همه‌چیز درباره A18 Pro؛ سلطان پردازش‌های تک‌هسته‌ای موبایل

اپل در رویداد «It’s Glowtime» که در اواخر شهریور برگزار شد، سری ۱۶ آیفون پرو را با تراشه‌ی جدید A18 Pro معرفی کرد. این برای نخستین بار بود که اپل سرعت فرکانس تراشه‌‌ی سری A را از مرز ۴ گیگاهرتز فراتر برد. اما اپل صرفا به‌خاطر افزایش سرعت کلاک، تراشه‌ی A18 Pro را «سریع‌ترین پردازنده در هر گوشی هوشمند» توصیف نکرد.

مبین احمدی

آیفون ۱۶ پرو و آیفون ۱۶ پرو مکس رونمایی شدند؛ بازگشت دوقلوها با نمایشگر بزرگ‌تر و دکمه جدید

مطالعه '8

جدیدترین تراشه‌ی اپل که شامل پردازنده‌های اصلی، گرافیکی، عصبی، ماژول‌های رم و بخش‌ها ارتباطی است، توانسته در زمینه‌های مختلفی رکورد سریع‌ترین پردازنده را در بین سایر محصولات اپل به خود اختصاص دهد.

علاوه‌بر واحد پردازشی، اپل ادعا دارد تراشه‌ی A18 Pro بهبود چشمگیری نسبت‌به نسل قبلی در پردازش‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین ایجاد می‌کند. بااینکه هر دو تراشه‌ی A18 و A18 Pro از موتور عصبی مشابهی استفاده می‌کنند که برای انجام کارهای هوش مصنوعی به کار می‌رود، تفاوت اصلی بین آن‌ها در تعداد هسته‌های گرافیکی است که A18 Pro را برای پردازش‌های سنگین گرافیکی و بازی‌های پیچیده‌، مناسب‌تر می‌کند.

پیش از شروع به تحلیل عمیق این تراشه، در جدول زیر، ویژگی‌های A18 Pro را با A17 Pro و A18 مقایسه می‌کنیم.

شرکت TSMC پس از معرفی فناوری N3 و توسعه‌ی تراشه‌ی A17 Pro به عنوان نخستین تراشه‌ی ۳ نانومتری، فناوری‌های N3E و N3P را به‌منظور بهبود عملکرد، قدرت و تراکم، به‌عنوان نسل دوم معرفی کرد.

تراشه‌ی A18 Pro، نخستین تراشه‌ای است که بر پایه‌ی فرآیند N3E تولید شده است. به‌گفته‌ی TSMC، فرآیند N3P نسبت به نسل‌های قبلی هزینه‌ی بالاتری دارد و بازده‌ی تولید آن نیز کمتر است، اما در عین حال این لیتوگرافی مشکلات کمتری در توزیع حرارت تراشه‌‌ها ایجاد می‌کند.

با بررسی تصاویر A18 و A18 Pro می‌توان دید که اگرچه هر دو تراشه‌ی اپل براساس فناوری ۳ نانومتری TSMC تولید شده‌اند، تفاوت‌های قابل‌توجهی با یکدیگر دارند. TSMC از تکنولوژی InFO PoP (بسته‌بندی فن‌آوت یکپارچه) بهره می‌برد که در آن حافظه‌های DRAM به‌طور مستقیم روی تراشه‌‌ی اصلی قرار می‌گیرند. این فناوری با استفاده از لایه‌های بازتوزیع با چگالی بالا (RDL) و اتصال‌ طبقاتی به تراشه‌ی اصلی به کاهش ابعاد نهایی بورد کمک می‌کند و همچنین موجب بهبود عملکرد حرارتی و الکتریکی آن می‌شود. در شکل زیر به صورت شماتیک، این شیوه‌ی بسته‌بندی نمایش داده شده است:

TSMC

تحلیل عمیق‌تر از ساختار تراشه‌ی A18 Pro نشان می‌دهد که این تراشه، تعداد ترانزیستور بیشتری نسبت به نسخه‌ی معمولی A18 دارد. در حالی که تراشه‌ی A17 Pro در حدود ۱۹ میلیارد ترانزیستور را در خود جای داده بود، انتظار می‌رود که اپل تعداد ترانزیستورهای تراشه‌ی جدید را به بیش از ۲۰ میلیارد افزایش داده باشد. برای مقایسه، یک پردازنده‌ی مدرن لپ‌تاپ از نسل ۱۳ و ۱۴ اینتل، (Raptor Lake)، حدود ۲۶ میلیارد و پردازنده‌ی گرافیکی Nvidia GeForce RTX 4090 که یکی از بهترین‌ها در دسکتاپ‌های گیمینگ است، حدود ۷۴ میلیارد ترانزیستور دارد.

مهرداد عیسی‌لو

رپتورلیک اینتل معرفی شد؛ پردازنده‌‌های نسل ۱۳ با ۴۱ درصد عملکرد چندهسته‌ای بهتر ۲۸ مهر عرضه می‌شوند

مطالعه '8

در فرآیندهای تولید جدید، معمولاً به‌جای افزایش چشمگیر عملکرد، بهبودهایی در پایداری و مصرف انرژی حاصل می‌شود. از این رو، احتمال می‌دهیم که اپل علاوه‌بر افزایش سرعت پردازنده، از این فناوری برای اضافه کردن قابلیت‌های جدید به تراشه‌های خود نیز بهره برده باشد. گفته می‌شود تراشه‌هایی که با این فرآیند ساخته می‌شوند، در حدود ۵ درصد سریع‌تر و از نظر مصرف انرژی، تا ۱۰ درصد بهینه‌تر از فرآیند ساخت تراشه‌ی A17 Pro هستند.

این‌طور که پیداست، اپل تمامی ظرفیت فناوری ساخت ۲ نانومتری TSMC را برای تراشه‌های A19 رزرو کرده باشد. بااین‌حال، تحلیلگران معتقدند که اپل تنها مدل‌های Pro آیفون ۱۷ را با تراشه‌های ۲ نانومتری عرضه خواهد کرد، زیرا TSMC در تولید انبوه این فناوری با چالش‌هایی در زمینه‌ی بازدهی مواجه شده است.

تراشه‌‌ی A18 Pro اپل با معماری ترکیبی شش هسته‌ای شامل دو هسته‌ی پردازشی پرقدرت و چهار هسته‌ی کم‌مصرف طراحی شده که هسته‌های پرقدرت برای اجرای وظایف سنگین به کار می‌روند و نسبت به نسل قبلی، سرعت کلاک و توان پردازشی آن‌ها افزایش یافته است. براساس گزارش‌ها، اپل در ابتدا قصد داشت دو هسته از پردازنده‌ی A18 Pro را با فرکانس ۴٫۹۵ گیگاهرتز تنظیم کند، اما به دلیل محدودیت‌های مرتبط با مدیریت گرما و مصرف انرژی، این طرح تغییر کرد. درنهایت، سرعت کلاک به ۴٫۰۵ گیگاهرتز کاهش یافت که البته همچنان با پردازنده‌های قدرتمندی مانند اسنپدراگون ۸ نسل ۴ قابل قیاس می‌باشد.

از سوی دیگر، اپل بهینگی مصرف انرژی را به عنوان یکی از جنبه‌های کلیدی پردازنده‌ی A18 Pro معرفی می‌کند. اپل سال‌هاست در ارائه‌ی تکنیک‌های مدیریت انرژی موفق ظاهر می‌شود. علاوه‌براین، استفاده از فناوری ۳ نانومتری باعث می‌شود دستگاه‌های مجهز به این تراشه، بدون کاهش عملکرد، عمر باتری طولانی‌تری داشته باشند. اپل همچنین اعلام کرد که طراحی حرارتی جدید آیفون ۱۶، حرارت را به‌صورت موثرتری، به‌ویژه در زمان اجرای بازی‌های سنگین، از تراشه خارج می‌کند.

این قابلیت‌ها در مدل معمولی آیفون وجود ندارد و مختص مدل‌های پرو است. علاوه‌براین، اپل ادعا می‌کند که سرعت انکودکردن ویدئو در A18 Pro دو برابر شده و سرعت انتقال داده از طریق USB3 نیز سریع‌تر شده است.

قبل از پایان بررسی بخش پردازنده، این نکته را نیز اضافه کنیم که با این تراشه، اپل به معماری نسل نهم تراشه‌ی آرم (ARMv9) مهاجرت کرد. پیشتر دیده بودیم که کوالکام از این نسل در اسنپدراگون ۸ نسل ۳ بهره برده بود. نسخه‌ی ARMv9-A مجموعه‌ای از بهبودها و افزونه‌ها برای معماری ARMv8-A است که ویژگی‌هایی شامل تسریع عملکرد پردازش داده‌های بزرگ، بهبود پهنای باند را می‌بخشد و عملکرد بهینه‌ی نرم‌افزارها را به ارمغان می‌آورد.

یاشار فتحعلی زاده

هسته‌های جدید آرم به بهبود ۳۰ درصدی عملکرد تراشه‌های نسل بعدی کمک می‌کنند

مطالعه '6

تراشه‌ی A18 Pro اپل با بهبودهای جزیی در بخش پردازنده‌ی گرافیکی نسبت‌به نسل قبلی، عملکرد گرافیکی بهتری را ارائه می‌دهد. عامل اصلی این بهبود، افزایش فرکانس کلاک است که توان پردازشی این پردازنده را ۳ درصد افزایش داده تا به رقم ۲۲۲۷٫۲ گیگافلاپس برسد. به گفته‌ی اپل، این ارتقاء سبب می‌شود صحنه‌ها روان‌تر رندر شوند تا پشتیبانی بیشتری از فناوری‌های واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) فراهم شود.

به‌علاوه، نسخه‌های پرو آیفون ۱۶ در بخش GPU، از توانایی‌های بالایی در شتابدهی سخت‌افزاری در رهگیری پرتو (Ray Tracing) برخوردارند (در حدود دو برابر سریع‌تر) که آن را به گزینه‌ای مناسب نه تنها در رندرینگ صحنه‌های پرجزییات بازی‌های سنگین، بلکه برای برای پخش ویدئوهای باوضوح بالا تبدیل کرده است.

دلیل اصلی افزایش سرعت موتور رهگیری پرتو، مهاجرت از فناوری نسخه‌ی هشتم به نسخه‌ی ARMv9 بوده است که پیشتر توضیح داده شد. مجموع این پیشرفت‌ها باعث شده است تا تمامی بازی‌های iOS که در سال‌های ۱۴۰۳ و ۱۴۰۴ منتشر می‌شوند، به راحتی با این پردازنده‌ی گرافیکی اجرا شوند.

میلاد میرکانی

هرآنچه باید درباره رهگیری پرتو، جهش گرافیکی بزرگ بعدی بدانید

مطالعه '8

در رویداد رونمایی از گوشی‌های خانواده‌ی آیفون ۱۶، اپل بازی کنسولی Death Stranding را به عنوان نمونه‌ای از بازی‌هایی که A18 Pro می‌تواند اجرا کند، نمایش داد. اپل همچنین ادعا می‌کند که پردازنده‌ی گرافیکی ۶ هسته‌ای A18 Pro، با ارائه‌ی نرخ فریم بالاتر و کیفیت بصری بهتر، جذابیت خاصی در بازی‌های AAA برای گیمرها ایجاد خواهد کرد.

پردازنده‌ی گرافیکی A18 Pro به معماری سطح دسکتاپ نزدیک شده و به‌گفته‌ی اپل، در مقایسه با نسل قبلی خود، حدود ۲۰ درصد سریع‌تر شده است. نتایج بنچ‌مارک‌های زومیت که در ادامه خواهید دید، این ادعا را تاحدودی تایید می کند.

علاوه‌بر بهبود عملکرد گرافیکی، A18 Pro با بهره‌مندی از واحد پردازش تصویری (ISP) جدید، سرعت پردازشی داده‌های تصویری و کدگذاری ویدئو را به‌طرز چشمگیری افزایش می‌دهد. این بخش از پردازش در A18 Pro حدود دو برابر سریع‌تر از A17 Pro عمل می‌کند و تأثیر مثبتی بر کیفیت و سرعت پردازش تصاویر و ویدئوها دارد. به کمک این افزایش سرعت، کاربران می‌توانند ویدیوهایی با نرخ ۱۲۰ فریم‌برثانیه و وضوح 4K و یا با وضوح HDR یا 8K با نرخ ۲۴ فریم‌برثانیه ضبط کنند.

در نهایت، تراشه‌ی A18 Pro حین پردازش‌های سنگین حدود ۱۰ وات برق مصرف می‌کند، درحالی‌که میانگین مصرف مداوم آن حدود ۴ وات است. بخش پردازنده‌ی گرافیکی نیز تقریبا نیمی از این توان را به خود اختصاص می‌دهد که نشان از بهینگی مصرف انرژی این بخش از تراشه دارد.

تراشه‌ی A18 Pro اپل به‌طور ویژه برای عملکرد بهینه در زمینه‌ی هوش مصنوعی و یادگیری ماشین بازطراحی شده است. به‌روزرسانی‌های موتور عصبی در این تراشه‌، امکان اجرای وظایف پیچیده‌ی هوش مصنوعی، مانند پردازش تصویر و ترجمه‌ی زنده‌ی زبان، و تحلیل بلادرنگ داده‌ها را با کارایی و سرعت بیشتری فراهم می‌کند.

زیرسیستم محاسبات هوش مصنوعی در A18 Pro بر روی موتور عصبی ۱۶ هسته‌ای پیاده‌سازی شده است که توانایی انجام ۳۵ تریلیون عملیات‌برثانیه (مشابه با A17 Pro) را دارد. این تراشه همچنین شامل شتاب‌دهنده‌های یادگیری ماشین نسل بعدی بوده که به‌طور ویژه برای بهبود و تسریع عملکرد هوش مصنوعی طراحی شده‌اند؛ اپل جزییاتی در مورد چگونگی این عملکرد ارائه نداده‌ است.

آیفون‌های سال ۲۰۲۴ اولین مدل‌هایی خواهند بود که نه تنها از «هوش اپل» (Apple Intelligence) در تمام مدل‌ها پشتیبانی می‌کنند، بلکه برای دریافت نسخه‌های پیشرفته‌تر هوش مصنوعی مبتنی بر مدل‌های بزرگ زبانی نیز آماده هستند. این ارتقا به معنای حرکت از مدل‌ زبانی بزرگ ۳ میلیارد پارامتری به مدل ۷ میلیارد پارامتری است که توانایی‌های پردازش زبانی بیشتری ارائه می‌دهد. این پیشرفت‌ها می‌تواند کاربردهای نوین‌تری از هوش مصنوعی را در آیفون‌ها امکان‌پذیر کند که به زودی با انتشار iOS 18.1 شاهد آن خواهیم بود.

برای ارزیابی عملکرد تراشه‌ی A18 Pro، از چندین بنچمارک استفاده می‌کنیم که به طور خلاصه در جدول زیر گزارش کرده‌ایم. برای داشتن دید بهتری نسبت به عملکرد A18 Pro، اعداد مربوط به A18 و A17 Pro را نیز در مقایسه وارد شده‌اند.

به عنوان اولین تست، گیگ‌بنچ ۶ را بررسی می‌کنیم که به‌طور خاص عملکرد CPU را تحلیل می‌کند. نتایج این تست شامل دو امتیاز تک‌هسته‌ای و چند‌هسته‌ای می‌شود. با توجه به امتیازات به دست آمده در تست‌های تک‌هسته‌ای و چندهسته‌ای، تراشه‌ی A18 Pro به ترتیب ۳ و ۴٫۷ درصد برتری را نسبت به تراشه‌ی A18 نشان می‌دهد. هر دو امتیاز نشان‌دهنده‌ی اختلاف ناچیز این دو تراشه‌ی هم‌رده در هر دو نوع پردازش است. می‌توان گفت دو تراشه‌ی رونمایی شده‌ی ۲۰۲۴ اپل، تفاوت چندانی در زمینه‌ی قدرت پردازشی ندارند.

در مقایسه‌ با نسل پیشین، تراشه‌ی A18 Pro تقریبا ۲۰ درصد در هر دو نوع پردازش تک و چندهسته‌ای عملکرد بهتری نشان می‌دهد. درنهایت، این اعداد تاکیدی بر بهبود کارکرد پردازشی هسته‌های این تراشه نسبت به نسل پیشین است.

با در نظر گرفتن این امتیازات، می‌توان نتیجه گرفت که تراشه‌ی A18 Pro از نظر عملکرد تک‌هسته‌ای، در تمام گروه‌های دسکتاپ، لپ‌تاپ و موبایل، عنوان سریع‌ترین پردازنده‌ی اپل تا امروز را به ارث می‌برد.

اما هنگامی که بررسی‌ها به عملکرد چند‌هسته‌ای می‌رسد، عملکرد این پردازنده‌ی ۶ هسته‌ای به لپ‌تاپ‌های چهار سال پیش بیشتر شباهت دارد تا نمونه‌های جدیدتر. به عنوان مثال، در بحث امتیازات چند هسته‌ای، M3 Max با امتیاز ۱۹,۰۰۰ دیگر جایی برای قیاس باقی نمی‌گذارد. در سایر مقایسه‌ها می‌توان به قطعیت گفت که آیفون ۱۶ پرو از نظر حافظه، عملکرد GPU و عملکرد چند‌هسته‌ای مشابه مک‌بوک‌ایر با تراشه‌ی M1 است.

در ادامه، بنچمارک GFXBench که برای ارزیابی عملکرد گرافیکی در بازی‌ها به کار می‌رود، استفاده شد. نتایج این تست نشان داد که تراشه‌ی A18 میانگین ۶۱ فریم‌برثانیه را در تست‌ Aztec Ruins Onscreen به دست می‌آورد. در مقابل، تراشه‌ی A18 Pro امتیاز ۷۰ فریم‌برثانیه را به نام خود ثبت کرد. این نتایج نشان‌دهنده‌ی برتری A18 Pro در اجرای وظایف گرافیکی پیچیده است. برای مقایسه‌ی بیشتر، A17 Pro میانگین ۴۶٫۸ فریم‌برثانیه را ثبت کرده بود. طبق انتظار، تراشه‌های امسال برتری محسوسی نسبت به تراشه‌های سال ۲۰۲۳ دارند. این برتری به وضوح در امتیاز مربوط به توان محاسباتی GPU نیز مشاهده می‌شود.

اعداد ارائه شده در بنچمارک Geekbench 6 AI، ادعای اپل در بهبود واحد هوش مصنوعی تراشه‌اش را تایید می‌کند. در عین ثابت ماندن تعداد اعمال قابل انجام در این موتور عصبی (۳۵ تریلیون عملیات‌برثانیه) نسبت‌به نسل قبل، تراشه‌ی A18 Pro در دقت تک‌حسابی، حدود ۱۰درصد از A18 و حدود ۱۴درصد از A17 Pro بهتر عمل می‌کند. در همین تست، تراشه‌ی A18 حدود ۶درصد عملکرد بهتری از A17 Pro دارد. اما در دقت نیم‌حسابی و امتیاز کوانتیزه، شاهد عملکرد اندکی بهتر A18 نسبت‌به مدل پرو هستیم؛ البته فقط در حدود چند صدم درصد که قابل‌توجه نیست. این‌درحالی‌ است که تفاوت عملکرد A18 Pro در این دو بخش نسبت‌به نسل قبل به‌ترتیب حدود ۲۳درصد و ۲۶درصد بهبود یافته است.

هوشیار ذوالفقارنسب

نبرد تراشه‌‌ای گوشی‌های پرچم‌دار ۲۰۲۴؛ برنده کدام است؟

مطالعه '18

البته باید گفته شود که ظرفیت باتری در سری آیفون‌های جدید به مقدار محدودی افزایش یافته است. وجود زیرساخت گرافیتی در این تراشه نیز تا حدی کمک می‌کند تا دمای آن در محدوده‌ی مطمئنی باقی بماند و عملکرد بالای پردازنده نیز برای مدت طولانی‌تری نسبت به نسل قبلی حفظ شود.

تراشه‌ی A18 Pro در مقایسه با سریع‌ترین تراشه‌های تولید‌شده برای اندروید، عملکرد بهتری دارد، هرچند در بخش گرافیک، تراشه‌های جدید کوالکام دست بالاتر را دارند. اما اگر A18 Pro را با نسل پیش مقایسه کنیم، کمتر از انتظاری که از اپل می‌رود، ظاهر شده است.

با توجه به نیازهای امروز کاربران، عملکرد پردازنده‌ی A18 Pro به گونه‌ای است که به نظر می‌رسد هنوز چند قدم جلوتر از رقبای عرضه شده تا به امروز باشد. به طور کلی، تراشه‌ی A18 Pro در تمام بخش‌ها شامل CPU، GPU و موتور عصبی بهبودهایی (هر چند جزیی) در عملکرد ارائه می‌دهد.

تمام این بهبودها در کنار هم باعث می‌شود که این تراشه در گوشی‌های جدید اپل تجربه‌ی بهتری نسبت‌به مدل‌های قبلی ارائه دهد و در سناریوهای واقعی، بسیار سریع و روان ظاهر شود. باید دید که این تراشه طی ما‌های آینده و با عرضه‌ی قابلیت‌های هوش مصنوعی، چگونه انتظارات کاربران را به سطح جدیدی ارتقا می‌دهد.