پردازنده مرکزی، قلب تپنده گوشی شما

علاقه‌مندان به فناوری همواره دوست دارند در مورد قدرت پردازش تراشه‌های گوشی‌های هوشمند تحقیق کنند و بیشتر بدانند. در این مقاله به موضوع انواع تراشه‌های گوشی های هوشمند و نحوه‌ی عملکرد آن‌ها خواهیم پرداخت و تلاش خواهیم کرد تا برای مخاطبین ناآشنا با این حوزه، جزئیات تراشه‌های مدرن گوشی‌های هوشمند را با کمترین پیچیدگی فنی توضیح دهیم.

با روی کار آمدن گوشی‌های هوشمند، پردازنده مرکزی موبایل یا SoC (اختصار یافته System on Chip) به یک موضوع بسیار داغ در خرید کاربران قرار تبدیل شده است. پردازنده مرکزی قلب تپنده دستگاه‌های هوشمند است و همه گوشی‌های هوشمند برای عملکرد درست به آن نیاز دارند. پردازنده های مرکزی در دستگاه‌های الکترونیکی قطعات بسیار مهمی هستند که وظیفه انجام محاسبات ریاضیاتی و پردازش‌های گرافیکی دستگاه را بر عهده دارد.

موبایل‌های هوشمند ترکیبی از سخت افزار و نرم افزار هستند. در میان سخت افزارها اصلی‌ترین قطعه که وظیفه پردازش تمامی داده‌های ورودی و تولید یک داده خروجی مناسب را بر عهده دارد پردازنده مرکزی (Phone Processor) است. یک پردازنده می‌تواند سبب افزایش سرعت عملکرد موبایل شود و در اجرای برنامه‌های گرافیکی و بازی‌های ویدیویی که برای موبایل ساخته می‌شوند تاثیر مستقیم داشته باشد.

پردازنده مرکزی موبایل یا SoC چیست؟

SoC مخفف system-on-a-chip (به معنی سیستم بر روی یک تراشه) است و همان‌طور که از نام آن پیداست، SoC یک سیستم پردازش کامل است که در یک بسته واحد قرار دارد. این یک بسته پردازنده واحد نیست، در عوض یک SoC شامل چندین بخش پردازش، حافظه، مودم و سایر قطعات ضروری است که با هم در یک تراشه منفرد ساخته شده و روی برد مدار لحیم شده‌اند.

پردازنده مرکزی موبایل که با نام چیپست نیز شناخته می‌شود تمامی فرایندهایی را که در موبایل انجام می‌شود کنترل می‌کند و این اطمینان را به وجود می‌آورد که تمامی این فرایندها به درستی عمل خواهند کرد. می‌توان چیپست موبایل را با مغز انسان در بدن او مقایسه کرد. تمامی فعالیت‌هایی که شما در گوشی خود انجام می‌دهید مستقیما از پردازنده مرکزی فرمان می‌برند و ابتدا به این قطعه ارسال می‌شوند. این فعالیت‌ها سپس تبدیل به نمودهای تصویری می‌شوند و شما می‌توانید با گوشی خود به همراه رابط بصری آن کار کنید.

در صورت هرگونه دریافت خدمات در خصوص گارانتی موبایل با سپهر تعامل سرویس به شماره 02188300000 تماس بگیرید.

ترکیب چندین جزء در یک تراشه‌ی واحد باعث صرفه‌جویی در فضا، هزینه و مصرف انرژی می‌شود. اساساً تراشه، مغز گوشی هوشمند شماست که همه چیز را از سیستم‌عامل اندروید گرفته تا تشخیص زمان فشار دادن دکمه خاموش را کنترل می‌کند. تراشه‌ها به اجزای دیگری مانند دوربین، نمایشگر، رم، حافظه فلش و موارد دیگر نیز متصل هستند.

لیست زیر شامل رایج‌ترین اجزایی است که در یک سیستم روی یک تراشه گوشی هوشمند خواهید یافت. در ادامه این مقاله به چند مورد از مهم‌ترین آنها خواهیم پرداخت.

• واحد پردازش مرکزی (CPU): مرکز تراشه است و اکثر کدها را برای سیستم‌عامل اندروید و بیشتر برنامه‌های شما اجرا می‌کند.
• واحد پردازش گرافیک (GPU): وظایف مربوط به گرافیک، مانند تجسم رابط کاربری یک برنامه و بازی‌های دوبعدی و سه‌بعدی را انجام می‌دهد.
• واحد پردازش تصویر (ISP): داده‌های دوربین گوشی را به فایل‌های تصویری و ویدئویی تبدیل می‌کند.
• پردازشگر سیگنال دیجیتال (DSP): عملکردهای ریاضی فشرده‌تری را نسبت به CPU انجام می‌دهد، مانند فشرده‌سازی فایل‌های موسیقی و تجزیه‌وتحلیل داده‌های حسگر ژیروسکوپ.
• واحد پردازش عصبی (NPU): درگوشی‌های هوشمند پیشرفته برای تسریع وظایف یادگیری ماشینی (AI) استفاده می‌شود. این وظایف شامل تشخیص صدا و تقسیم‌بندی اشیای دوربین است.
• رمزگذاری و رمزگشایی ویدیو: تبدیل بهینه فایل‌ها و فرمت‌های و ویدئویی را انجام می‌دهد.
• مودم: سیگنال‌های بی‌سیم را به داده‌هایی تبدیل می‌کند که تلفن شما می‌فهمد و قطعات آن شامل مودم‌های 4G LTE, 5G, WiFi و بلوتوث است.

در نهایت، نکته‌ای که در مورد تراشه‌ها اهمیت دارد فرایند تولید آن‌هاست. عدد نانومتر، شاخصی مهم برای طبقه‌بندی تراشه محسوب می‌شود. هرچه اندازه نانومتر کوچک‌تر باشد، سیم‌کشی داخلی تراشه کوچک‌تر بوده و این برای بهره‌وری انرژی و اندازه منطقه سیلیکونی بهتر خواهد بود. اگرچه روش‌های مختلفی برای تولید وجود دارد و این می‌تواند مقایسه را دشوار کند. در زمان نگارش این مقاله، 5 نانومتر کوچک‌ترین فرایند تولیدی است که در تراشه‌های گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شود

پردازنده مرکزی موبایل چگونه کار می‌کند؟

فرض کنید که شما چند عکس را در اپلیکیشن موبایل خود باز می‌کنید. این فعالیت توسط پردازنده مرکزی ثبت می‌شود و اطلاعات آن در حافظه دستگاه شما ذخیره می‌گردد. از این بخش به عنوان فاز Fetching یا فاز رفت و آمد یاد می‌شود. این عملیات سپس به اعداد صفر و یک ترجمه می‌شود که این فاز را با نام Decoding می‌شناسند. این دستورالعمل‌ها اکنون به زبانی هستند که گوشی شما آن را می‌فهمد و آماده رسیدن به فاز اجرای نهایی یا Execution است.

پردازنده مرکزی اعداد صفر و یک را تبدیل می‌کند و شما می‌توانید عکس خود را در موبایل باز کرده و ببینید. سپس دستورالعمل‌های اجرا شده در حافظه رجیستری موبایل ثبت می‌شوند که به آن فاز ذخیره‌سازی یا Storage گفته می‌شود و در نهایت این فرایند مجددا تکرار می‌گردد.

عوامل تاثیرگذار بر سرعت پردازش پردازنده مرکزی

سرعت پردازش در پردازنده مرکزی به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد که یکی از آن‌ها تعداد هسته‌های پردازنده است. فاکتور دوم سرعت کلاک یا Clock Speed است که یک جنبه مهم دیگر در سرعت پردازش نهایی محسوب می‌شود. پردازنده‌هایی که دارای سرعت Clock پایینی هستند و یا در آن‌ها از هسته‌های پردازشی کمتری استفاده شده در مقایسه با پردازنده‌هایی که سرعت کلاک بالا و هسته‌های بیشتری دارند سرعت کمتری خواهند داشت. می‌توان چنین نتیجه گرفت؛ فعالیت‌هایی که در گوشی‌های ارزان‌تر انجام می‌شود پردازش ضعیف‌تر و سرعت پایین‌تری دارند و پردازش در گوشی‌های گران قیمت‌تر که پردازنده مرکزی و دیگر فاکتورهای بهتری در خود جای داده به مراتب سریع‌تر است.

Clock Speed یا سرعت کلاک چیست؟

Clock Speed یا سرعت کلاک در پردازنده های مرکزی موبایل های هوشمند نشان‌دهنده قابلیت پردازنده در تعداد اجرائیات یک فرایند در هر ثانیه است. برای مثال پردازنده‌ای که دارای سرعت کلاک 1 گیگاهرتز (1 GHZ) باشد می‌تواند در هر ثانیه یک میلیارد دستورالعمل را پردازش کند. به صورت کلی می‌توان چنین گفت که هرچه سرعت کلاک یک پردازنده بیشتر باشد، سرعت پردازش موبایل بالاتر است و موبایل شما سریع‌تر یک کار را انجام می‌دهد. در مقایسه با گوشی های ارزانتر، سرعت بالا را در گوشی‌های گران قیمت‌تر به وضوح می‌توانید ببینید. این سرعت نشات گرفته از سرعت بالاتر کلاک در هسته‌های پردازنده است که در گوشی‌های ارزان قیمت، میان رده و اقتصادی کمتر دیده می‌شود. تعداد هسته‌های پردازش نیز می‌تواند روی سرعت نهایی گوشی شما تاثیر مستقیم داشته باشد.

هسته‌های پردازش در پردازنده مرکزی گوشی

پردازنده یا همان CPU از چندین هسته تشکیل شده است. این پردازنده‌ها با اعداد Dual یا دو هسته، Quad یا چهار هسته، Hexa یا شش هسته و Octa یا هشت هسته برچسب‌گذاری می‌شوند. اما کارایی اصلی این هسته‌ها چیست؟

زمانی که از موبایل خود استفاده می‌کنید هسته‌های پردازش فعالیت‌های شما در موبایل را بین یکدیگر تقسیم می‌کنند. هر یک از این هسته‌ها یک ظرفیت حداکثری در اجرای فرایندهای پردازشی در یک زمان معین دارند. زمانی که شما فعالیتی را با گوشی خود انجام می‌دهید ظرفیت هر هسته پرتر و پرتر می‌شود. زمانی که ظرفیت یک هسته به صورت کامل پر شد، بخشی از فعالیت باقی مانده به هسته‌های بعدی منتقل می‌گردد. این عملیات باعث می‌شود تا موبایل شما بدون نقص به فعالیت پردازش خود ادامه دهد.

Octa-core به معنای وجود هشت هسته یا چیپست است و تولیدکنندگان این دست پردازنده‌های مرکزی سرعت کلاک هر یک از این هسته‌ها را مطابق با درخواست شرکت تولید‌کننده موبایل تنظیم می‌کنند؛ بنابراین سرعت موبایل شما بستگی به سرعت تنظیم شده Clock این هشت هسته دارد. تولید کنندگان به صورت ترکیبی بعضی از هسته‌ها را قدرتمندتر و بعضی از آن‌ها را ضعیف تر انتخاب می‌کنند تا بتوانند قیمت تولید نهایی را متعادل نگاه دارند.

در داخل پردازنده مرکزی چه خبر است؟

در داخل پردازنده مرکزی میلیاردها ترانزیستور در اندازه‌ نانومتر وجود دارد. تاکنون ترانزیستورهای 14 نانومتر، 10 نانومتر و 7 نانومتر ساخته شده‌اند و ترانزیستورهای 5 نانومتر و 3 نانومتر هم در حال ساخت هستند و ممکن است در سال‌های پیش رو آن‌ها را در گوشی‌های هوشمند ببینیم.

در حال حاضر ترانزیستورهای 7 نانومتری در گوشی‌های پرچمدار استفاده می‌شوند. 1 نانومتر برابر با 10 به توان منفی 9 است؛ به عبارتی می‌توان گفت، 1 نانومتر یک میلیاردم محسوب می‌شود که کمترین سایز برای ترانزیستورها است. چیپست‌هایی که دارای ترانزیستورهای 7 نانومتری هستند از سیستم CPU 64 Bit بیت بهره می‌برند.

در حال حاضر تنها دو سیستم عامل برای گوشی‌های هوشمند داریم که شامل IOS و اندروید هستند. چیپست‌هایی که برای این سیستم عامل‌ها تولید می‌شوند ساختارهای مختلفی را شامل می‌شوند که در ادامه 5 بزرگترین شرکت‌های تولید کننده پردازنده مرکزی موبایل را معرفی می‌کنیم.

Apple

گوشی‌های آیفون و سیستم عامل IOS نه تنها از نظر نرم‌افزاری تفاوت بزرگی با گوشی‌های اندرویدی دارند، بلکه در بخش سخت‌افزار آن‌ها نیز تفاوت بزرگی دیده می‌شود. آیفون‌ها دارای نرم‌افزار منحصربه‌فرد خود هستند و بسیاری از قطعات سخت افزاری آن‌ها نیز به صورت انحصاری از طرف خود اپل تولید می‌شود.

اپل برای پردازنده‌اهی خود نام Bionic را انتخاب کرده و Bionic-A Series را در گوشی‌های خود قرار داده است. این سری از پردازنده‌ها قدرتمندترین چیپست‌هایی هستند که تاکنون روی گوشی‌های هوشمند نصب شده‌اند. این پردازنده قدرتمند باعث شده تا گوشی‌های پرچمدار آیفون از جمله گوشی آیفون 13 پرومکس در صدر فهرست پرسرعت‌ترین گوشی‌های هوشمند باشند. در این چیپست از هسته‌های ARM Cortex CPU استفاده شده است.

در بازار کنونی، چیپست‌های بایونیک اپل جزو بهترین چیپست‌ها از نظر عملکرد هستند و در بنچمارک نیز بالاترین رده را به خود اختصاص داده‌اند. چیپست‌های بایونیک برای گیمینگ بهترین گزینه هستند و می‌توان آن‌ها را سریع‌ترین چیپست‌های در میان پردازشگرهای موبایل‌های هوشمند تا به این لحظه دانست.

Qualcomm

یکی دیگر از بهترین شرکت‌های تولیدکننده پردازنده مرکزی موبایل، Qualcomm است که پردازنده‌های ویژه گوشی‌های اندرویدی را تولید می‌کند. این پردازنده‌ها با عنوان اسنپدراگون (Snapdragon) شناخته می‌شوند و از ARM Cortex CPU و هسته‌های قدرتمند Kryo ساخته شده‌اند. پردازنده‌های اسنپدراگون در مقایسه با دیگر چیپست‌ها دارای از نظر گرافیکی عملکرد بهتری دارند، چرا که بر پایه Adreno GPU هستند.

این موضوع باعث می‌شود تا عملکرد این چیپست‌ها عالی در نظر گرفته شود و جزو بهترین چیپست‌ها برای گیمینگ شناخته شوند. در دسته گوشی‌های اندرویدی پردازنده‌های اسنپدراگون در رده اول قرار می‌گیرند.

شرکت Qualcomm پردازنده‌های جدید خود را که میان رده و بالاتر از میان رده هستند در 7 سری مختلف مانند Snapdragon 750G، 765G و 775G دسته‌بندی کرده است.

Mediatek

مدیاتک نیز یک شرکت تولیدکننده پردازنده مرکزی موبایل است اما پردازنده‌هایی که تولید می‌کند نسبت به سری بایونیک و سری اسنپدراگون شرکت کوالکام ضعیف‌تر هستند و عملکرد پایین‌تری را از خود نشان می‌دهند.

این شرکت به تازگی تولید پردازنده‌های جدید گیمینگ خود را که دارای قیمت مناسبی هستند آغاز کرده است. همچنین سری جدید پردازنده‌های 5G خود را با نام Dimensity به تولید تجاری رسانده است که در بخش عملکرد می‌توان آن‌ها را رقیب جدی برای سری بایونیک اپل دانست.

Huawei

یکی دیگر از قدرتمندترین شرکت‌های تولیدکننده پردازنده‌های مرکزی هواوی است. این غول چینی پردازنده‌های مرکزی موبایل خود را با عنوان HiSilicon Kirin منتشر کرده است که آن‌ها را می‌توان در دستگاه‌های هواوی و گوشی‌های آنر دید. چیپست‌های Kirin نیز به اندازه چیپست‌های کوالکوم قدرتمند هستند و عملکرد خوبی را برای گوشی فراهم می‌سازند.

در این SoC از CPU مبتنی بر ARM-Cortex و هسته‌های قدرتمند به همراه Mali GPU استفاده شده است. با این وجود عملکرد GPU آن را نمی‌توان مانند عملکرد Qualcomm در رده بالا قرار داد، اما برای استفاده روزمره گزینه بسیار خوبی است. در بخش Benchmark اما پردازنده‌های هواوی با پردازنده‌های شرکت کوالکام رقابت جدی و تنگاتنگی دارند.

البته در نظر داشته باشید که پس از تحریم شرکت هواوی از سوی آمریکا محصولات هواوی عمدتا در چین به فروش می‌رسند و در این کشور رده نخست را از آن خود کرده‌اند.

Samsung

بسیاری از مردم شرکت سامسونگ را می‌شناسند چرا که یک غول بزرگ در زمینه تکنولوژی و به ویژه تکنولوژی گوشی‌های هوشمند در تمام دنیا محسوب می‌شود. این شرکت نیز پردازنده‌های مخصوص خود را تولید می‌کند و آن‌ها را با نام Exynos پرچسب‌گذاری کرده است.

پردازنده Exynos در مقایسه پردازنده‌های Qualcomm و Apple چندان قدرتمند نیستند اما عملکرد روانی را برای استفاده روزمره کاربران فراهم می‌کند. از این پردازنده‌ها برای گیمینگ هم نمیتوان استفاده کرد، چرا که سامسونگ برای این پردازنده‌های خود روی عملکرد نمایشگر و عملکرد دوربین تمرکز کرده است تا بتواند پردازش روانی را در این دو بخش داشته باشد.

سامسونگ برای گوشی‌های تولیدی خود که به کشور آمریکا صادر می‌کند از پردازنده‌های Snapdragon شرکت Qualcomm استفاده می‌کند و پردازنده‌های Exynos را برای کشورهای دیگر به کار می‌برد. این پردازنده‌های نیز به صورت 8 هسته مبتنی بر ARM Cortex تولید و عرضه می‌شوند. برای این مورد می‌توان، سامسونگ گلکسی s21 اولترا را نام برد.

پردازنده مرکزی موبایل، هسته اصلی تشکیل آنچه که در گوشی خود می‌بینید

همانطور که خواندید، پردازنده مرکزی موبایل قطعه بسیار مهم و حیاتی است که از آن به عنوان قلب تپنده گوشی‌های هوشمند یاد می‌شود. این قطعه وظیفه انجام محاسبات پیشرفته و تبدیل کدهای صفر و یک به رابط‌های بصری و قابل فهم برای انسان را دارد.

در میان شرکت‌های تولیدی پردازنده های مرکزی، شرکت Apple را می‌توان سرآمد دانست. این شرکت با سری Bionic توانسته در رده نخست تولید پر سرعت‌ترین پردازنده‌های مرکزی باشد. رقیب جدی این شرکت که در بازار اندروید فعالیت بسیاری دارد، Qualcomm است که با سری Snapdragon خود توانسته نیاز جامعه اندرویدبازان را به گوشی‌های پرسرعت با قابلیت اجرای انواع بازی‌های ویدیویی را برطرف کند.

جدیدترین مقالات در حوزه تخصصی گارانتی و تعمیر گوشی را در سپهر تعامل سرویس بخوانید