چاپ

سیاست و بازاریابی - اسنپدراگون 855، پردازنده‌ی هفت نانومتری کوالکام برای گوشی‌های پرچم‌دار 2019، چه قابلیت‌ها و ویژگی‌هایی در بطن خود دارد؟

کوالکام نامی آشنا در صنعت موبایل است که پردازنده‌‌ها و تراشه‌هایش همه‌ساله به طیف گسترده‌ای از گوشی‌های هوشمند، از دستگاه‌های پایین‌رده گرفته تا پرچم‌داران هزار دلاری قدرت می‌بخشند. کوالکام اواخر سال گذشته‌ی میلادی، با پرده‌برداری از اسنپدراگون 855 به‌عنوان نماینده‌ی این شرکت در بازار پردازنده‌های پرچم‌دار 2019، خود را برای رقابتی تنگاتنگ با بزرگانی همچون اپل، سامسونگ و هواوی آماده کرد.

اگرچه چندین ماه از زمان رونمایی اسنپدراگون 855 می‌گذرد؛ اما با ورود دیرهنگام و البته غیررسمی محصولات مبتنی بر این پردازنده، نظیر شیائومی می 9 و وان‌پلاس 7 پرو به بازار کشورمان، تصمیم گرفتیم تا نگاهی عمیق به مشخصات و ویژگی‌های اسنپدراگون 855 داشته باشیم. در ادامه زومیت را همراهی کنید.

اسنپدراگون 855 دربرابر نسل قبل
پارامترها / پردازنده	اسنپدراگون 855	اسنپدراگون 845
CPU	یک هسته‌ی Kryo 485 Gold Prime با فرکانس 2.84 گیگاهرتز 3 هسته‌ی Kryo 485 Gold با فرکانس 2.42 گیگاهرتز 4 هسته‌ی Kryo 485 Silver با فرکانس 1.8 گیگاهرتز	4 هسته‌ی Kryo 385 Gold با فرکانس 2.8 گیگاهرتز 4 هسته‌ی Kryo 385 Silver با فرکانس 1.8 گیگاهرتز
حافظه‌ی کش L2	هسته‌ی Gold Prime کش 512 کیلوبایتی هسته‌های Gold هرکدام 256 کیلوبایت هسته‌های Silver هرکدام 128 کیلوبایت	هسته‌های Gold هرکدام 256 کیلوبایت هسته‌های Silver هرکدام 128 کیلوبایت
حافظه‌ی کش L3	2 مگابایت L3 مشترک در قالب DSU 3 مگابایت کش سطح سیستم	2 مگابایت L3 مشترک در قالب DSU 3 مگابایت کش سطح سیستم
GPU	Adreno 640	Adreno 630 با فرکانس 710 مگاهرتز
حافظه‌ی رم	4 کانال 16 بیتی LPDDR4X با فرکانس 2133 مگاهرتز پهنای باند 34.1 گیگابایت‌برثانیه	4 کانال 16 بیتی LPDDR4X با فرکانس 1866 مگاهرتز پهنای باند 29.9 گیگابایت‌برثانیه
رابط حافظه‌ی ذخیره‌سازی	UFS 3.0	UFS 2.1
پردازنده‌ی سیگنال تصویر	Spectra 380 یک حسگر 48 یا دو حسگر 22 مگاپیکسلی	Spectra 280 یک حسگر 32 یا دو حسگر 16 مگاپیکسلی
ان‌کُد / دی‌کُد	2160p با نرخ 60 فریم‌برثانیه 10 بیتیH.265 ،HDR10 ، +HDR10 و HLG	ان‌کُد 2160p با نرخ 60 فریم‌برثانیه 10 بیتی H.265
مودم	Snapdragon X24 LTE Cat.20 دانلود 2000 مگابیت‌برثانیه آپلود 316 مگابیت‌برثانیه	Snapdragon X20 LTE Cat.18/13 دانلود 1200 مگابیت‌برثانیه آپلود 150 مگابیت‌برثانیه
فرایند ساخت	7 نانومتری N7	10 نانومتری LPP

در قلب پردازنده‌ی اسنپدراگون 855، هسته‌های پردازشی جدید آرم موسوم به Cortex-A76 نقش CPU‌ را ایفا می‌کنند. پیش‌تر در بررسی پی 30 پرو مشاهده کردیم که کرین 980 به‌عنوان نخستین پردازنده‌ی مجهز به هسته‌های Cortex-A76 در ترکیب با لیتوگرافی هفت نانومتری، عملکرد جالب‌توجهی را به نمایش می‌گذارد؛ بنابراین مایه‌ی تعجب نیست که وضعیت برای اسنپدراگون 855 نیز چنین باشد. راهکار کوالکام برای به‌کارگیری هسته‌های Cortex-A76 اندکی با رقیب چینی تفاوت دارد. اسنپدراگون 855 در مجموع از 4 هسته‌ی A76 بهره می‌برد که کوالکام آن‌ها را با نام Kryo 485 Gold معرفی می‌کند، این هسته‌ها درکنار 4 هسته‌ی Cortex-A55 نقش پردازنده‌ی مرکزی اسنپدراگون 855 را برعهده دارند؛ اما تفاوت‌های بین پردازنده‌ی کوالکام و کرین 980 به فرکانس کاری هسته‌ها، نوع پیکربندی حافظه‌ی کش و تغییراتی در پارامترهای ریزمعماری بازمی‌گردد.

کوالکام برای نخستین‌بار و پس از گذر سه سال از زمان کسب مجوز «Built on Cortex Technology» ( مجوزی که به شرکت‌های تراشه‌ساز امکان درخواست ایجاد تغییر در ریزمعماری آرم و به‌کارگیری نسخه‌ی سفارشی‌شده در محصولاتشان را می‌دهد)، با رونمایی از اسنپدراگون 855، جزئیات مربوط‌به تغییرات اِعمال‌شده روی ریزمعاری ARM را نیز منتشر کرد. 45 درصد بهبود عملکرد CPU نسبت به گذشته
ظاهرا هسته‌های Cortex-A76 به‌کاررفته در اسنپدراگون 855، پنجره‌ی « اجرای خارج از نوبت » بزرگ‌تری (الگوریتمی که به پردازنده اجازه می‌دهد تا دستورالعمل‌ها را براساس دسترسی‌پذیری داده‌ها و واحدها اجرا کند و بدین ترتیب از مدت غیرفعال‌بودن خود بکاهد) را در اختیار پردازنده قرار می‌دهند. به‌نظر می‌رسد که این پنجره‌ی بزرگ‌تر به‌لطف افزایش ابعاد بافر ROB (این بافر در الگوریتم اجرای خارج از نوبت، امکان تحویل ترتیبی دستورالعمل‌ها را فراهم می‌آورد) حاصل شده باشد. نسخه‌ی عادی هسته‌ی A76 از 128 بافر دستورالعمل بهره می‌برد، در حالی‌که ابعاد بافر هسته‌های A76 سفارشی‌شده‌ی کوالکام، به‌مقدار نامعلومی افزایش یافته است. درکنار آنچه به‌نظر می‌رسد، افزایش بافر ROB‌ باشد، کوالکام اعلام کرد که واکش‌های داده (فراخوانی داده‌ها توسط پردازنده، پیش از آنکه مورد نیاز باشند) نیز برای بهره‌وری بهتر پردازنده، بهینه شده‌اند. در حال حاضر مشخص نیست که منظور کوالکام از واژه‌ی «بهره‌‌وری» به بهره‌وری انرژی بازمی‌گردد یا به بهره‌وری در چگونگی واکشی داده‌ها اشاره دارد. ضمنا هنوز از ماهیت تغییرات به‌وجودآمده، مانند تغییر تعداد مسیرهای واکشی داده یا تغییر نوع واکش‌ها اطلاعاتی در دست نیست.

در حالی‌که پردازنده‌ی کرین 980 از طراحی 2+2، شامل دو هسته‌ی بهینه‌شده برای فرکانس‌های بالا و دو هسته‌ی بهینه‌شده برای بهره‌وری بالاتر برای هسته‌های A76 بهره می‌برد، مهندسان کوالکام برای اسنپدراگون 855 طراحی 3+1 را در نظر گرفته‌اند. قدرتمندترین هسته‌ی پردازشی اسنپدراگون 855 که کوالکام آن را Kryo 485 Gold Prime می‌نامد، با فرکانس 2.84 گیگاهرتزی کار می‌کند و 512 کیلوبایت کش L2 در اختیار دارد. هرکدام از هسته‌های بزرگ دیگر با نام Kryo 485 Gold و فرکانس 2.42 گیگاهرتزی از 256 کیلوبایت کش L2‌ بهره می‌برند. انتظار می‌رفت تا کوالکام با بهره‌گیری از طراحی کلاستر DynamIQ آرم، پشتیبانی از فرکانس‌ها و سطوح ولتاژ متفاوت را به پردازنده‌ی پرچم‌دار خود بیاورد؛ اما هسته‌ی Prime فاقد سطح ولتاژ اختصاصی است و با سه هسته‌ی بزرگ دیگر از یک سطح ولتاژ مشترک استفاده می‌‌کند. چینش 4+3+1 هسته‌ها با هدف بهبود عملکرد تک‌هسته‌ای انتخاب شده است
در طیف گسترده‌ای از سناریوها، نظیر وب‌گردی، تنها یک ترد بزرگ‌ فعال است؛ بنابراین احتمالا ترکیب 3+1 نسبت به حالت 2+2، عملکرد و بهره‌وری بهتری را ارائه خواهد داد؛ اما از آنجا که هسته‌های بزرگ‌ اسنپدراگون 855 از سطوح ولتاژ مجزایی بهره نمی‌برند، بدین ترتیب در عمل شاهد بهبودهای چشم‌گیری نخواهیم بود. در نتیجه، پردازنده‌ی هشت هسته‌ای اسنپدراگون 855 به‌میزان زیادی از دستیابی به بهره‌وری انرژی پیش‌بینی‌شده بازمی‌ماند؛ چرا که هر دو گروه هسته‌های بزرگ (3+1) همواره بیش از نیاز خود ولتاژ دریافت خواهند کرد، حتی اگر یکی از دو گروه بتواند با ولتاژ بسیار کمتر نیز به فعالیت خود ادامه دهد.

براساس ادعای کوالکام، پردازنده‌ی اسنپدراگون 855، تا 45 درصد بهبود در عملکرد CPU را نسبت به اسنپدراگون 845 ارائه می‌دهد؛ اما در کمال تعجب این شرکت هیچ‌گونه آماری را درباره‌ی میزان بهره‌وری انرژی پردازنده‌ی مرکزی اسنپدراگون 855 به‌اشتراک نگذاشت. کوالکام مدعی است که پردازنده‌ی جدیدش در زمینه‌ی سرعت اجرای اپلیکیشن‌های روزمره نظیر جیمیل، فیسبوک، گوگل مپ یا توییتر نسبت به دو رقیب هفت نانومتری A12 اپل و کرین 980 هواوی، عملکرد بسیار بهتری دارد. حافظه‌ی کش اشتراکی کمتر؛ نقطه‌ضغف اسنپدراگون 855 مقابل کرین 980
هسته‌های کم‌مصرف Cortex-A55 با فرکانس 1.8 گیگاهرتز کار می‌کنند و هرکدام از آن‌ها از حافظه‌ی کش 128 کیلوبایتی L2 بهره می‌برند. بدین ترتیب به‌نظر می‌رسد که اسنپدراگون 855 از حیث هسته‌های کوچک، تفاوتی با اسنپدراگون 845 ندارد و شرکت سازنده از لیتوگرافی هفت نانومتری پردازنده تنها برای بهبود بهره‌وری انرژی این هسته‌ها استفاده کرده است. درحالی‌که رقیب چینی حافظه‌ی کش L3 اشتراکی 4 مگابایتی را برای کرین 980 تدارک دیده، کوالکام در کمال ناباوری، از این حیث تغییری نسبت به گذشته ایجاد نکرده است و اسنپدراگون 855 از 2 مگابایت حافظه‌ی کش اشتراکی سطح L3 بهره می‌برد.

براساس اعلام کوالکام، واحد پردازش گرافیکی به‌کاررفته در اسنپدراگون 855، موسوم به آدرنو 640، حدود 20 درصد بهبود عملکرد را نسبت به نسل گذشته تجربه می‌کند. تراشه‌ساز آمریکای مدعی است که پردازنده‌ی جدیدش، 50 درصد واحد محاسبه و منطق (ALU) بیش‌تری برای محاسبات FP32 و FP16 دارد. کوالکام برای نمایش میزان بهینگی GPU در اسنپدراگون 855، مقایسه‌ای بین عملکرد اسنپدراگون 845 و 855 حین اجرای بازی PUBG با نرخ 40 فریم‌برثانیه ترتیب داد که براساس آن، شاهد 28 درصد کاهش مصرف انرژی در کاربری‌های گرافیکی یکسان هستیم.

واحد پردازش آدرنو 640 از بازی‌های HDR و مبتنی بر « رندرینگ فیزیکی » (راهکاری برای مدل‌سازی بهتر و واقع‌گرایانه‌تر نور در محتوای گرافیکی) پشتیبانی می‌کند. پایپ‌لاین‌های این پردازنده‌ی گرافیکی با عمق رنگ 10 بیتی و فضای رنگی Rec 2020 سازگاری دارد. 20 درصد بهبود عملکرد GPU‌ نسبت به گذشته
کوالکام در جریان رویداد معرفی اسنپدراگون 855، اعلام کرد که توسعه‌دهندگان ازطریق موتورهای Unity و Unreal 4 می‌توانند موادی حقیقی را که توسط شرکت‌هایی همچون Quixels و Allegorithmic از داده‌های علمی ایجاد شده‌اند، در طراحی محیط‌های بازی و واقعیت افزوده به‌کار گیرند تا بدین ترتیب پارامترهایی همچون سختی سطوح، انعکاس صدا، نورپردازی و درک عمق به واقعیت نزدیک‌تر باشد. به‌لطف ماژول آدرنو 640، پردازنده‌ی قدرتمند کوالکام برای نخستین‌بار از فرمت‌های HDR10+ و دالبی‌ویژن نیز پشتیبانی خواهد کرد و دستگاه‌های مبتنی بر این پردازنده نیز امکان اجرای بازی‌ها با نرخ 120 فریم‌برثانیه و پخش ویدیوهای 360 درجه‌ی 8K را خواهد داشت.

بلوک پردازنده‌ی سیگنال دیجیتال (DSP) به‌کاررفته در اسنپدراگون 855 موسوم به هگزاگون 690، علاوه‌بر آنکه بهبودهایی را نسبت به نسل گذشته تجربه می‌کند، ویژگی‌های جدیدی را نیز در بطن خود دارد. بلوک DSP جدید از 4 پایپ‌لاین برداری 1024b بهره می‌برد که نسبت به هگزاگون 680/685 افزایش 100 درصدی را نشان می‌دهد. از سوی دیگر، عملکرد پایپ‌لاین‌های اسکالر نیز 20 درصد بهبود داشته است که احتمالا به تغییرات ریزمعماری یا افزایش فرکانس بازمی‌گردد. شتاب‌دهنده‌ی تانسور + DSP = موتور هوش مصنوعی کوالکام
نکته‌ی جالب‌توجه درباره‌ی DSP جدید، اضافه‌شدن شتاب‌دهنده‌ی تنسور اختصاصی به آن است. این شتاب‌دهنده به نسخه‌ای ساده‌شده از یک واحد MAC (واحدی در پردازش سیگنال دیجیتال که حاصل‌ضرب دو عدد را محاسبه کرده و به یک انباشتگر اضافه می‌کند) در موتورهای شبکه‌ی عصبی شرکت‌های دیگر شباهت دارد و نخستین نسل از موتورهای استنتاج یادگیری ماشین کوالکام به‌حساب می‌آید، هرچند که تراشه‌ساز آمریکایی آن را چهارمین نسل از «موتور هوش مصنوعی» خود می‌داند (پیش‌تر این نام برای استنتاج یادگیری ماشین روی CPU، GPU و DSP‌ استفاده می‌شد).

یکی از محدودیت‌هایی که کوالکام در معماری‌های پیشین با آن مواجه بود، به ناتوانی DSP در پردازش بارهای محاسباتی مرسوم خود درکنار محاسبات استنتاجی یادگیری ماشین بازمی‌گردد. اکنون شرکت سازنده تأیید می‌کند که در اسنپدراگون 855، واحد تنسور جدید می‌تواند هم‌زمان با واحد‌های برداری و مستقل از آن‌ها فعال باشد. بدین ترتیب تسک‌های مربوط‌به پردازش تصویر به موازات تسک‌های استنتاجی انجام خواهند شد و پردازنده‌ی جدید کارایی بسیاری بهتری در پردازش‌های مربوط‌به یادگیری ماشین خواهد داشت. درکنار واحد‌های برداری و تنسور، ماژول جدید Voice Assistant AI‌ مشاهده می‌شود که نقش آن شتاب‌دهی به پردازش‌های رایج هوش مصنوعی در دستیار‌های دیجیتال، همچون بایدو و گوگل اسیستنت خواهد بود.

اسنپدراگون 855 نسخه‌ی ارتقا‌یافته‌ای از پردازنده‌ی سیگنال تصویر (ISP) اسپکترا 380 را نیز در بطن خود دارد که به‌مدد واحد سه‌هسته‌ای Computer Vision، توان پردازشی آن بهبود یافته است. کوالکام ادعا می‌کند که این واحد می‌تواند تا 4 برابر بیش از گذشته در وظایفی همچون دسته‌بندی و تفکیک سوژه، تشخیص عمق (با نرخ 60 فریم‌برثانیه)، ردگیری حرکت در واقعیت افزوده و لرزش‌گیری تصویر، بهره‌وری انرژی داشته باشد. ضمن اینکه ضبط ویدیوهای 4K HDR نیز نسبت به اسنپدراگون 845، تا 30 درصد مصرف انرژی کمتری خواهد داشت. اسنپدراگون 855 برای دستیابی به 5G به مودم مجزا نیاز دارد
پردازنده‌ی اسنپدراگون 855 در بطن خود مودم اسنپدراگون X24 را دارد که امکان برقراری اتصال LTE Cat.20 با سرعت دانلود بالغ بر 2 گیگابیت‌برثانیه را فراهم می‌آورد. ارتقاء سرعت به‌مدد تجمیع 7 برابری حامل‌های LTE با 4x4 MIMO و 256QAM حاصل شده است. مودم جدید برای نخستین‌بار در زمینه‌ی آپلود نیز برای دستیابی به سرعت 300 مگابیت‌برثانیه‌ای با تجمیع 3 برابری حامل‌های LTE از 256QAM پشتیبانی می‌کند.

متأسفانه اسنپدراگون 855 به‌تنهایی از اینترنت نسل پنجم پشتیبانی نمی‌کند و برای دستیابی به 5G به مودم اکسترنال اسنپدراگون X50 اتکا دارد. پردازنده‌ی جدید کوالکام در صورت ترکیب‌شدن با مودم X50 از هر دو فناوری mmWave و sub-6 GHz 5G NR پشتیبانی خواهد کرد. اسنپدراگون 855 با یک چیسپت کمبوی وای‌فای اکسترنال با استاندارد‌ جدید Wi-Fi 6 و استاندارد 60 گیگاهرتزی Wi-Gig 802.11ay سازگاری دارد.