט או צפייה בסרטון, רק ליבות ה-A7, החסכוניות בסוללה מופעלות.
כשהמשתמש עושה דברים קצת יותר כבדים, כגון משחקים, ליבות ה-A15 המסיביות, בעלות הביצועים המעולים מופעלות.
ככה ניתן לחסוך צריכת סוללה מוגזמת כשמבצעים דברים בסיסים, אך לא לוותר על ביצועים טובים כשצריך.

הפתרון מכונה Big.Little, וכיום הוא הפלטפורמה החדשנית ביותר של ARM.

איך זה עובד טכנית? בכל מערכת הפעלה קיימת ליבה, שתפקידה היא להוות גשר בין חומרת המכשיר, ששמה מתבצע עיבוד הנתונים, לתוכנת המכשיר, כגון אפליקציות ומערכת ההפעלה.

בליבה, שבאנגלית מכונה Kernel, יש תוכניות קוד מיוחדת, אשר בודקת אם צריך ביצועים גבוהים או נמוכים, ומפעילה ליבות בהתאם.

אם צריך ביצועים נמוכים, ליבות ה-Little, ה-A7, מופעלות. אם צריך ביצועים גבוהים, ליבות ה-Big, ה-A15, מופעולת.
ניתן להפעיל ליבות A15 ו-A7 במקביל, ואף ניתן להפעיל את כל הליבות ביחד.
פתרון הזה מאפשר חסכון של כ-50% בסוללה ושמירה על רמת ביצועים גבוהה.

הסרטון הבא מסביר על Big.Little בצורה קלה להבנה.

סמסונג היא הראשונה שהוציאה מעבד המבוסס על הפלטפורמה, אך בגלל שהמעבד הגרפי שלה לא היה מתוצרת ARM, רכיב כלשהו שמאוד חשוב לחסכון בסוללה נעדר מהמעבד ולכן היו במעבד בעיות.

סמסונג הוציאה גרסה משודרגת עם מעבד גרפי תוצרת ARM והוא אמור לפתור את הבעיה.

בסרטון הבא תוכלו למצוא הסבר נוסף על Big.Little, הפעם של חברת סמסונג.

ליבה מוכרת נוספת של ARM היא ה-A8, שנמצאת במעבד של ה-Galaxy S1. ליבה זאת לא נמכרת כיום.

ליבת A9 עדיין פופולרית כיום, למרות שהיא לא חדשה במיוחד, ולכן ARM הכריזה על דור הממשך שלה, ה-A12 שמהירה ב-40 אחוז מה-A9.

ה-A12 יכולה לתפקד כליבת ה-Big ב-Big.little, ובכך להקטין את צריכת הסוללה המקסימלית, אך גם את הביצועים.

בתמונה הבאה רואים השוואה בין ה-A9 ל-A12, והשוואה בין A9 ל-Big.Little של A7 ו-A12.

דור העתיד של ARM טמון בגרסת ARMv8, שמבוססת על 64 ביט.

ARM הכריזה על A53 ו-A57, ליבות ה-Big.Little (בהתאמה) החדשות.

הן מספקות רמת ביצועים חדשה וחסכונית בסוללה יותר מאי פעם.

ל-ARM יש גם סדרת ליבות גרפיות בשם Mali, שעליה נרחיב בטור דעה אחר בנושא קרב המעבדים הגרפים.

בתמונה הבאה ניתן לראות השוואה בין ביצועי ליבת A15, לבין ביצועי ליבת A57 החדשה.

מצד שני נמצאת פלטפורמה חדשה יותר, אשר עושה צעדים גדולים לכבישת השוק. הכירו את ה-Atom X86 של אינטל.

אינטל הינה ענקית המעבדים השולחנים. שווי השוק שלה הינו 125 מיליארד דולר והיא נמצאת במדד דאו ג'ונס.

אינטל עבדה וחקרה במשך זמן רב את תחום המובייל.

ב-2012 היא הכריזה על סדרת מעבדי ה-Atom החדשים לתחום המובייל.

המעבדים של אינטל מבוססים על פלטפורמת X86 השולחנית.

הליבות של אינטל חזקות באופן משמעותי מהליבות של ARM, וגם תומכות ב-Hyper Threading (ליבות וירטואליות), דבר שמשפר את ביצועי המכשיר.

בשלב הראשון, אינטל הוציאה 3 מעבדים המבוססים על ליבה אחת בתדרים שונים – 1.2GHZ, 1.6GHZ וגולת הכותרת 2GHZ.

עד כה, רוב המכשירים שהיו מבוססים על המעבד היו סינים והודים, מכיוון שאינטל רצתה לבחון את הפלטפורמה לפני שהיא נכנסת לשוק של הגדולים.

בשלב השני אינטל הוציאה מעבד בעל ליבה כפולה בתדר 1.8GHZ.

היא הצליחה לשווק אותו בצורה מוצלחת, ומספר רחב של טאבלטים של החברות הגדולות מבוססים עליו.

בשלב השלישי, היא הכריזה על 3 מעבדים המבוססים על זוג ליבות, בתדרים המקוריים 1.2GHZ, 1.6GHZ וכמובן 2GHZ.

בתמונה הבאה ניתן לראות שההבדל העיקרי בין שלושת המעבדים שהוכרזו בשלב השלישי הוא התדר של המעבד ושל המעבד הגרפי.

דור העתיד של ATOM למובייל הוא פלטפורמת Bay Trail.

המעבד שמבוסס על הפלטפורמה, ייוצר ב-22 ננומטר, ויהיה בעל 4 ליבות בתדר 2GHZ (אך בלי Hyper-Threading).

המעבד הגרפי יהיה מבוסס על המעבד השולחני הישן, שחזק משמעותית מהמעבד הגרפי הנוכחי למובייל.

כמו אצל ARM, הפלטפורמה תעבור מ-32 ביט ל-64 ביט שבפשטות זה אומר פי 2 יותר ביצועים.

בתמונה הבאה ניתן לראות את מפת הדרכים של אינטל.

כל חברה משווקת את הארכיטקטורה שלה בצורה שונה, כפי שציינו, ARM Holding מוכרת רשיונות לשימוש בארכיטקטורה שלה ובליבות שלה.

Intel לעומת זאת, מוכרת את המעבדים עצמם.

מה לפי דעתכם הוא הפתרון הטוב ביותר?

בתמונה הבאה ניתן לראות השוואה פשוטה בין המודלים העסקים של שתי החברות.

מבחינת ביצועים, ה-Atom הכי חזק משתלב בפסגת המעבדים למוביל, אבל כדי שנוכל להשוות אותו נצטרך להכיר את המעבדים מבוססי ARM.

בכתבה הבאה נדבר על סדרת Tegra המפורסמת של חברת Nvidia.

הכתבה נכתבה ע"י Yoavst ופורסמה גם באתר FXP

FacebookTwitterGoogle+EmailPinterestWhatsAppLinkedInשתפו אותי

מנהל פרוייקטי תוכנה, גיימר, אוהב ג'דגטים, sci-fi, אוהב כל מה שקשור לאנדרואיד ולמכשירי סלולר. אהה כן, גם מנהל הפורטל :)

להגיב