یک سال با تراشه‌ی اپل A17 Pro؛ آنچه خوبان همه دارند

در تاریخ ۱۲ سپتامبر ۲۰۲۳ (۲۲ شهریور ۱۴۰۲) اپل از سری آیفون‌ ۱۵ رونمایی کرد. این نخستین‌باری بود که اپل مدل‌های حرفه‌ای گوشی‌های آیفون را با تراشه‌ای متفاوت و تحت عنوان «پرو» معرفی می‌کرد. این موضوع نه تنها یک استراتژی بازاریابی بلکه نشان‌دهنده‌ی برنامه‌های بزرگ اپل برای تسلط بیشتر بر بازار گوشی‌های هوشمند بود.

با اینکه در زمان انتشار این مقاله اپل از تراشه‌ی A18 Pro نیز رونمایی کرده است، برای مقایسه‌ی همه‌جانبه بین تمام نسل‌های این سری از محصولات اپل، لازم است به تفصیل به بررسی جزییات این تراشه نیز بپردازیم.

اپل مدت‌هاست که به‌خاطر پردازنده‌های قدرتمند و درعین‌حال کم‌مصرفش شناخته می‌شود که همواره از نظر سرعت پردازشی از رقبا پیشی گرفته‌اند. تراشه‌ی A17 Pro با ادامه‌ی چنین سنتی، افتخار این را داشت که به گفته‌ی اپل سریع‌ترین تراشه‌ای باشد که تا آن‌ زمان در یک گوشی هوشمند به‌کار رفته است. هرچند ناگفته نماند که بنچمارک‌های بررسی سرعت، تا حدودی با اثبات این ادعای اپل، برتری تراشه‌ی A17 Pro را در بین رقبا نشان داده‌اند.

مهرداد عیسی‌لو

بررسی آیفون ۱۵ پرو و ۱۵ پرو مکس؛ پیشرفت میلی‌متری یک فرمول برنده

مطالعه '42

گوشی‌های میزبان این پردازنده، یعنی آیفون ۱۵ پرو و ۱۵ پرو مکس، در بنچمار‌ک‌های متعددی خوش درخشیده‌اند و حتی رکوردهای پردازشی و بهینگی را نیز جابه‌جا کرده‌اند. این برتری تکنولوژیک در مقابل سایر پرچمداران، به اپل اجازه داده است تا محصولاتش را در بازار پر رقابت گوشی‌های هوشمند متمایز کند، به گونه‌ای که می‌تواند پشتیبانی نرم‌افزاری بلندمدت ارائه دهد و هم‌زمان قیمت‌ پریمیوم محصولات خود را توجیه و حفظ کند.

در این مقاله به بررسی جزییات طراحی A17 Pro از دید سخت‌افزاری می‌پردازیم تا دریابیم که چرا این تراشه، مسیری جدید در خانواده‌ی سری «پرو»ی آیفون به وجود آورد.

تراشه‌ی A17 Pro براساس طراحی اپل، توسط شرکت TSMC و بر پایه‌ی فرآیند تولید ۳ نانومتری (N3B) تولید شده است. به‌عنوان اولین عضو از باشگاه تراشه‌های ۳ نانومتری، اپل توانست بیش از ۱۹ میلیارد ترانزیستور را در مساحت کمی بزرگ‌تر از ناخن شست (در حدود ۱۰۲ میلیمتر مربع) قرار دهد. افزودن ۳ میلیارد ترانزیستور بیشتر بر روی این تراشه نسبت‌به تراشه‌ی نسل قبلی A16، سبب ارتقای چشمگیر عملکرد آن شده است.

پیش از شروع بررسی بخش‌های این تراشه، با کمک جدول زیر، مرور سریعی بر ویژگی‌های اصلی A17 Pro خواهیم داشت.

اپل تلاش کرده است تا با ادامه‌ی سنت قبلی در حفظ معماری کلی هسته‌های «بزرگ-کوچک»، ترکیبی شامل دو هسته با عملکرد بالا و چهار هسته‌ی کم‌مصرف را در قالب یک پردازنده‌ی شش هسته‌ای ۶۴ بیتی عرضه کند. درحالی‌که هسته‌های با عملکرد بالا اجرای روان وظایف سنگین را بر عهده دارند، هسته‌های کم‌مصرف برای انجام کارهای پس‌زمینه‌ای که نیاز به پردازش زیاد ندارند، استفاده می‌شوند.

از بین این هسته‌ها، دو هسته با عملکرد بالا و با فرکانس ۳٫۷۸ گیگاهرتز، وظیفه‌ی انجام بارهای پردازشی سنگین را بر عهده دارند. این هسته‌ها با بهبودهای زیادی نسبت‌به نسل‌های پیش، از جمله بهبود در پیش‌بینی شاخه‌ها (در پیش‌بینی دستورات شرطی) و افزایش ظرفیت پردازش برای کدگذاری و کدگشایی، همراه شده‌اند.

به‌دلیل همین بهبودهاست که اپل می‌گوید هسته‌های با کارایی بالا، دست‌کم ۱۰ درصد سریع‌تر از نسل قبلی خود عمل می‌کنند. به کمک این افزایش کارایی، دستگاه‌های مجهز به تراشه‌ی A17 Pro می‌توانند به راحتی کارهای چند وظیفه‌ای (مالتی‌تسکینگ) را انجام دهند و برنامه‌ها را سریع‌تر بارگذاری کنند.

با حافظه‌ی ۸ گیگابایتی، A17 Pro نسبت‌به A16، دو گیگابایت افزایش رم را تجربه می‌کند. این افزایش به تجربه‌ای سریع‌تر و روان‌تر در باز کردن و جابه‌جایی بین برنامه‌ها کمک می‌کند. درحالی‌که گوشی‌های هوشمند اندرویدی همچنان دارای رم بیشتری نسبت‌به آیفون‌ها هستند، اپل معمولاً با حافظه‌ی کمتر، عملکرد بهتری دارد، زیرا توانسته‌ است بهینه‌سازی دقیق‌تری بین سخت‌افزار آیفون و نرم‌افزار iOS برقرار کند.

در بخش حافظه، این تراشه مانند سایر رقبا از معماری چهار گذرگاهی استفاده می‌کند. استفاده از باس چهار کاناله ۱۶ بیتی به جای یک کانال ۶۴ بیتی در تراشه‌های مدرن به‌دلیل مزایای فنی متعددی انجام می‌شود.

یکی از مهم‌ترین دلایل، افزایش پهنای باند حافظه است. باس‌های چندکاناله به پردازنده این امکان را می‌دهند که به‌طور همزمان به چندین کانال حافظه دسترسی داشته باشد و عملیات خواندن و نوشتن را به‌صورت موازی انجام دهد. در مقابل، یک کانال ۶۴ بیتی فقط می‌تواند داده‌ها را به‌ صورت سریالی منتقل کند.

همچنین، طراحی چندکاناله، انعطاف‌پذیری بیشتری را در ساختار حافظه فراهم می‌کند، زیرا استفاده از کانال‌های حافظه بسته به نیاز کاربر ممکن خواهد بود. درنهایت، این طراحی نه‌تنها کارایی حافظه و پردازش داده‌ها را بهبود می‌بخشد، بلکه مصرف انرژی را نیز به حداقل می‌رساند و در مجموع به بهینه‌سازی عملکرد کلی سیستم کمک می‌کند.

بهره‌مندی از پردازنده‌ی گرافیکی جدید یکی دیگر از نکات برجسته‌ی A17 Pro است که از چیزی که اپل آن را «بزرگترین بازطراحی در تاریخ پردازنده‌های گرافیکی اپل» می‌نامد، بهره می‌برد. به ادعای اپل، پردازنده‌ی گرافیکی (GPU) در تراشه‌ی A17 Pro به‌طور کامل بازطراحی شده و از یک GPU شش هسته‌ای بهره می‌برد. این طراحی جدید باعث افزایش ۲۰ درصدی عملکرد شده است و درعین‌حال مصرف انرژی کمتری نسبت‌به نسل قبلی خود دارد. به زبان ساده، پردازنده‌ی گرافیکی A17 Pro کمک می‌کند بازی‌ها و ویدیوها نرم‌تر و با جزئیات بیشتر اجرا شوند.

رهگیری پرتو تنها بخش سخت‌افزاری جدید این تراشه نیست، بلکه واحدهای خاصی نیز برای سایه‌زنی مش (Mesh Shading) در نظر گرفته شده‌اند. در مجموع تعداد ۷۶۸ واحد سایه‌زنی در ۶ گروه موازی ۱۲۸ تایی با یکدیگر همکاری می‌کنند تا تجربه‌ی لذت‌بخشی از گرافیک را برای کاربر به‌ارمغان آوردند. سایه‌زنی مش نیز استفاده‌ی بهینه‌تری از منابع سیستم فراهم می‌کند و فقط بخش‌های ضروری یک صحنه را با جزئیات بالا ایجاد می‌کند، که این باعث بهبود عملکرد و کارایی می‌شود.

میلاد میرکانی

هرآنچه باید درباره رهگیری پرتو، جهش گرافیکی بزرگ بعدی بدانید

مطالعه '8

برای برجسته کردن توانایی‌های A17 Pro در زمینه‌ی گرافیکی، توسعه‌دهندگانی مانند CAPCOM اعلام کردند که GPU این تراشه امکان اجرای بازی‌هایی با کیفیت کنسولی، مانند Resident Evil 4 و Resident Evil Village را بر روی آیفون فراهم کرده است. این امر قدرت بالای پردازنده‌ی گرافیکی A17 Pro را در اجرای بازی‌های سنگین با کیفیت بسیار بالا در دستگاه‌های موبایلی نشان‌ می‌دهد.

به‌عنوان مثال، زمانی که درحال اسکرول صفحه در اینستاگرام هستید، این نرخ باتوجه به سرعت لمس نمایشگر تغییر می‌کند؛ چنین تدابیری به‌منظور کاهش انرژی مصرفی، لازم به‌نظر می‌رسد.

تراشه‌ی A17 Pro بهبودهایی را در پردازشگر سیگنال تصویر (ISP) به‌همراه دارد که شامل موتور فوتونیک جدید و Smart HDR 5 می‌شود. این ویژگی‌ها منجر به بهبود کیفیت عکس و ویدیو در مقایسه با A16 Bionic می‌شوند و تصاویر روشن‌تر، با جزئیات بیشتر و رنگ‌های طبیعی‌تر ارائه می‌دهند.

مبین احمدی

ویژه‌برنامه زومیت: آیفون ۱۵ پرو واقعاً بهترین کنسول بازی دنیا است؟ [تماشا کنید]

مطالعه '1

تراشه‌ی A17 Pro فقط در زمینه‌ی گرافیک برتری ندارد؛ این پردازنده به‌دلیل داشتن موتور عصبی پرسرعتی که توانایی انجام ۳۵ تریلیون عملیات‌برثانیه را دارد، بسیار هوشمند است. این موتور توانمند به الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای انجام کارهایی مثل شناسایی تصاویر، درک گفتار و ایجاد تجربه‌های واقعیت افزوده کمک می‌کند.

این فناوری رمزگشایی یک پروتکل فشرده‌سازی ویدیویی پیشرفته به‌شمار می‌رود و با هدف افزایش کیفیت ویدیویی در کنار مصرف کمتر داده توسعه یافته است. این فناوری درنهایت سبب روان‌تر شدن استریم‌ها، افزایش کیفیت‌ تماس‌های ویدیویی و بهینه‌تر شدن استفاده از طرح‌های داده‌ی موبایل می‌شود.

به گفته‌ی اپل، واحد پردازش عصبی این تراشه که برخی از کارهای هوش مصنوعی مانند تبدیل گفتار به متن را انجام می‌دهد، تا دو برابر سریع‌تر از نسل قبل است. این افزایش سرعت می‌تواند وظایف بیشتری را که به یادگیری ماشین نیاز دارند، در خود دستگاه پردازش کرده و از ارسال داده‌های شخصی به فضای ابری جلوگیری کند.

سایر قابلیت‌های موتور عصبی شامل وظایفی همچون تشخیص تصویر، پردازش زبان طبیعی و برنامه‌های واقعیت افزوده می‌شود. برای کاربران، این بهبودها به معنای عملکرد بهتر دوربین، تعاملات بهبود یافته با سیری و تجربه‌های جذاب‌تر در محیط‌های واقعیت افزوده است. به عبارتی دیگر، A17 Pro تنها یک تراشه نیست، بلکه به عنوان یک کاتالیزور برای نوآوری در اکوسیستم اپل عمل می‌کند.

مرجان شیخی

اپل اینتلیجنس؛ تمام قابلیت‌های هوش مصنوعی آیفون، آیپد و مک

مطالعه '14

با معرفی پورت USB-C در سری جدید آیفون ۱۵، اپل تصمیم گرفت از USB 3 در تراشه‌ی A17 Pro پشتیبانی کند. برای اولین‌بار، یک کنترلر USB جدید به این تراشه اضافه شد که امکان دستیابی به سرعت‌های استاندارد USB 3 را فراهم می‌کند. اپل اعلام کرد که سرعت انتقال اطلاعات با USB 3 تا ۲۰ برابر سریع‌تر از USB 2 خواهد بود و می‌تواند به سرعتی تا ۱۰ گیگابایت بر ثانیه دست یابد. دستیابی به چنین سرعتی در مواردی مانند انتقال ویدئو به لپ‌تاپ یا فیلم‌برداری با کیفیت 4K و ۶۰ فریم‌برثانیه که روی یک حافظه‌ی خارجی متصل ذخیره می‌شود، مفید است.

سرعت جدید ثبت شده، حدود ۲۰ برابر سریع‌تر از سرعت ۴۸۰ مگابیت‌برثانیه در درگاه USB-C آیفون ۱۵ با تراشه‌ی A16 است. البته این سرعت با سرعت پورت لایتنینگ در آیفون ۱۴ و مدل‌های قبلی مشابه است. به‌نظر می‌رسد که آیپد مینی با تراشه‌ی A15 و پورتUSB 3.1 با سرعت ۵ گیگابیت‌برثانیه، بسیار سریع‌تر از آیفون ۱۵ با تراشه A16 باشد. بنابراین محدودیت سرعت در آیفون ۱۵ ممکن است به صورت مصنوعی ایجاد شده باشد.

مبین احمدی

آیفون سرانجام با لایتنینگ خداحافظی کرد؛ USB-C چه مزایایی دارد؟

مطالعه '5

در این بخش به مقایسه‌ی عددی دو تراشه‌ی A17 Pro و A16 می‌پردازیم. هدف از این مقایسه، تحلیل عملکردی تراشه‌ی A17 Pro با توجه به ویژگی‌های سخت‌افزاری است. در هر بخش تلاش می‌کنیم ضمن تحلیل عملکرد، دلیل برتری سخت‌افزاری را نیز مورد بررسی قرار دهیم.

پیش‌از مقایسه، لازم است جدول بنچمارک‌ها را مرور کنیم:

نخست از توان محاسباتی پردازنده‌ی گرافیکی آغاز می‌کنیم. با وجود یک هسته‌ی گرافیکی و ۱۲۸ واحد سایه‌زن بیشتر، انتظار می‌رفت که بنچمارک گرافیکی تراشه‌ی A17 Pro در حدود ۲۳ درصد بهتر از نسل قبلی خود باشد. به‌علاوه، از لحاظ توان خام محاسباتی، تراشه‌ی جدید اپل ۱۹ درصد سریع‌تر عمل می‌کند و به رقم شگفت‌انگیز ۲۱۴۷٫۲ گیگافلاپس رسیده است.

در تحلیل نتایج GFXBench، استفاده از یک هسته‌ی اضافه سبب می‌شود تا پردازنده‌ی گرافیکی عملکرد روان‌تری در رندر کردن صحنه‌ها داشته باشد. در سایر آزمون‌ها نیز مانند 3DMark، تراشه‌ی A17 Pro حدود ۲۳ درصد سریع‌تر از A16 Bionic عمل کرده است.

برای مقایسه‌ی دقیق‌تر پا را از حوزه‌ی موبایلی فراتر می‌گذاریم و این تراشه را با تراشه‌ی M1 اپل با ۸ هسته و فرکانس ۳۲۰۰ مگاهرتز، مقایسه می‌کنیم. در پردازش‌های تک‌هسته‌ای، A17 Pro در حدود ۱۹ درصد سریع‌تر از M1 (با امتیاز ۲۲۱۸) عمل می‌کند، که نشان‌دهنده‌ی عملکرد قوی‌تر آن در وظایف تک‌هسته‌ای است.

در نهایت، در زمینه‌ی بازدهی مصرف انرژی، تراشه‌ی جدید A17 Pro مشخصاً عملکرد مناسبی دارد و به‌ازای هر آمپرساعت از ذخیره‌ی انرژی باتری، ۵ دقیقه بیشتر نسبت‌به A16 شارژدهی می‌کند. این معیار برای تراشه A17 Pro برای گوشی آیفون ۱۶ پرو مکس محاسبه شده است. اگر مبنای قیاس را به آیفون ۱۶ پرو تعییر دهیم (با سایز نمایشگر کوچکتر)، به رقم باورنکردنی ۲۹۱ دقیقه به‌ازای هر آمپرساعت می‌رسیم که نشان از عملکرد برتر این نسل از تراشه موبایلی اپل دارد.

اپل به کمک نرخ نوسازی متغیر نمایشگر، از این ویژگی پرمصرف فقط زمانی استفاده می‌کند که محتوای نمایشگر درحال جابه‌جایی است؛ مانند زمان‌هایی که در اینستاگرام اسکرول می‌کنید. در سایر زمان‌ها که تصویر روی نمایشگر تغییر نمی‌کند، این نرخ تا ۱۰ هرتز هم کاهش می‌یابد.

انتظار می‌رفت میزان مصرف باتری با افزایش نرخ نوسازی نمایشگر به ۱۲۰ هرتز، تاحدودی زیادتر شود، اما بهینه‌سازی‌های اپل در مدیریت نرخ متغیر، مانع از افزایش در مصرف انرژی این تراشه شد.

با معرفی A17 Pro، اپل همچنان تلاش دارد تا مرزهای عملکرد گوشی‌های هوشمند را جابه‌جا کند. ترکیب برنده‌ی فرآیند تولید پیشرفته، افزایش تعداد ترانزیستورها و پیکربندی بهینه‌ی CPU در این تراشه منجر به سرعت و کارایی بی‌نظیر شده است. این تراشه که در قلب آیفون ۱۵ پرو و پرو مکس جای دارد، استاندارد جدیدی برای گوشی‌های پرچمدار ایجاد کرده و جایگاه اپل را به‌عنوان یکی از پیشگامان صنعت تقویت می‌کند.

تلاش‌های اپل برای دستیابی به برتری در بازار تراشه ‌های موبایلی، منجر به توسعه‌ی تراشه‌ای برای آیفون‌ها شده که مرزهای توانایی‌های محاسباتی در دستگاه‌های موبایل را به جلو براند. با ادامه‌ی تکامل طراحی تراشه‌های اپل و ادغام قابلیت‌های بیشتر در این قطعه‌ی سیلیکونی، می‌توان انتظار داشت که در سال‌های آینده، شاهد پیشرفت‌های قابل توجه بیشتری باشیم.