پردازنده موبایل چیست و چه کار میکند؟
پردازنده گوشی یا همان چیپست یک قطعه الکترونیکی است که اجزای پردازشی یک موبایل را در خود جایداده است. در واقع CPU و GPU، مودم و برخی دیگر از اجزای سختافزار که وظیفه پردازش و هماهنگی بخشهای مختلف را بر عهده دارند، در این قطعه جمع شدهاند.
همین قطعه کوچکی که در تصویر میبینید.
برای روشنتر شدن موضوع بیاید آن را با سختافزار یک کامپیوتر خانگی مقایسه کنیم. در سختافزار کامپیوتر، پردازنده، کارت گرافیک، RAM و سایر بخشها از هم جدا هستند. هرکدام از این اجزا از طریق پورت به مادربورد متصل میشوند. در کامپیوترهای خانگی این امکان را دارید که قطعات را عوض کنید.
اما این داستان در گوشیهای هوشمند به شیوهای دیگر مدیریت خواهد شد. در واقع از تکنولوژی soc یا همان system on a chip استفاده خواهد شد. Soc به معنای سیستم روی چیپ است و به این موضوع اشاره میکند که اکثر اجزای مهم سختافزار موبایل در قطعهای به نام چیپست جمع شدهاند.
اگر سختافزار گوشی و کامپیوتر را همانند یک شرکت فرض کنیم، در این صورت گوشی شبیه شرکتی است که یک ساختمان اداری واحد دارد و همه بخشهای مهم آن شامل مدیریت، منابع انسانی و بخش مالی در این ساختمان مستقر هستند.
این ساختمان به نام چیپست شناخته میشود. اما در کامپیوترهای خانگی هر واحد ساختمان جداگانهای برای خود دارد. مثلاً مدیریت در یک ساختمان مستقر است و منابع انسانی در یک ساختمان دیگر، همچنین بخش مدیریت مالی ساختمان مخصوص خود را دارد. امیدوارم با این مثال کمی از ابهامات ذهنی شما رفع شده باشد.
پردازنده گوشی شامل چه اجزایی است؟
هر چیپست باتوجهبه تکنولوژیها مورداستفاده ممکن است اجزای مختلفی را در خود جایداده باشد. برای مثال در اکثر گوشیها، مودم بخشی از چیپست است. اما با معرفی 5G ابتدا این مودم بهصورت جداگانه مورداستفاده قرار میگرفت تا اینکه کوالکام با معرفی تراشه اسنپدراگون 888 این مودم را در چیپست ادغام کرد. درهرصورت اجزای زیر بهصورت روتین در اکثر تراشهها وجود دارند:
۱. Cpu
پردازنده اصلی گوشی است که وظیفه انجام محاسبات و اجرای اکثر دستورها را برعهده دارد. CPU سایر بخشهای سختافزار را مدیریت و برنامهریزی خواهد کرد.
۲. GPU
دستوراتی که از CPU یا سایر بخشها خارج میشوند، معمولاً بهصورت کد هستند. GPU یا واحد پردازنده گرافیکی وظیفه دارد این کدها را به تصاویر قابلدرک برای ما تبدیل کند.
۳. ISP
ISP یا پردازشگر سیگنال تصویر دادهها و تصاویر خام را از دوربین گوشی گرفته و آن را در قالب عکس یا ویدئو با معنا و قابلدرک به ما تحویل خواهد داد. این پردازنده تنظیمات مربوط به تنظیم روشنایی، رنگ، شفافیت، ترکیب فریمها و … را بر عهده دارد.
۴. واحد پردازش عصبی (NPU)
NPU یک ریزپردازنده است که وظیفه کمک به یادگیری ماشینی برای بهبود عملکرد کلی چیپست را برعهده دارد. در واقع این قطعه به تراشه کمک میکند که با استفاده از یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی عملکرد خود را بهبود ببخشد. البته در نظر داشته باشید که NPU در تراشههای ردهبالا وجود دارد و همه تراشهها از این پردازنده بهره نمیبرند.
۵. مودمها
مودمها وظیفه دریافت و ارسال سیگنالها را برعهده دارند. این سیگنالها ممکن است دادهای باشد که از اینترنت گوشی دریافت میشود یا موزیکی که قرار است از طریق هدفون بلوتوثی شما پخش شود. مودمهای 3G، 4G، 5G، وایفای و بلوتوث در این دسته قرار میگیرند.
برای آشنایی بیشتر شما با این موضوع در ادامه اجزای cheapest اسنپدراگون 888 را بررسی میکنیم:
این چیپست از یک پردازنده Kryo 680 بهعنوان cpu استفاده کرده است. همچنین برای پردازشهای گرافیکی Adreno 660 را به کار گرفته است. Hexagon 780 هم بهعنوان NPU وظیفه پردازش عصبی تراشه را برعهده خواهد داشت.
کوالکام در این چیپست از Spectra 580 بهعنوان پردازشگر سیگنال تصویر استفاده کرده است.
مودم 5G این محصول X60 نام دارد که در کنار FastConnect 6900 ارتباطات این تراشه را مدیریت میکند. یک پردازنده امنیتی هم به نام qualcomm processor security دارد که از گوشی و اطلاعات شما محافظت خواهد کرد.
مزایا و معایب ساخت چیپست به شیوه soc
یکی از مزیتهای این ساختار این است که فاصله بین اجزای پردازنده های soc بسیار کم است در نتیجه انتقال اطلاعات با سرعت بالاتری انجام خواهد شد. همچنین فاصله کمتر باعث میشود که اندازه نهایی تراشه کاهش پیدا کند و فضای بیشتری به سایر اجزا اختصاص داده شد. همچنین میزان مصرف باتری بهصورت چشمگیری کاهش مییابد.
در طرف مقابل استفاده از این قطعه باعث میشود که قدرت هر یک از این اجزا بهتنهایی کاهش پیدا کند. برای مثال پردازندههای کامپیوتری بهمراتب توان بسیار بیشتری نسبت به پردازندههای موبایلی دارند. از طرفی دیگر نمیتوان هر یک از قطعات را بهصورت جداگانه تعویض کرد. در نتیجه این سیستمها قابلیت ارتقا ندارند و تعمیر آن ها هم بسیار سختتر است.
مشهورترین شرکتهای تولیدکننده تراشه موبایل
تولید پردازنده گوشی کار نسبتاً سختی است که به فناوریهای خاصی نیاز دارد. به همین دلیل بسیاری از شرکتهای تولیدکننده موبایل ترجیح میدهند تراشههای موردنیاز خود را از شرکتهای دیگر تامین کنند. درحالیکه برخی دیگر تراشههای اختصاصی خود را دارند. شرکتهای زیر بزرگترین تولیدکنندههای این محصولات هستند:
کوالکام
Qualcomm شناختهشدهترین شرکت در این زمینه است که محصولات خود را تحت عنوان اسنپدراگون به بازار عرضه میکند. این شرکت تمامی قطعات موردنیاز در چیپست را خودش تولید میکند؛ بنابراین محصولات تولید شده توسط آن از هماهنگی و یکپارچگی بسیار بالایی برخوردار هستند. به همین خاطر محصولات آن در بسیاری از گوشیهای هوشمند دیده میشود. کوالکام قبلاً 4 سری پردازنده را برای گوشیهای مختلف تولید میکرد:
اسنپدراگون 200 مخصوص گوشیهای پایین رده و اقتصادی بود و اسنپدراگون 400 در گوشیهای مقرونبهصرفه به کار گرفته میشد. اسنپدراگون 600 نیرومحرکه گوشیهای میانرده بود. درحالیکه پرچمدار پردازنده های کوالکام سری 800 این کمپانی است که در بسیاری از گوشیهای پرچمدار به کار گرفته شده است.
در سال 2018 این شرکت سری 700 پردازنده های خود را معرفی کرد. این محصولات هوش مصنوعی را با خود به محصولات میانرده آوردند. از طرفی دیگر سری 200 این کمپانی بهمرور به خاطرهها پیوسته و دیگر در گوشیهای هوشمند به کار گرفته نمیشود.
محصولات کوالکام طرفداران بسیار زیادی دارند. به طوری که بسیاری از شرکتهای تولیدکننده تلفن همراه هرسال منتظر میمانند تا نسل جدید پردازنده های کوالکام تولید شود تا بتوانند گوشیهای پرچمدار خود را به آن مجهز کنند.
سامسونگ، نوکیا، شیائومی، وان پلاس، اوپو، ریلمی و بسیاری دیگر از شرکتها معروف از پردازندههای کوالکام در گوشیهای خود استفاده میکنند.
مدیا تک
دومین شرکتی که در زمینه تولید پردازنده های موبایل فعالیت میکند اما خود هیچ موبایلی تولید نمیکند، مدیاتک است. بیشتر محصولات این شرکت در گوشیهای میانرده و اقتصادی به کار گفته میشوند. مدیاتک هم باتوجهبه بازارهای مختلف، محصولات مختلفی را معرفی کرده است. این شرکت در حال حاضر چیسپتهای مدل هلیو و Dimensity را تولید میکند که هرکدام از آنها طیف گستردهای از محصولات را در بر میگیرد.
مدل هلیو این شرکت دارای 4 سری مختلف است. سری a که مخصوص گوشیهای پایین رده و اقتصادی است؛ بنابراین نباید از آن انتظارات بسیار بالایی داشته باشید. سری بعدی سری p است که مخصوص گوشیهای میانرده است. درحالیکه سری x مخصوص گوشیهای پرچمدار است. سری g این محصولات هم مخصوص گوشیهای گیمینگ است.
هرچند MediaTek از تنوع محصول بسیار خوبی برخوردار بود. اما با اوج گرفتن تکنولوژی 5G این کمپانی سعی کرد تمرکز بیشتری روی این بازار داشته باشد به همین دلیل سری Dimensity را معرفی کرد. این سری از تراشهها هم خود دارای طیف وسیعی از محصولات هستند به صورتی که بهجای هرکدام از محصولات بالا یک محصول جدید معرفی شده است.
سری 900 و 1000 Dimensity مخصوص گوشیهای پرچمدار طراحی شدهاند. سری 800 مخصوص گوشیهای گیمینگ بوده و برای گوشیهای میانرده Dimensity 700 توسعه داده شده است. همه این تراشهها مودم 5G داشته و معمولاً از لیتوگرافی 6 یا 7 نانومتری بهره میبرند.
های سیلیکون (هواوی)
های سیلیکون شرکت زیرمجموعه هواوی است که وظیفه تولید پردازنده های مخصوص این شرکت را بر عهده دارد. های سیلیکون در سال 2004 با هدف تولید و شخصیسازی چیپستها برای محصولات هواوی به عرصه وجود نهاد، اما اولین پردازنده گوشیی خود را در سال 2011 تولید کرد. از آن به بعد تراشههای کرینهای سیلیکون موی دماغ شرکتهای بزرگی مانند کوالکام و سامسونگ شدند.
محصولات این شرکت فقط در گوشیهای هواوی و آنر استفاده میشدند. های سیلیکون هم چندین سری چیپست برای استفاده در مدلهای مختلف گوشی تولید میکرد. البته این موضوع مربوط به قبل از تحریمهای آمریکا است.
کرین سری 900 مخصوص گوشیهای پرچمدار این کمپانی تولید میشدند. البته آخرین تراشه پرچمدار این شرکت کرین 9000 نامگذاری شده است. پردازنده های سری 800 مخصوص گوشیهای میانرده است. دو سری کرین 600 و 700 که مخصوص گوشیهای پایین رده این شرکت بودند ازردهخارج شدهاند و بهجای آنها هواوی معمولاً از محصولات مدیاتک استفاده میکند.
با شروع تحریمها تولید هیچکدام از این محصولات برای هواوی امکانپذیر نیست چرا که اکثر فناوریها و تجهیزاتی که برای ساخت چیپست مورداستفاده قرار میگیرد در دست شرکتهای آمریکایی است. حالا باید منتظر بمانیم و ببینیم آیا هواوی همانند تولید سیستمعامل اختصاصی توانایی بومیسازی تولید تراشهها را دارد یا خیر.
سامسونگ
سامسونگ هم در زمینه تولید چیپست و هم در زمینه تولید گوشیهای هوشمند جزو بهترینها است. این کمپانی در طی سالیان طولانی به دنبال شخصیسازی همه چیز خود بوده است و سعی کرده است که وابستگیهای خود را به سایر شرکتها کاهش دهد. برای نمونه سامسونگ سعی داشت سیستمعامل خود به اسم تایزن را جایگزین اندروید کند که هیچگاه موفق نبود.
البته این شرکت در زمینه تولید تراشههای گوشی بهمراتب بهتر عمل کرده است و توانسته محصولاتی قابلتوجه تولید کند. این شرکت هم مانند بقیه چند سری چیپست تولید میکند. سری 9900 مخصوص پرچمداران بود که البته در سال 2021 به اگزینوس 2100 تغییر نام داده است. سری 9800 تراشههای میانرده اگزینوس بودند که در سال 2021 آنها هم به 1080 مهاجرت کردهاند.
باتوجهبه این که این محصولات 5 نانومتری هستند و مودم بهصورت یکپارچه با تراشه عرضه میشود، بهاحتمال زیاد شاهد تغییرات چشمگیری در محصولات سامسونگ خواهیم بود. همانند هواوی سامسونگ هم فقط درگوشیهای خود از این محصولات استفاده میکند.
اپل بیرقیب اما تنها
اپل هم برای این که مثل همیشه جلوتر از رقبا باشد، از سالها قبل شروع به تولید چیپست کرد. برخلاف سایر شرکتها که هر سال چندین پردازنده گوشی را برای محصولات در ردههای مختلف معرفی میکنند، اپل هر سال فقط یک چیپست معرفی میکند.
شیوه نامگذاری پردازندههای اپل از حرف a و یک عدد 2 رقمی تشکیل شده است. برای نمونه چیپست A13 Bionic قلب تپنده آیفون 12 است. پردازنده های این شرکت تنها در محصولات خودش به کار گرفته میشوند.
الان تمام پردازندهای گوشی آیفون و رایانهای این شرکت توسط خودش تولید میشود.
مقایسه پردازنده های موبایل: بهترین پردازنده موبایل کدام است؟
تنوع پردازنده های موبایلی بسیار زیاد است به صورتی که نمیتوان یک تراشه را بهعنوان بهترین گزینه انتخاب کرد. علاوهبرآن هر سال تعداد زیادی چیپست معرفی میشود. به همین دلیل چیپستی که امروز لقب بهترین را یدک میکشد، ممکن است چند سال دیگر حتی در گوشیهای اقتصادی هم مورد استفاده قرار نگیرد.
اما یک سری معیار وجود دارد که میتوان با بررسی آنها به درک درستی از این محصولات رسید؛ بنابراین دفعه بعد که قصد خرید گوشی داشتید، حتماً موارد زیر را بررسی کنید:
شرکت سازنده پردازنده گوشی
قبل از هر چیزی اجازه بدهید تکلیف پردازندههای اپل را روشن کنیم. اگر قصد خرید یکی از گوشیهای آیفون را دارید، چارهای جز استفاده از پردازنده های اپل ندارید. در واقع اینجا شما با مسئله انتخاب پلتفرم و سیستمعامل روبرو هستید نه انتخاب چیپست.
اما اگر قصد خرید گوشی اندرویدی دارید، دستتان برای انتخاب باز است. از میان گزینههای موجود، محصولات کوالکام جذابتر هستند و معمولاً کارایی بالاتری نسبت به بقیه دارند. پردازنده های کرینِ هواوی هم حرفهای زیادی برای گفتن دارند، اما با اعمال تحریمها و عدم دسترسی به اندروید و سرویسهای گوگل بسیاری از افراد هواوی را از سبد خرید خود حذف کردهاند. مگر اینکه از طرفداران سیستمعامل هارمونی باشید یا به سرویسهای گوگل اهمیت ندهید که بخواهید از این گوشیها استفاده کنید.
در نهایت اگر برند گوشی خود را انتخاب کردید به شرکت سازنده تراشه هم توجه کنید. در بین شرکتهای سازنده اولین انتخاب شما باید اسنپدراگونِ کوالکام باشد. در مرحله بعد سراغ پردازنده های اگزینوس سامسونگ بروید. آخرین گزینه هم محصولات مدیاتک هستند.
پرچمدار دوست دارید یا اقتصادی
مورد بعدی که میتواند دید ما را نسب به بهترین چیپست عوض کند، نوع گوشی است که قصد خرید آن را داریم. گوشیها معمولاً در چهار دسته پرچمدار، میانرده، اقتصادی و پایین رده تولید میشوند؛ بنابراین اگر قصد دارید یک گوشی میانرده بخرید، باید از بین تراشههایی که برای این گوشیها ساخته شدهاند، بهترین گزینه را انتخاب کنید. همین داستان در گوشیهای پرچمدار، اقتصادی و پایین رده تکرار خواهد شد.
البته دسته دیگری از موبایلها هم وجود دارند که به موبایلهای گیمینگ مشهور هستند و برخی از شرکتهای سازنده تراشه برای جلب رضایت گیمرها سعی کردهاند نوع خاصی از چیپست را برای آنها توسعه دهند.
فاصله ترانزیستورها
هر چیپست یا پردازنده از تعداد زیادی ترانزیستور تشکیل شده است. هر چه فاصله ترانزیستورها در یک چیپست کمتر باشد کارایی آن بیشتر خواهد شد. چرا که هر چه فاصله کمتر باشد، ردوبدل کردن اطلاعات سادهتر صورت خواهد گرفت. از طرفی دیگر همین ویژگی باعث میشود که توان پردازشی سیستم افزایش پیدا کرده و مصرف انرژی آن کاهش پیدا کند. در نتیجه گرمای کمتری تولید خواهد شد و عمر مفید گوشی افزایش پیدا میکند.
در سال 2021 بسیاری از شرکتهای سازنده گوشی از لیتوگرافی 5 نانومتری برای تولید چیسپتهای گوشیهای پرچمدار خود استفاده میکنند. درحالیکه نیمنگاهی هم به تولید محصولاتی با لیتوگرافی 4، 3 و 2 نانومتری دارند. این در حالی است که در برخی از گوشیها هنوز هم از ساختارهای 10 و 14 نانومتری استفاده میشود.
تعداد هستههای پردازنده
هر پردازنده بهکاررفته در پردازنده های گوشی دارای تعدادی هسته است که میتواند عملکرد کلی سیستم را بهبود ببخشد. بر روی کاغذ هر چه تعدادی هستههای یک پردازنده بیشتر، باشد سرعت و عملکرد بهتری را از آن شاهد خواهیم بود. به همین دلیل است که یکی از مهمترین مشخصاتی که در زمان معرفی هر گوشی به چشم میخورد، تعداد هستههای آن است.
سرعت کلاک
در برخی از مواقع ما با بعضی از مفاهیم آشنا هستیم اما نام آن را نمیدانیم. سرعت کلاک پردازنده هم یکی از این موارد است. سرعت کلاک همان عددی است که با پسوند گیگاهرتز در جلوی نام پردازنده قرار میگیرد. این عدد نشان میدهد که پردازنده در یک ثانیه چند محاسبه را میتواند انجام دهد؛ بنابراین هر چه سرعت کلاک بالاتر باشد، با چیپست قویتری روبرو هستیم.
پشتیبانی از جدیدترین راههای ارتباطی
هر تکنولوژی جدید یا راه ارتباطی جدیدی که به گوشیهای همراه خواهد آمد ابتدا در گوشیهای پرچمدار پیاده خواهد شد و سپس این امکانات در اختیار گوشیهای میانرده یا اقتصادی هم قرار خواهد گرفت؛ بنابراین در زمان خرید گوشی به این موارد هم توجه داشته باشید.
Adreno بهتر است یا mali
یکی دیگر از مواردی که در پردازنده های موبایل باید بررسی شود، GPU مورداستفاده است. این محصول میتواند عملکردی روان و بدون لگ را برای سیستم شما فراهم کند. aderno و mali دو رقیب سرسخت در دنیای GPU موبایل هستند که اولی توسط کوالکام تولید میشود و دومی محصولی است از شرکت ARM. هرکدام از این شرکتها دارای مدلهای مختلفی هستند که هرکدام برای بازه خاصی از محصولات تولید شدهاند. در کل میتوان گفت که مدلهای هم رده این دو، توان برابری دارند. هرچند محصولات aderno اندکی بهتر هستند، اما این برتری خیلی فاحش نیست و میتوان از آن چشمپوشی کرد.
در این نوشته سعی کردیم بهصورت ساده و مختصر شما را با پردازنده های موبایل آشنا کنیم. امیدواریم توانسته باشیم نور کوچکی بر ابهامات ذهنی شما بتابانیم. چنانچه هنوز در این مورد سؤالی دارید، در کامنتها مطرح کنید تا در سریعترین زمان ممکن به آن پاسخ دهیم.
عالی و با توضیحات کامل
تا حالا اینقد درمورد چیپست و این چیزا تفهیم نشده بودم دمتون گرم کامل و جامع بود
ممنون ساده و کلی بود دمت گرم