في سبتمبر 2013، اتبعت شركة Apple قواعد إطلاق المنتجات السابقة وأطلقت أحدث جيل من الهاتف المحمول iPhone 5S. بالإضافة إلى تقديم تقنيات وتطبيقات مبتكرة مثل التعرف على بصمات الأصابع والمعالج المشترك M7، يأتي أهم ما يميزه من أحدث معالج A7. باعتبارها أول معالج 64 بت يتم تطبيقه على الهواتف الذكية، تتصدر شركة Apple هذا الاتجاه مرة أخرى. بعد الإعلان عن المنتج الجديد، قال أناند شاندراسيكر، الرئيس التنفيذي السابق للتسويق في شركة Qualcomm، عملاق المعالجات في الصناعة، ذات مرة إن "معالج A7 هو مجرد وسيلة للتحايل التسويقي التي أنشأتها شركة Apple وليس لها أي أهمية عملية للمستخدمين". فهل الحقيقة صحيحة كما قال؟
لكن التوضيح اللاحق لتصريحات كوالكوم وإشاعاتها بأن سامسونج ستطلق معالجات 64 بت في نفس الوقت يجعلنا نعتقد أن معالجات الهواتف المحمولة ستدخل عصر 64 بت، وقد عزز إطلاق كوالكوم مؤخرًا أول معالج 64 بت Snapdragon 410 وجهة نظرنا. إذًا، لماذا نحتاج إلى معالجات 64 بت؟
الصورة [انتقل إلى النسخة الرسومية]
لماذا تتنافس شركتا Qualcomm وBroadcom على معالجات 64 بت
لماذا ندفع معالجات 64 بت؟
في البداية، يمكننا استخدام مثال بسيط لتوضيح فوائد معالجات 64 بت:
"توجد مكتبة ضخمة تحتوي على العديد من مجموعات الكتب، ويوجد مسؤول لمساعدتك في العثور على الكتب. المسؤول لديه 32 مساعدًا يركبون الدراجات لالتقاط الكتب ومن ثم تسليمها إلى المسؤول. في أحد الأيام، يأتي مستعير كتب ويريد جميع الكتب المتعلقة بالديناصورات. هناك 65 كتابًا مرتبطًا بالمكتبة، لذا يتعين على المساعدين القيام بثلاث رحلات للحصول على 32 كتابًا، وتتطلب الرحلة الثانية أيضًا مساعدًا للقيام برحلة واحدة، إذا كانت المكتبة بها 256 كتابًا مرتبطًا، فيجب على 32 مساعدًا القيام بـ 8 رحلات، ويحتاج 64 مساعدًا إلى القيام بـ 4 رحلات فقط. [انتقل إلى الإصدار الرسومي]
لماذا تتنافس شركتا Qualcomm وBroadcom على معالجات 64 بت
ماذا، مثل هذا التشبيه البسيط لا يمنح الجميع فهمًا أوليًا للمفهوم بأكمله؟
يشبه تشغيل iPhone هذا. فهو يحصل على البيانات من الذاكرة. في دورة ساعة واحدة، يمكن لـ 32 بت معالجة بيانات 32 بت فقط، ويمكن لـ 64 بت الحصول على بيانات 64 بت بهذه الطريقة، يتم تحسين السرعة والأداء والكفاءة.
كيف ينعكس ذلك من حيث التكنولوجيا؟
عادةً ما يكون ARM 32 بت، أي 32 بت. وهذا يعني أنه عندما تقوم وحدة المعالجة المركزية بتنفيذ الأمر، يتم تمثيل كل تعليمات بـ 32 بت، وعادةً ما تنفذ وحدة المعالجة المركزية تعليمة واحدة فقط لكل دورة على مدار الساعة (أي 1/تردد). مثال أدناه:
Instruction addA, B
أول 8 بتات هي رمز التعليمات، الذي تتعرف عليه وحدة المعالجة المركزية على أنه يقوم بعملية إضافة. يحتوي A وB التاليان على 32-8 = 24 بت فقط على الأكثر، وبعبارة أخرى، فإن الطول الإجمالي هو 12 بت، والحد الأقصى للطول المعبر عنه بالنظام العشري هو 4095
هي 64-8=56 بت، أي أن A وB هما 28 بت على التوالي، والحد الأقصى المعبر عنه بالنظام العشري هو 268435455.
بمعنى آخر، يمكن للتعليمات 32 بت في الأصل حساب ما يصل إلى 4095 + 4095، ولكن يمكنها الآن حساب 268435455 + 268435455 لحساب هذه البيانات، تحتاج تعليمات 32 بت إلى الحساب أكثر من 65000 مرة، مما يعني أن الحساب يستغرق أكثر من 65000 مرة
هذا مجرد مثال على الإضافة. الوضع الفعلي معقد للغاية، ولكن بشكل عام، يمكن لمعالج 64 بت القيام بأشياء أكثر من معالج 32 بت في نفس الوقت. على سبيل المثال، مشكلة ذاكرة 4G التي تهتم بها Zhonghei:
في الأصل، يمثل الحد الأقصى 32 بت 4294967296 =. 4G، وبالتالي فإن الحد الأقصى لنطاق الانتقال يدعم 4G، ولا يمكن استخدام المزيد من الذاكرة
الآن الحد الأقصى لتمثيل 64 بت هو 18446744073709551616=18446744073G، لذلك لا يوجد حد أعلى تقريبًا
ولكن!! حجم الذاكرة هو مجرد أحد التطبيقات 64 بت لديه العديد من المزايا مقارنة بـ 32 بت يمكن أن يجعل المعالج يبتعد عن حد 4 جيجابايت، كما أن لديه القدرة على استدعاء المزيد من الذاكرة.ومع ذلك، فمن غير المرجح أن يتمتع iPhone بمثل هذه الذاكرة العشوائية المدمجة الكبيرة في المستقبل القريب، وبالتأكيد لن يصل إلى الحد الأقصى للذاكرة الفعلية القابلة للعنونة في A7 والتي تبلغ 256 تيرابايت:
في هذه الحالة، لماذا تهتم Apple بتضمين معالج 64 بت؟ لقد رفضنا بالفعل ما يسمى وجهة نظر التحايل في بداية المقال، فلنستكشف المزيد.
من وجهة نظر سطحية، فإن أداء معالج A7 64 بت يتضاعف مقارنة بمعالج A6 32 بت، ويحتوي على ضعف عدد الأعداد الصحيحة والفاصلة العائمة مثل A6. لكي تتمكن الشريحة من تحميل المزيد من البيانات مرة واحدة، فهذا يعني أنه يجب أن يكون هناك عدد أقل من ذاكرة التخزين المؤقت أو عمليات الوصول إلى الذاكرة، مما سيؤدي إلى بقاء وحدة الحوسبة الأساسية في وضع الخمول في انتظار المعالجة الرقمية لوقت أقل.
للاستفادة بشكل فعال من الشريحة الجديدة، يجب على مطوري تطبيقات iOS الاستفادة من الحوسبة الصحيحة ذات 64 بت. وفي الوقت نفسه، يمكنه الاستفادة بشكل أفضل من هيكل NEON الخاص بـ ARM.
المزايا الموضحة أعلاه جيدة جدًا لبرامج 64 بت. ولكن بالنسبة لرمز 32 بت، اعترفت شركة Apple أيضًا بأن أدائها على A7 ليس بنفس سرعة إصدار 64 بت من البرنامج. يوضح هذا عيب تنفيذ تعليمات برمجية 64 بت: عندما تكون وحدة البيانات الخاصة بك أكبر بمرتين، على سبيل المثال، يستهلك عدد صحيح طويل 4 بايت في iPhone مزود بشريحة A6، ولكن 8 بايت في iPhone مزود بشريحة A7. تحتاج إلى ضعف الذاكرة لتخزين نفس الحجم من المعلومات.
لذلك، بالنسبة للسلسلة البيئية بأكملها، فقط المزيد من تطبيقات 64 بت يمكن أن تعكس مزايا معالج A7 الخاص بها. إن فكرة دفع تقدم البرمجيات من خلال هذا النوع من ابتكار الأجهزة هي الطريقة التي اتبعتها شركة Apple دائمًا في أداء أعمالها.
وفي الوقت نفسه، يمكن لهذا التقدم التكنولوجي الضخم أن يحدث تغييرات هائلة في صناعة الألعاب. على أقل تقدير، يمكن أن يوفر ذلك واجهة تسريع رسومات OpenGLES3.0 أكثر ثراءً وشريحة معالجة رسومات أكثر قوة.
التأثير على الصناعة بأكملها
هل ما زلت تتذكر التعليقات التي أدلى بها مدير التسويق السابق لشركة Qualcomm حول معالج Apple 64 بت في بداية مقالتنا؟ في الواقع، ما أريد التأكيد عليه هو "السابق". وبسبب هذه التصريحات، تم نقل أناند من شركة كوالكوم، مما يدل على أن عملاق شرائح الهواتف المحمولة يولي أهمية كبيرة لمعالجات 64 بت.
وفقًا لموظف Qualcomm لم يذكر اسمه: "لقد أصابتنا شريحة Apple 64 بت بشكل صحيح. ليس نحن فقط، ولكن الجميع حقًا. لقد كنا مذهولين وغير مستعدين. (64 بت و32 بت) لن يكون هناك فرق كبير في الأداء الآن، لأن الغالبية العظمى من البرامج الحالية لا يمكنها الاستفادة منها، لكنها ستبدو وكأنها أكبر بمقدار 32. ، الآن الجميع يريد (64 بت)." "
كشف هذا الموظف في شركة Qualcomm أيضًا: "إن خريطة طريق (Qualcomm) ذات 64 بت بعيدة كل البعد عن المقارنة مع Apple، لأنه لا أحد يعتقد أنها بهذه الأهمية (من 32 بت إلى 64 بت). بالطبع، إنه أمر مغري وهو المستقبل، لكنه في الحقيقة ليس منطقيًا فيما يتعلق بالوضع الحالي. ومع ذلك، أطلقت شركة Qualcomm مؤخرًا أول معالج 64 بت Snapdragon 410MSM8916. على الرغم من أن هذه مجرد شريحة منخفضة التكلفة مصممة بناءً على بنية ARM Cortex-A53، إلا أن هذه بداية جيدة. بالمقارنة مع Apple، التي تحتاج فقط إلى تصميم شريحة واحدة كل عام، تحتاج Qualcomm إلى خط إنتاج كامل لتلبية الأسواق العالية والمتوسطة والمنخفضة، لذلك، أمام Qualcomm طريق أطول لتقطعه. المعالجات
كما اتبعت شركة تصنيع الرقائق الأخرى Samsung خطى Apple واقترحت أن يكون الجيل التالي من Exynos 64 بت، وفقًا ليو نانشينغ، رئيس قسم SystemLSI في سامسونج:
ستستخدم سامسونج استراتيجية "من خطوتين" لتطوير معالجات 64 بت. أولاً، ستشير سامسونج إلى تصميم ARM لتطوير شرائح 64 بت، وتحديدًا سلسلة Exynos6؛ الوضع الفعلي، وهو سلسلة ExynosS.
صورة [انتقل إلى الإصدار الرسومي]
لماذا تتنافس Qualcomm وBroadcom على معالجات 64 بت
أما بالنسبة لوقت إصدار معالج 64 بت، فقد ذكر Yu Nanxing بشكل غامض "أننا نسير كما هو مخطط له"، ولكن لا داعي للقول، يجب أن يعلم الجميع أيضًا أنه سيتم استخدام هذا المعالج لأول مرة في هاتف Samsung الرائد Galaxy S5 العام المقبل.
بالإضافة إلى ذلك، ألمحت سامسونج أيضًا إلى أن الأجهزة المحمولة المستقبلية سيتم تزويدها بذاكرة مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية، والتي ستستخدم أيضًا معالجات 64 بت. بعد كل شيء، يجب أن تكون الذاكرة التي تزيد عن 4 جيجابايت مدعومة بمعالج 64 بت. في معظم الحالات، لا تستطيع شرائح 32 بت توفير دعم جيد للذاكرة ذات السعة الكبيرة.
عملاق لاسلكي آخر، Broadcom، على الرغم من أنه ليس معروفًا في مجال المعالجات المحمولة، فقد استفاد أيضًا من اتجاه معالجات 64 بت وأطلق معالجات 64 بت.
قالت شركة Broadcom أن المعالج الجديد مشتق أيضًا من بنية ARMv8 64 بت، لكنه لا يستخدم البنية فقط. بدلا من ذلك، فهو يشبه أبل وكوالكوم. تم تطويره بناءً على مجموعة التعليمات الأصلية. إنه يحتوي على بنية تنفيذ خارج الترتيب من المستوى الفائق، وأربعة بواعث وأربعة خيوط. تدعي أنها تمتلك "أفضل نواة لوحدة المعالجة المركزية" و"أفضل مسرع للأجهزة" و"إدارة ذكية للطاقة".
صورة [انتقل إلى النسخة الرسومية]
لماذا تتنافس شركتا Qualcomm وBroadcom على معالجات 64 بت
تخطط Broadcom لاستخدام عملية الترانزستور ثلاثي الأبعاد 16 نانومتر FinFET من TSMC لتصنيعها، مما يعني أنه لن يتم رؤيتها حتى عام 2015، لأنه من المقرر أن يتم وضع هذه العملية في الإنتاج الضخم في أوائل عام 2015.
ولكن الانتظار يستحق ذلك. بمساعدة التكنولوجيا المتقدمة، يمكن أن يصل التردد الرئيسي إلى أكثر من 3 جيجا هرتز، ويمكن تخيل الأداء.
أشارت Broadcom أخيرًا إلى أن هذا النوع من المعالجات يستهدف بشكل أساسي المجالات الأربعة الرئيسية وهي اللاسلكي والتخزين والشبكات والأمن (تبلغ القيمة السوقية الإجمالية 3 مليارات دولار أمريكي)، لذلك من المؤسف أنه لن يتم العثور عليه بشكل أساسي في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.
في هذه الموجة، لا يمكن تجاهل جهود الشركات المصنعة للرقائق المحلية.
وفقًا لخارطة الطريق التي تم تداولها عبر الإنترنت سابقًا:
الصورة [انتقل إلى الإصدار الرسومي]
لماذا تتنافس Qualcomm وBroadcom على معالجات 64 بت
ستطلق Allwinner معالج A9X في نهاية عام 2015، مما يشير إلى أنها ستدخل أيضًا عصر 64 بت، باستخدام Cortex-A53/A57. يُشتبه في أنه عبارة عن هيكل هجين مزدوج، ويُزعم أن وحدة معالجة الرسومات أقوى بأربعة أضعاف مما هي عليه الآن. سيتم تصنيع
A9X باستخدام عملية TSMC الجديدة، ولكن لم يتم بعد تحديد ما إذا كانت 20 نانومتر أو 16 نانومتر FinFET الأكثر تقدمًا. سيتم إنتاج الأول بكميات كبيرة في أوائل العام المقبل، وسيتم إنتاج الأخير بكميات كبيرة في أوائل العام المقبل، لذلك هناك متسع من الوقت.
في عصر يعمل فيه الجميع بنظام 64 بت، ما زلنا لا نعرف نوع الخبرة التي سيجلبها لنا ذلك. دعونا ننتظر ونرى ما هي التحسينات التي ستجلبها ابتكارات أبل هذه المرة.
