آیا در حوزه طراحی پردازنده‌‎های مرکزی جایگزین‎‌های بهتری نسبت به اینتل و ای‌ام‌دی وجود دارد؟

در دنیای پردازنده‌های دسکتاپ، همواره رقابت شدیدی میان این دو شرکت قرار دارد. اما این حرف بدان معنا نیست که هیچ سازنده دیگری در حوزه طراحی پردازنده‌های مرکزی دسکتاپ وجود ندارد. اگر با دقت نگاه کنید متوجه می‎شوید که این حوزه خیلی گسترده‌تر است و تنوع زیادی در آن وجود دارد.

از طراحی‌های با عملکرد خیلی بالای آرم گرفته تا تراشه‌های  تخصصی دولت روسیه که تعداد زیادی از تراشه‌ها هیچ ارتباطی با اینتل و ای‌ام‌دی ندارند و البته مخصوص کامپیوترهای رومیزی طراحی شده‌اند. در برخی موارد، این شانس را دارید تا از طریق کانال‌ها و ارتباطات مطمئن، قدم به دنیای طراحی پردازنده‌ها بگذارید. اکنون سوالی که مطرح می‌شود این است که چه شرکت‌ها یا دولت‌هایی پردازنده‌های مرکزی را تولید می‌کنند، تا چه اندازه سریع هستند، آیا می‌توان از آن‌ها برای انجام بازی‌های ویدیویی استفاده کرد؟ بهتر است نگاه دقیق‎تری به پردازنده‌های مرکزی موجود در بازار داشته باشیم تا پاسخی دقیق به‌دست آوریم.

آرم روی کامپیوترها: از موبایل تا دسکتاپ‌های  آینده

شناخته شده‌ترین مثل در این زمینه شرکت آرم است که قصد دارد بازار دسکتاپ را متحول کند. سال گذشته، اپل مک‌بوک‌های جدیدی روانه بازار کرد که علی‌رغم شباهت ظاهری به مدل‌های قبلی در حوزه معماری تغییرات کاملا بنیادینی را تجربه کرد. مک‌های M1 به تراشه 5 نانومتری اپل مجهز شده‌اند که خود آن نیز از هسته‌های شخصی‌سازی شده شرکت آرم بهره‌مند است. از نقطه نظر معماری، M1 به جای وابستگی به معماری x86 اینتل یا ای‌ام‌دی از قابلیت‌هایی مشابه با تراشه A14 Bionic آی‌فون بهره می‌برد. M1 برای تبدیل کدهای x86 از لایه واسطی که لایه مترجم Rosetta نام دارد استفاده می‌کند تا کدهای x86 روی تراشه M1 اجرا شوند. علی‌رغم دستیابی به عملکرد ضعیف‌تر در برنامه‌های کاربردی قدیمی، M1 می‌تواند در برخی وظایف، عملکرد بهتری نسبت به Comet Lake  اینتل ارائه کند. در اجرای برنامه‌های بومی، اپل نیز بهترین عملکرد را دارد. اپل قصد دارد در چند سال آینده، تراشه‌های x86 را به‌طور کامل از خانواده مک‌ها حذف کند. در مقیاس جهانی، سهم macOS از بازار کامپیوترها کمتر از 7 درصد است، بنابراین نمی‎توانیم انتظار داشته باشیم که قطعات Apple Silicon به‌شکل جادویی جایگزین مواردی مثل Tiger Lake U شوند. علاوه بر این، استفاده اپل از M1 به احتمال زیاد باعث می‌شود تا دیگر تولیدکنندگان ترغیب شوند از آرم در کامپیوترهای دسکتاپ استفاده کنند. 

در سال 2012 میلادی، مایکروسافت سرفیس RT به Arm SoC مجهز بود که نسخه‌ای متفاوت از ویندوز روی آن اجرا می‌شد. با این همه مجموعه‌ای از مشکلات مربوط به سازگاری با برنامه‌های کاربردی، سرعت و موارد این چنینی باعث شدند آرم روی کامپیوترهای شخصی آن‌طور که باید مورد توجه قرار نگیرد. با این‌حال، M1 می‌تواند نشانه‌ای از یک انقلاب بزرگ باشد که آرم به راه انداخته است. از سوی دیگر محصولات بزرگی داریم که به Qualcomm 8cx مجهز شده‌اند که از معروف‌ترین آن‌ها باید به گلکسی بوک اس سامسونگ اشاره کرد. آرم روی کامپیوترهای شخصی هنوز در روزهای اولیه خود قرار دارد، اما تا پنج سال دیگر، تراشه‌های غیروابسته به اینتل و ای‌ام‌دی می‌توانند به شکل گسترده در دسکتاپ‌ها و لپ‌تاپ‌ها به کار گرفته شوند که بخش اعظمی از این سیستم‌ها مبتنی بر معماری آرم خواهند بود. 

استفاده از تراشه‌های آرم برای لپ‌تاپ و دسکتاپ به‌سرعت در حال افزایش است، با این‌حال چه جایگزین‌های دیگری در فضای x86 در دسترس قرار دارند؟ فقط تعداد محدودی از شرکت‌های سازنده تراشه مجوز x86 را دارند که اینتل، ای‌ام‌دی، VIA و DMP Electronics از معروف‌ترین آن‌ها هستند. وضعیت اینتل و ای‌ام‌دی کاملا مشخص است. DMP یک تولید‌کننده تایوانی است که در زمینه توسعه تراشه‌های توکار Vortex86 کار می‌کند. این گروه از تراشه‌ها در برخی از ستاپ‌باکس‌ها و بخش‌های مختلف صنعت استفاده می‌شوند.

گزینه بعدی شرکت VIA است که در سال 2013 شرکتی به‌نام Zhaoxin تاسیس کرد که ماحصل همکاری مشترک با دولت محلی شانگهای بود. رویکرد فوق بخشی از برنامه دولت چین برای کاهش وابستگی به فناوری‌های خارجی است. VIA در حال حاضر سهم کمی از Zhaoxin دارد، اما هنوز هم لایسنس x86 را تامین می‌کند که به Zhaoxin اجازه طراحی پردازنده‌های مرکزی مخصوص دسکتاپ‌ها را می‌دهد. 

پردازنده‌های Zhaoxin Kaixian با استفاده از لیتوگرافی 16 نانومتری تولید می‌شوند. تراشه مدل KaiXian-U6880A که بهترین و پیشرفته‌ترین تراشه ساخت این شرکت است به شکل آزاد در بازار وجود دارد و روی سیستم‌های گیمینگ نصب می‌شود، البته به شرطی که در چین زندگی ‌کنید. این تراشه 8 هسته‌ای در فرکانس نسبتا پایین 3.0 گیگاهرتز کار می‌کند. از نقطه‌ضعف‌های بزرگ این تراشه باید به عدم پشتیبانی از hyperthreading، کلاک‌ بوست (Boost) یا کش L3 اشاره کرد. آزمایش‌ها و بنچمارک‌ها نشان می‌دهند که U6880A از نظر عملکرد تقریبا با پردازنده چهار هسته‌ای AMD A10-9700 APU که در واقع انقلاب ای‌ام‌دی در سال 2016 بود برابری می‌کند، با این‌حال در کاربردهای واقعی با بنچمارک‌ها و گزارش‌های منتشر شده فاصله دارد. U6880A را نمی‌توان یک پردازنده مرکزی خوب برای گیمینگ توصیف کرد، زیرا درباره پردازنده‌ای صحبت می‌کنیم که عملکرد چندان جالبی در دنیای امروز ندارد و جالب آن‌که پردازنده دو هسته‌ای Athlon 200GE بهتر از پردازنده مذکور است. با این‌حال، پردازنده Zhaoxin در انجام بازی‌هایی مثل Hitman 3 و Far Cry 5 با نرخ بالاتر از 30 فریم بر ثانیه عملکرد خوبی دارد. پردازنده‌های نسل جدید سری KX-7000 شرکت Zhaoxin قرار است با لیتوگرافی 7 نانومتری به تولید انبوه برسند. به این ترتیب می‌توان منتظر سرعت کلاک بالاتر و بهینگی بیشتر بود، اما هنوز باید منتظر ماند و دید که این سخت‌افزار در قیاس با Alder Lake و Zen 4 چه عملکردی از خود به نمایش می‌گذارد. البته در اینجا اصلی‌ترین هدف دستیابی به بهترین عملکرد مدنظر بازار و کاربران نیست. این شرکت به تولید گزینه‌های جایگزین و چینی برای پردازنده‌های x86 می‌پردازد که قیمت معقول‌تری برای بازار کشور چین دارند و به راحتی از پس وظایف ابتدایی و معمولی برمی‌آیند.

Elbrus تراشه قدرتمند سرور دولت روسیه

نام این پردازنده اقتباس شده از کوه البروس (Elbrus) است که بالاترین نقطه در کشور روسیه است. این تراشه  تلاش کشور روسیه برای دستیابی به خودکفایی در حوزه فناوری است. بر خلاف تراشه‌های Zhaoxin، البروس برای پاسخ‌گویی به نیازهای محاسباتی ایمن دولت روسیه طراحی شده است. جالب آن‌که هر چقدر جست‌وجو کنید، قادر به خرید Elbrus در فروشگاه‌های سخت‌افزاری روسی نیستید. دولت روسیه به دو شکل از البروس استفاده می‌کند. اول آن‌که پردازنده مذکور و سرورهای HPC را در حوزه پژوهش و توسعه به‌کار می‌گیرد و دوم آن‌که از تراشه فوق در کامپیوترهای مخصوص نظامیان و دیگر بخش‌های حساس استفاده می‌کنند. MCST، شرکت روسی سازنده نیمه‌هادی که از تیم تحقیقات علوم کامپیوتر اتحاد جماهیر شوروی سابق نشأت گرفته نزدیک به 30 سال است که مشغول ساخت تراشه‌های مختلف بر اساس معماری Elbrus ISA است. البته، این تراشه‌ها x86 نیستند، اما دارای مترجم باینری هستند و از این جهت شباهت زیادی با اپل M1 دارند. همین امر به سخت‌افزار Elbrus اجازه می‌دهد تا برنامه‌های x86 و سیستم‌عامل‌هایی مثل ویندوز را اجرا کند.

چند ماه قبل، MCST از Elbrus 16S رونمایی کرد. یک تراشه 16 نانومتری که در فرکانس 2 گیگاهرتز کار می‌کند و می‌تواند قدرت محاسباتی تا 1.5 ترافلاپس را ارائه دهد. جالب آن‌که Elbrus 16S از سوکت چهارگانه استفاده کرده و تا 16 ترابایت حافظه اصلی را پشتیبانی می‌کند. چنین چیزی حتا در پیشرفته‌ترین و بالاترین سخت‌افزارهای سرور اینتل و ای‌ام‌دی وجود ندارد.

 SHAKTI مخصوص تجهیزات توکار و اینترنت اشیا ساخت هند

محققان مؤسسه فناوری هند در سال 2018 پلتفرم جدید SHAKTI را بر پایه RISC-V معرفی کردند. کارخانه‌های سیلیکون هند هنوز در سال‌های اولیه کار خود هستند، به همین دلیل است که آخرین پردازنده‌های سری Shakti E بر اساس فرآیند 180 نانومتر با کلاک 100 مگاهرتز ساخته شده‌اند. این تراشه‌ها برای مصارف عمومی طراحی شده‌اند و قرار نیست در مین‌فریم‌ها از آن‌ها استفاده شود. سری Shakti E بیشتر برای دستگاه‌های اینترنت اشیا، تجهیزات توکار و حس‌گرها در نظر گرفته شده است. با وجود این‌که Shakti با بودجه دولتی توسعه یافته، اما این شرکت InCore Semiconductors است که تراشه‌های Shakti را برای مصرف بخش خصوصی تولید می‌کند. بدون تردید، سال‌ها طول می‌کشد تا صنعت نیمه‌هادی هند بتواند با رقبایی مانند اینتل یا حتا Zhaoxin رقابت کند. اما به هر حال این یک قدم مثبت است. در حال حاضر، تراشه‌های Shakti را می‌توان در طیف وسیعی از کاربردهای تجاری و اینترنت اشیا به کار گرفت. با این همه دست‌کم تا پنج سال آینده قرار نیست شاهد ورود پردازنده‌های مرکزی دسکتاپی باشیم که ساخت کشور هند هستند. 

کلام آخر

اینتل و ای‌ام‌دی همچنان حضور مطلقی در دنیای پردازنده‌های مرکزی خواهند داشت. در حال حاضر تنها گزینه جایگزین که بتواند عملکرد و قدرت یکسان با این دو شرکت ارائه کند M1 اپل و در ادامه آرم است. البته اگر در چین زندگی کنید یا برای دولت روسیه کار کنید به گزینه‌های دیگری دسترسی دارید. با توجه به تلاش دولت‌های سراسر جهان برای دستیابی به خودکفایی و نیز ظهور آهسته و پیوسته آرم روی کامپیوترها، دنیای پردازنده‌های دسکتاپ قرار است شاهد تغییرات بزرگی باشد. به نظر شما بازار پردازنده‌ها تا پایان دهه جاری میلادی چه شکلی خواهد داشت؟ پیش‌بینی ما این است که اینتل و ای‌ام‌دی همچنان حرف اول را می‌زنند، اما ممکن است بسیاری از ما پردازنده‌های دسکتاپ آرم یا موارد عجیب‌تری را خریداری کرده باشیم.