پردازنده گوشی اپل؛ بررسی جدیدترین و قدرتمندترین تراشه‌های آیفون

تلاش اپل برای استفاده از ابزار منحصر به‌ فرد به‌ وضوح در محصولاتش نمایان است. این کمپانی حتی در همکاری با شرکت‌های متخصص دیگر هم به انحصارطلبی خود پایبند است. اپل سال‌هاست در همکاری با شرکت تایوانی TSMC و حتی سامسونگ در تولید پردازنده‌های اختصاصی آیفون پیشرو بوده و امروز حتی عده‌ای A Bionic را بهترین پردازنده موبایل تلقی می‌کنند. البته که ایده پردازنده اختصاصی در سال‌های اخیر به الگویی برای سامسونگ و هواوی هم تبدیل شده و حالا این دو کمپانی هم پردازنده‌های خاص خودشان را دارند. اما باید پذیرفت که پردازنده گوشی اپل در قالب تراشه‌ای اختصاصی همچنان موفق‌تر است و آیفون را به رقیبی یکه‌ تاز و سرسخت تبدیل کرده است. اما پردازنده گوشی اپل چه ویژگی‌هایی دارد که بسیاری از افراد آن را بی‌رقیب می‌دانند؟ در ادامه تراشه‌های اختصاصی آیفون از a11 Bionic در 2017 تا a14 بایونیک و a15 بایونیک در سال‌های اخیر را بررسی خواهیم کرد.

بررسی تراشه A11 Bionic؛ پردازنده گوشی اپل در سال 2017

قبل از هر چیز باید اشاره کنیم که یکی از مهم‌ترین دلایل گران‌ قیمت بودن آیفون‌ها، پیکربندی سخت افزاری قدرتمند و بهره‌گیری از تراشه‌های پرتوان اختصاصی است. در واقع اپل هزینه‌بر بودن تولید چیپست‌های اختصاصی با توان کم‌نظیر را پذیرفته و این هزینه را مستقیماً در قیمت‌های فضایی آیفون جبران می‌کند. تراشه A11 Bionic پردازنده گوشی اپل در سال 2017 است که برای اولین بار در iPhone 8 و iPhone 8 Plus حضور پیدا کرد. این تراشه در زمان تولید پیشرفت‌هایی جدی در مقایسه با پردازنده‌های نسل قبل تجربه می‌کرد به‌طوری‌که خیلی‌ها آن را با استناد به تست‌های تخصصی، بهترین زمان خودش می‌دانستند. 

پردازنده 10 نانومتری A11 Bionic در CPU با شش هسته پردازشی قدرتمند و کم‌ مصرف همراه بود. این مجموعه از 2 هسته پردازشی توانمند Monsoon بهره گرفته بود که در مقایسه با پردازنده قبلی اپل حدود 25% سریع‌تر عمل می‌کرد. اما جالب این‌جاست که چهار هسته دیگر پردازنده مرکزی، نمونه‌های کم‌ مصرف Mistral بودند که بهبود بخشی سرعت را به 70% می‌رساندند. اپل پردازنده گرافیکی (GPU) اختصاصی خودش در A11 Bionic را هم با ارتقاء سطح همراه کرده بود. پردازنده گرافیکی سه هسته‌ای Apple GPU حدود 30% سریع‌تر از نسل قبلی پردازنده‌های اپل بود و در اجرای زنده و روان محتوای تصویری عملکرد بسیار خوبی داشت. A11 Bionic به‌ عنوان جدیدترین پردازنده گوشی اپلدر 2017 بعد از iPhone 8 و iPhone 8 Plus به گوشی iPhone X هم راه پیدا کرد. 

پردازنده A11 Bionic در زمینه عملیات هوش مصنوعی هم با اتکا به پلتفرم CoreML پیشرفت‌هایی را تجربه می‌کرد؛ عملکردی که طبیعتاً امروز مثال‌ زدنی نیست، اما در زمان خودش بهبودی درخشان بود. موتور پردازشی عصبی که در اختیار هوش مصنوعی iPhone X است، امکان انجام 600 میلیارد در ثانیه را فراهم می‌کرد که این عدد در سال 2021 ابداً چشمگیر نیست. اما تغییرات موتور پردازشی سیگنال تصویر یا ISP، تضمینی برای نتایج بهتر از عکاسی و فیلمبرداری بود. این مورد خصوصاً در فوکوس موفق‌تر و عکس‌برداری پرتره در محیط‌های تاریک مؤثر بود. ISP در A11 Bionic همراه با فعالیت هوش مصنوعی، تشخیص نسبتاً دقیقی از عمق میدان به دنبال داشتند و در اعمال افکت بوکه و واقعیت افزوده هم موفق‌تر از پیش بودند. به این ترتیب می‌توان این پردازنده را آغازگر ارتقاء سطح عکاسی پرتره در گوشی‌های آیفون دانست.

تراشه A12 Bionic؛ پردازنده گوشی اپل XR ،XS و XS Max

اپل برای گوشی‌های 2018 که نسخه‌هایی متفاوت از iPhone X بودند، پردازنده A12 بایونیک را معرفی کرد. با اینکه پیشرفت پردازنده مرکزی و گرافیکی در مقایسه با A11 Bionic به‌ خوبی مشخص است، اما ارتقاء سطح جدی موتور پردازش عصبی بیش از دیگر تغییرات خودنمایی می‌کرد. تراشه A12 Bionic اولین پردازنده گوشی اپل با فرایند تولید 7 نانومتری بود که از 6.9 میلیارد ترانزیستور میزبانی می‌کرد. اپل CPU در این تراشه را با شش هسته پردازشی معرفی کرد که درست مثل نسل قبل از 2 هسته پردازشی برای وظایف سنگین و 4 هسته نسبتاً کم‌ مصرف تشکیل شده بود. به این ترتیب A12 بایونیک در پردازنده مرکزی، دو هسته 2.5 گیگاهرتزی Vortex و چهار هسته پردازشی 1.9 گیگاهرتزی Tempest را به نمایش می‌گذاشت. بد نیست اشاره کنیم که این تراشه از حدأکثر رم سه گیگابایتی پشتیبانی می‌کرد، اما در مقایسه با هم‌ نسل‌هایش در چند وظیفگی‌ ها بسیار موفق بود.

پردازنده گرافیکی چهار هسته‌ای Apple GPU در A12 Bionic در همان زمان 50% قوی‌تر از A11 Bionic بود. اما همانطور که گفته شد واحد پردازش عصبی در این پردازنده از اولین نمونه‌های پرتوان بین گوشی‌های هوشمند و البته رقیبی مهم برای پردازنده Kirin 980 هواوی بود. موتور پردازش عصبی هشت هسته‌ای امکان انجام 5 تریلیون عملیات در ثانیه را فراهم می‌کرد که نسبت به نسل قبل پردازنده گوشی اپل با 600 میلیارد عملیات، جهشی بسیار چشمگیر بود. به این ترتیب می‌توان A12 Bionic را پردازنده‌ای توانمند دانست که البته دروازه ورود هرچه قوی‌تر اپل به دنیای هوش مصنوعی بود. جایی‌ که تولید انبوه نرم‌افزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی قدرتمند شکل گرفت.

تراشه A13 Bionic؛ پردازنده خانواده iPhone 11 و iPhone SE 2020

اپل اعضای خانواده آیفون 11 در 2019 را به پردازنده A13 Bionic مجهز کرد و طبق‌ معمول ادعا داشت که این تراشه، قوی‌ترین و سریع‌ترین CPU و GPU زمان را در خود دارد. ادعای اپل چه دقیق باشد چه نباشد، A13 Bionic حتی در سال 2021 همچنان می‌تواند نمونه‌ای قوی شناخته شود. پردازنده گوشی اپل iPhone 11 مثل نسل قبلی طی فرایند 7 نانومتری ساخته شده، اما نکته مهم حضور 8.5 میلیارد ترانزیستور در تراشه 2019 است. ظاهراً چنین مشخصاتی باعث می‌شود که A13 بایونیک حدود 20% قوی‌تر از نسل قبل باشد. 

اپل ادعا کرده بود که بهبود بخشی مصرف انرژی در تراشه جدیدش بیش از هر پردازنده دیگری در نظر گرفته شده و افزایش طول عمر باتری در گوشی‌های مجهز به این پردازنده بی‌سابقه است. تراشه A13 Bionic مثل نسل‌های قبلی در پردازنده مرکزی از شش هسته پردازشی بهره می‌برد. اپل در مشخصات CPU دو هسته قدرتمند برای وظایف خیلی سنگین و چهار هسته کم‌ مصرف میانه‌ حال را برای پردازش‌های سبکتر معرفی کرده بود. به این ترتیب پردازنده گوشی اپل در خانواده iPhone 11 به دو هسته 2.65 گیگاهرتزی Lightning و چهار هسته 1.8 گیگاهرتزی Thunder مجهز بود و همانطور که گفته شد از کم‌ مصرف‌ ترین نمونه‌های قدرتمند بازار محسوب می‌شد. 

اپل در 2019 باز هم تمرکزش را بر هوش مصنوعی و پیشرفت‌های آن به رخ کشید. اهالی کوپرتینو A13 Bionic را با موتور پردازش عصبی هشت هسته‌ای معرفی کردند که امکان انجام یک تریلیون دستور در ثانیه را فراهم کرده بود. اما چرا این عدد در مقایسه با نسل قبلی که 5 تریلیون در ثانیه بود، کمتر است و اپل ادعای سرعت بیشتر دارد؟ مسئله اینجا است که پردازنده عصبی در A13 بایونیک در ضرب ماتریس 6 برابر سریع‌تر است و در نتیجه سرعت عملکرد موتور 20% بیشتر از نسل قبلی است. پردازنده گوشی اپل iPhone 11 و iPhone SE 2020 از Apple GPU چهار هسته‌ای برای پردازش داده‌های گرافیکی استفاده می‌کنند که بدون هیچ تفاوتی با نسل قبلی باقی مانده است. به این ترتیب می‌توان نتیجه گرفت که علی‌رغم قدرتمند بودن A13 Bionic میزان پیشرفت‌های این پردازنده در مقایسه با تغییرات اساسی و درخشان نسل قبلی چندان چشمگیر نبوده است.

a14 بایونیک؛ پردازنده قدرتمند خانواده iPhone 12

با اینکه امروز خانواده iPhone 13 جدیدترین گوشی‌های اپل هستند و توجه آیفون‌ بازها را جلب کرده‌اند، سری آیفون 12 همچنان پررونق‌ترین گوشی‌های هوشمند اپل را در خود دارد. آیفون 12 در تمام بخش‌ها ویژگی‌های درخشانی داشت و طبیعتاً پردازنده گوشی اپل هم در این سری دستخوش پیشرفت‌هایی جدی بود. a14 بایونیک نه تنها اولین پردازنده 5 نانومتری اپل، که نخستین نمونه پنج نانومتری در کل دنیا بود. در واقع پردازنده‌های 5 نانومتری اسنپدراگون، اگزینوس و ... همگی بعد از a14 بایونیک تولید شدند. این پردازنده قوی‌ترین و سریع‌ترین تراشه اپل تا سال 2020 بود. گرچه اپل ادعا می‌کرد که تراشه جدید در کل دنیای تکنولوژی حرف اول را می‌زند. پیشرفت‌های جدی A14 Bionic در مقایسه با نسل قبلی بیشتر به بهبود بخشی مصرف انرژی مربوط می‌شود و دستاورد درخشانی را به نمایش می‌گذارد.

تراشه a14 بایونیک به لطف لیتوگرافی 5 نانومتری با افزایش 40 درصدی، 11.8 میلیارد ترانزیستور را در خود جا داده و طبیعتاً الگوی قدرت بالای پردازشی در کنار مصرف بسیار زیاد انرژی را بر هم می‌زند. در واقع پردازنده گوشی اپل iPhone 12 علی‌رغم توانمندی بالا، با بهینه‌سازی قابل‌ توجه مصرف انرژی همراه شده است. پردازنده مرکزی شش هسته‌ای طبق معمول از دو هسته بسیار توانمند 3.1 گیگاهرتزی برای اجرای عالی وظایف سنگین و چهار هسته کم‌ مصرف برای دیگر پردازش‌های گوشی بهره می‌گیرد. دو هسته 3.1 گیگاهرتزی Firestorm قوی‌ترین هسته‌های پردازشی و چهار هسته 1.8 گیگاهرتزی Icestorm نمونه‌های کم‌ مصرف این مجموعه را تشکیل می‌دهند؛ این همان ترکیبی است که وعده بهبود چهل درصدی A14 Bionic را محقق می‌کند.

تراشه A14 Bionic برای پردازش داده‌های گرافیکی از Apple GPU چهار هسته‌ای استفاده می‌کند که طبق ادعای اپل در مقایسه با نسل‌های قبلی حدود 30% عملکرد بهتری دارد. اما پردازنده گوشی اپل آیفون 12 و هوش مصنوعی؛ پیشرفت‌های نسل قبلی در این زمینه کمی از انتظارات آیفون‌بازها پایین‌تر بود، اما در نسخه 2020 و واحد پردازش عصبی 16 هسته‌ای، شرایط به کلی متفاوت است. موتور پردازش عصبی که در نسل‌های قبلی حدأکثر 5 تریلیون عملیات در ثانیه را ممکن می‌کرد، در A14 Bionic به 11 تریلیون عملیات در ثانیه اوج گرفت. عددی که طبیعتاً عملیات مبتنی بر هوش مصنوعی را به‌ راحتی انجام می‌دهد طبق ادعای خود اپل 80% قوی‌تر از نسل قبلی عمل می‌کند. 

یکی از اثر بخش‌ترین عملیات هوش مصنوعی در عکاسی و فیلمبرداری با گوشی نمایان می‌شود. موتور پردازش سیگنال تصویر هم نه تنها در اجرای بی‌نقص انواع ویدئو و بازی درخشان عمل می‌کند، بلکه با همراهی واحد پردازش عصبی تجربه بسیار جذابی از عکاسی و فیلمبرداری رقم می‌زند. امکانات بسیار گسترده در ضبط ویدئوی 4K با نرخ 60 فریم بر ثانیه، عکاسی پرتره با بالاترین دقت و ویژگی‌های مبتنی بر واقعیت افزوده، نمونه‌هایی از دستاوردهای هوش مصنوعی و پردازشگر قوی تصویر در a14 بایونیک هستند. به‌ طور کلی عملکرد پردازنده گوشی اپل در سال گذشته آن‌ قدر قدرتمند بوده که همچنان جایگاه سوم قوی‌ترین‌ها را در رتبه‌بندی‌های وب‌سایت Nanoreview در اختیار دارد.

بررسی A15 Bionic؛ قدرتمندترین پردازنده در پرچمدارهای جدید

خانواده آیفون 13 طبق انتظار با تراشه جدید A15 Bionic با لیتوگرافی 5 نانومتری معرفی شد. این پردازنده با اولین تست‌های انجام شده، اسنپدراگون 888+ را پشت سر گذاشت و جایگاه اول قوی‌ ترین پردازنده بازار را تصاحب کرد. با وجود شباهت‌های زیاد a15 بایونیک با برادر قدیمی‌ترش، اعداد و ارقام به‌ دست آمده از بررسی‌ها نشان از پیشرفت‌های مهم دارند. تراشه جدید اپل با جا دادن 15 میلیارد ترانزیستور در خود، 27% قوی‌تر از نسل پیش ظاهر شده است. جدیدترین پردازنده گوشی اپل در قسمت CPU از شش هسته پردازشی بهره می‌گیرد که البته در مقایسه با نسل قبل کمی قوی‌تر ظاهر شده‌اند. دو هسته توانمند 3.22 گیگاهرتزی Avalanche و چهار هسته پردازشی کم‌ مصرف 2 گیگاهرتزی Blizzard پردازنده مرکزی جدیدترین تراشه اپل را تشکیل می‌دهند. مجموعه‌ای که نسبت به نسل قبلی حدود 15% بهبود یافته است.

جدیدترین پردازنده گوشی اپل در نسخه‌های پروی آیفون 13 از پردازشگر گرافیکی Apple GPU پنج هسته‌ای و در نسخه عادی از Apple GPU چهار هسته‌ای بهره می‌گیرد. پردازنده گرافیکی در مقایسه با نسل قبلی پردازنده‌های اپل، با بهبود بخشی 50 درصدی همراه است. اگرچه موتور پردازش عصبی 16 هسته‌ای در ظاهر شبیه به همین نمونه در A14 Bionic به نظر می‌رسد، اما در عمل با قدرت بالاتری مواجه ایم. واحد پردازش عصبی در A15 بایونیک، امکان انجام 15.8 تریلیون عملیات در ثانیه را فراهم کرده تا از پس هر فعالیت مبتنی بر هوش مصنوعی به‌ خوبی برآید. اپل در معرفی A15 Bionic بیشتر تلاش کرد تا رقبای دیگر کمپانی‌ها را به چالش بکشد و پردازنده جدید را رقیبی بلامنازع برای آن‌ها عنوان کند. اما آیا مقایسه‌های انجام شده ادعای اپل را تأیید می‌کنند؟

بی‌شک تراشه A15 Bionic قدرتمندترین پردازنده گوشی در حال حاضر محسوب می‌شود و اسنپدراگون 888 پرتوان را به‌شکلی باورنکردنی بر زمین نشانده است. پردازنده مرکزی در تراشه جدید اپل حدود 40% قوی‌تر از رقیب اسنپدراگون عمل می‌کند و برتری پردازنده گرافیکی در کمال ناباوری 200 درصد تخمین زده شده است. پس به‌ راحتی می‌توانیم جدیدترین پردازنده گوشی اپل را از هر جهت قدرتمندترین تراشه حال حاضر بدانیم و مقایسه آن را حتی با قوی‌ترین پردازنده کوالکام، نامربوط قلمداد کنیم! تراشه A15 Bionic امکان اتصال به شبکه 5G و البته پشتیبانی مودم بی‌سیم از Wi-Fi 6 را در اختیار شما قرار خواهد داد.

جدیدترین پردازنده گوشی اپل، حافظه کش یا اصطلاحاً حافظه پنهان را به 32 مگابایت ارتقا داده تا با افزایش دو برابری در این بخش هم عملکرد شایسته‌ای داشته باشد. a15 بایونیک از حدأکثر 6 گیگابایت رم LPPDR4X-4266 پشتیبانی می‌کند و در پردازش‌های تک‌هسته‌ای و چند وظیفگی‌ها عملکرد درخشانی دارد. پردازش‌های تک‌هسته‌ای با هسته قدرتمند Avalanche می‌تواند به 3240 مگاهرتز برسد و در استفاده از هسته‌های Blizzard تا 2016 مگاهرتز افزایش پیدا می‌کند که هر دو فرکانس از نسل‌های قبلی بیشتر است.