adm-logo

مقدمه

اواخر سال ۲۰۱۱ بود که خبرهای ساخت نسل جدید کنسول های بازی منتشر شد. نسلی که به روایت منتقدان و تحلیل گران غربی بیش از حد استاندادرش ادامه پیدا کرده و همین امر موجب شده بازار بازیها با کسادی و کم شدن  خلاقیت در ساخت عناوین جدید مواجه شود . این خبرا ادامه یافت تا اینکه سونی اواسط سال ۲۰۱۳ اعلام کرد قصد دارد در نمایشی در تاریخ ۲۱ می از کنسول جدیدش رونمایی کند. بدین ترتیب جنگ کنسول ها رسما وارد نسل جدید شد و مایکروسافت برای عقب نماندن از قافله ده روز مانده تا شروع E3 2013 طی کنفرانسی یک ساعته کنسول جدید خود را اعلام کرد.

معماری ریز پردازنده ها امروزه واقعا تا حد زیادی محدود است و بر اساس مصرف برق تعریف شده است. زمانی که طراحی یک پردازنده براساس مصرف برق باشد میتوانیم از یک معماری کلی استفاده کنیم و با تنظیمات خاصی به توان مصرفی خود برسیم. این توان میتواند از ۱۳W شروع شود و تا ۱۳۰W نیز ادامه داشته باشد. برای مثال دو معماری معروف اینتل (Sandy/Ivy Bridge) از همین توان استفاده میکنند. البته در بازار کامپیوتر های شخصی عامل بهینگی به ندرت یافت میشود و اغلب با پردازنده های بسیار پرمصرف روبرو هستیم. به همین دلیل است که دو شرکت اینتل و AMD در نقشه راه خود پردازنده ها را به دو دسته کم و پر مصرف دسته بندی کرده اند. مثلا AMD سال ۲۰۱۰ پردازنده های بابکت (Bobcat) را جزو پردازنده‌های کم‌مصرف و بولدوزر ( Bulldozer ) را جزو پردازنده‌های پر‌مصرف و قدرتمند  قرار داد .

طی چند سال اخیر شاهد ارائه و بروز رسانی هر دو معماری Bobcat و Bulldozer بودیم و در سال ۲۰۱۱ اینتل دو مدل از معماری های جدید خود را عرضه کرد . در این میان نیز ARM برای اینکه عقب نماند برای به دست آوردن سهم بیشتر خود را مطرح کرده و به عنوان رقیبی جدی برای AMD و اینتل شناخته شد. به همین دلیل AMD برای عقب نماندن از تولید SOC های کم مصرف، معماری جدید خود با نام جگوار (Jaguar ) رامعرفی کرد. لازم به ذکر است که هسته اصلی جگوار معماری Bobcat است و هسته جگوار بر اساس آن توسعه پیدا کرده است. طبق توضیحات بالا ، مقاله فوق را به چند قسمت تقسیم میکنیم تا دلایل انتخاب AMD از طرف سونی و مایکروسافت برای ساخت معماری کنسول های نسل بعدشان برایمان مشخص شود .

کنترلر-کنسول-PS4

کنترلر-کنسول-PS4

بخش اول : بررسی معماری جگوار

معماری جگوار در سطح هسته هنوز هم بسیار شبیه به معماری Bobcat است. همان معماری دوگانه خارج از دستور (نظم) ای که AMD سال ۲۰۱۰ معرفی کرده است به صورت دست نخورده با جگوار باقی مانده است. منظور از معماری دوگانه خارج از نظم این است که ورودی و خروجی های بلوک های اجرایی هنوز هم در این معماری دیده میشود و درمواقعی که داده ورودی داشته باشد بدون اتلاف دستورات را اجرا میکند تا درگیر تاخیر های مختلف نشود. احتمال بسیار زیاد بدین صورت است که AMD نیز همچون ARM به معماری ارسال دوگانه و خارج از نوبت روی آورده است. ARM از این تکنیک در معماری های Cortex A9 استفاده کرده بود و در Cortex A15 آنرا به معماری ارسال سه گانه و خارج از نوبت ارتقا داده است. این سه ارسال بدین معناست که معماری طراحی شده توسط ARM قادر به جابه جایی سه دستور در هر سیکل کلاک میباشد و از موقعیتی در پاپ‌لاین (یا کانال اطلاعات) به یک موقعیت دیگر در حال جه به جایی اطلاعات پردازشی میباشد.

با وجود حرکت به سمت لیتوگرافی ۲۵ نانومتری، تمرکز AMD بر همان TDP (توان مصرفی بسیار پایین) قبلی و حتی پایین تر از آن بوده است. عمر معماری Bobcat در دستگاه های کم مصرفی همچون نت بوک ها و … به پایان رسیده است و زمان جایگزینی معماری جگوار به جای Bobcat فراهم شده و AMD با این حرکت میتواند بعد از اینتل بزرگترین تامین کننده تراشه جهان شود. پس یکی از دلایل بسیار مهم مایکروسافت و سونی برای حرکت به سمت AMD معماری جگوار و مصرف بسیار کم آن بوده است.

AMD در طراحی جگوار از معماری ارسال دوگانه و خارج از نوبت استفاده کرده تا تاخیر ها به حداقل ممکن برسند و به جای استفاده از بافر حلقه ای از کاشه Micro Up استفاده کرده تا بتواند در طراحی های بعدی فرصت و زمان بیشتری برای ارتقا این معماری داشته باشد. AMD همچنین کش prefetcher (یا پیش فراخوان دستورات) را نیز بهینه کرده که البته فاصله زیادی تا رمزگشایی مستقل معماری Bulldozer دارد. از طرفی در این معماری از دستورات ویژه SSE4.1 SSE4.2 ،AES ،CLMUL ،MOVBE ،AVX ،F16C و آدرس دهی ۴۰ بیتی پشتیبانی میشود. علاوه بر موارد فوق AMD یک مرحله رمزگشایی دیگر را به این معماری اضافه کرده است که باعث افزایش فرکانس هسته این معماری میشود.

چیپ-مجتمع-Xbox-One

چیپ-مجتمع-Xbox-One

محاسبات اعداد صحیح و ممیز شناور ( ممیز شناور یا ترافلاپس )

جگوار از نظر اجرای محاسبات و  واحدهای پاپ لاین (pipelines ) همانند Bobcat است. بزرگترین تغییر این بخش استفاده از تقسیم کننده سخت افزاری است که در معماری سری Llano از آن استفاده میشد. Bobcat دارای اعداد صحیح کد شده ای بود که در هر سیکل کلاک یک بیت را پردازش میکرد. این مورد در معماری جگوار متفاوت است و چون جگوار از تقسیم کننده ای با قدرت دو برابر بیشتر استفاده میکند. در صورتی که سخت افزار از کلاک هسته  استفاده نکند، مصرف انرژی هم افزایش نخواهد یافت. Bobcat مشکلی در پردازش اعداد صحیح نداشت، اما با محاسبات ممیز شناور به شدت مشکل داشت. بدین صورت که محاسبات سنگین اعداد ممیز شناور در این معماری در مقایسه با ATOM های اینتل بسیار کند بودند. AMD هم برای حل این مشکل، اعداد ممیز شناور را بهینه و تعداد هسته های پردازنده را افزایش داد.

برای درک بهتر بودن معماری جگوار باید اشاره کرد که Bobcat برای اجرای ممیز شناور از واحد های ۶۴ بیتی استفاده میکرد که برای اجرای یک واحد ۱۲۸ بیت باید از دو مرحله کوچکتر استفاده میشد. اما درجگوار مستقیما از واحد های ۱۲۸ بیتی برای اجرای ممیز شناور استفاده شده و تمام عملیات و دستورات AVX به صورت دو واحد ۱۲۸ بیتی بدون چند مرحله شدن و استفاده از پاپ لاین (یا کانال اطلاعات) انجام میشوند که در نهایت باعث افزایش پهنای برداری میشود که مسئول عملکرد محاسبات اعداد ممیز شناور است .

استفاده از بردار ۱۲۸ بیتی در FPU (واحد پردازش ممیز شناور ) AMD را مجبور کرده تا به پاپ لاین این معماری یک مرحله دیگر اضافه کند تا در افزایش کارایی آن تاثیر به سرایی ایجاد شود. با این روش AMD مدعی شده دستوراتی که در یک کلاک اجرا میشوند ۱۵ درصد بهینه تر شده اند و علت آن را استفاده از به معماری ارسال دو گانه و خارج از نوبت بیان کرده است. AMD در معماری جدید جگوار یک واحد محاسباتی موجود در جگوار را با ۴ هسته تعریف کرده و یک کش بزرگ بین تمام آنها به اشتراک گذاشته است. این کش (cache ) در نهایت میتواند دو مگابایت و ۱۶ جهت داشته باشد. این کش اولین کش اشتراکی در تاریخ معماری های تولید شده توسط کمپانی AMD است. قبلا AMD از کش های انحصاری که مختص به هسته های خاص بودند استفاده میکرد که تاثیر زیادی نداشت. اما تا به اینجای کار تغییرات فوق در معماری جگوار نشان دهنده ۲۲ درصد سرعت بیشتر به نسبت معماری های قبلی است.

چیپ-مجتمع-ps4-به-همراه-8-گیگبایت-حافظه-پرسرعت

چیپ-مجتمع-ps4-به-همراه-۸-گیگبایت-حافظه-پرسرعت

این معماری کاربرد اصلی خود را در پردازش های چند رشته ای نشان داده و خود این پردازش ها به معنای این است که این معماری فقط مختص گیم طراحی نشده و هدفش فراتر از اجرای صرف دستورات بازی هاست. معماری جدید کش (cache ) ها در جگوار باعث شده تاخیری بسیار کم را شاهد باشیم که نتیجه شگفت انگیز آن را در زیر مشاهده میکنید:

مقایسه عملکرد پردازنده های چند هسته ای

مقایسه عملکرد پردازنده های چند هسته ای

همانطور که میبینید، در پردازش تک رشته ای، سرعت پردازش ۲۱ درصد بیشتر بوده و این درحالی است که سرعت کلاک از ۱.۶ به ۱.۵ کاهش یافته است. اما در پردازش های چند رشته ای، سرعت پردازش ما حدود ۲.۵ برابر افزایش داشته و این به معنای افزایش کارایی و سرعت این معماری است .

هر دو کنسول Xbox One و PS4 از Soc  ها به عنوان دو واحد محاسبه گر معماری جگوار استفاده میکنند و در هر کنسول دو واحد ۴ هسته ای وجود دارد و حالا شما میتوانید درک کنید چرا از ترکیب دو ماژول ۴ هسته ای جگوار استفاده شده که برای هر کدام از آنها از ۲ مگابایت کش L2 اشتراکی استفاده شده است. معماری جگوار در کنسول ها با نوت بوک هایی که در آینده از این معماری استفاده میکنند، در نوع پیاده سازی جگوار یکسان هستنید.  اما در کنسول های نسل هشتمب تمام حافظه ها به صورت متحد آدرس دهی میشوند که باعث انسجام در پشتیبانی پلتفرم های کنسولی است.

از طرفی میزان باس نهایی حافظه در کنسول میتواند متفاوت باشد اما هسته های جگوار، چه در نوت بوک ها و چه در کنسول ها و … یکی است. با توجه به صحبت های بالا و مشخص شدن پیشرفت های خیره کننده معماری جگوار و توان مصرف انرژی بسیار بسیار پایین آن کاملا طبیعی است مایکروسافت و سونی به سمت معماری جگوار AMD بروند. در حال حاضر این معماری حتی از ATOM های اینتل هم کم مصرف تر است و با تغییرات اختصاصی ای که سونی و مایکروسافت بر روی معماری های کنسول های خود ایجاد کرده اند، حتی بازدهی بیشتری هم دریافت میکنند. به عنوان مثال، در همین زمینه سونی به کلی گذرگاه های PCI سنتی را از PS4 حذف کرده و از طراحی اختصاصی خودش در این زمینه استفاده میکند که مشکلات و محدودیت های عجیب اسلات PCI را ندارد.

بخش دوم : نیاز به دستگاهی فراتر از اجرای صرف بازی

سونی و مایکروسافت اولویت اول خود را هزینه پایین توسعه نرم افزار و سپس گسترش قابلیت های کنسول تا مرز کنترل سیستم های خانگی ترسیم کرده اند و برای تحقق این امر به چیزی غیر از معماری Power نیازداشتند. این کار AMD علاوه بر آنکه موجب شده است حساب های بانکی اش پر از پول شود، موجب رشد صنعت کامپیوتر های شخصی به واسطه استفاده از معماری X86 خواهد شد. هر دو کنسول Xbox One و PS4 قادر به پشتیبانی از بازی های کسنول های نسل گذشته خود نخواهند بود و دلیل آن هم استفاده از معماری X68 در هسته های جگوار است که در بالا به آن اشاره کرده ایم.

دوربین-کینکت-کنسول-Xbox-ONE

دوربین-کینکت-کنسول-Xbox-ONE

استفاده از معماری X68 موجب شده شرکت های بازی سازی در نسل جدید به راحتی بتوانند بازی های خود را برای کنسول های مختلف و پلتفرم PC پورت کنند و دیگر نیازی به مفسر برای تبدیل کدها نخواهد بود. کنسول های نسل جدید بسیار فراتر از یک کنسول صرفا بازی هستند. البته سونی اعلام کرده است که تمرکز اصلی کنسولش بر روی اجرای بازی های باکیفیت خواهد بود و در کنار حفظ کیفیت به دیگر برنامه ها، همچون شبکه های جانبی برای این کنسول فکر میکند. اما مایکروسافت نقطه ای دیگر را هدف گیری کرده است و از مدت ها پیش به فکر یکپارچه سازی تمامی محصولاتش افتاده است.

آنها در این زمینه برنامه کاربردی Smart Glass را معرفی کرده اند که قادر است اطلاعات یکسانی را بین تمامی دستگاه هایی که از ویندوز ۸ استفاده میکنند به اشتراک بگذارد. در باره این فناوری میتوانید با جستجو در اینترنت به اطلاعات خوبی دست پیدا کنید. مایکروسافت قصد دارد در تبلت ، کنسول ، تلفن های همراه و … از ویندوز ۸ استفاده کنند تا کاربران بتوانند به راحتی داده های خود را بین تمامی دستگاه ها به اشتراک بگذارند. مثلا شما در حال دیدن یک فیلم سینمایی مهیج هستید و تلفنی ضروری به شما زده میشود و مجبور میشوید وسط نمایش فیلم به ماموریت بروید! حال اگر تبلت یا تفلن همراهی داشته باشید که از Smart Glass استفاده کند ، میتوانید ادامه آنرا در میانه راه تماشا کنید! ولذت ببرید.

معماری X86 به سلطنت کنسول ها به دنیای بازی پایان میدهد. در نسل قبل بازی ساز ها ابتدا بازی هایشان را برای کنسول های بازی و سپس برای PC پورت میکردند که همیشه شاهد پورت های ضعیفی بودیم. اما با توجه به معماری یکسان Xbox One و PS4 و پلتفرم PC باید شاهد عکس این قضیه در نسل جدید باشیم. در همین زمینه نیز آقای “تونی تاماسی” معمان ارشد کمپانی اینتل در جریان مراسم CES گفت:

ما از اینکه در نسل جدید کنسول ها هیچ سهمی نداریم خوشحالیم! ما از اینکه چیپ های AMD در کنسول های سونی و مایکروسافت قرار دارد ناراحت نیستیم! چون استفاده از معماری X86 برای کنسول های نسل جدید یک امتیاز بسیار مهم محسوب میشود! معماری ای که توسط ما توسعه یافته است و حالا تمام PC های روز بر مبنای معماری X86 ساخته و تولید میشوند. در نسل جدید کنسول های بازی هستند که باید منتظر عرضه بازی های جدید برای خود باشند! چون ازاین به بعد بازی ها اول برای پلتفرم PC منتشر خواهند شد! او ادامه داد… همین الان تمامی بازی هایی که برای کنسول های نسل جدید Xbox One و PS4 به صورت انحصاری ساخته شده اند ، پیش نمایش های آنها توسط یک PC پردازش و پخش شده است.

خوشحالی ” تونی تاماسی” به استدیو های دیگر و حتی خود AMD هم سرایت کرد! و حتی AMD هم از اینکه کنسول های نسل جدید از معماری X86 استفاده میکنند احساس خوشحالی کرده است! برخی استدیوها همچون استدیو بازی سازی DICE و … از این روند خوشحال بودند و ساخت بازی های اختصاصی را به صرفه نمیدانستند! و برخی همچون EA نظرات دیگری داشتند. در همین زمینه مدیر بخش ورزشی EA میگوید :

یکی از دلایلی که هیچ کدام یک از بازیهایمان را در نسل جدید برای برای پلتفرم PC نمیکنیم، قدرتمندتر بودن کنسول های Xbox One و PS4 به نسبت اغلب PC های موجود در بازار است! پردازنده، حافظه رم و تراشه گرافیکی استفاده شده در کنسول های بازی همچون یک ارکستر واحد کار میکنند و به همین دلیل است که کنسول های نسل جدید قدرت بیشتری در اجرا و عملکرد بازی های روز دارند. این صحبت ها با بررسی اسناد منتشر شده توسط AMD مطابقت دارد، زیرا چیپ های استفاده شده در کنسول های نسل جدید از قابلیت جدیدی به نام HUMA یا “حافظه دسترسی ناهمگون متحد” استفاده میکنند که به پردازنده اجازه میدهد به جای اینکه منابع اطلاعاتی را در جایی دیگر کپی کرده و بعد از آن استفاده کند، به طور همزمان آن را با دیگر منابع کنسولی به اشتراک بگذارد و همزمان از آن استفاده کند.

این کار شبیه این است که به جای اینکه برای خرید شیر از یک شهر به شهر دیگر بروید، از یک سمت فروشگاه به سمت دیگر آن بروید و شیشه شیر را بردارید، به همین راحتی! این روش در واقع یکی از تکنیک های AMD است که در معماری ناهمگون سیستم (HSA) و چیپ های ساخته شده توسط این کمپانی استفاده میشود. در واقع AMD با استفاده از فناوری هایی همچون Mantle، HSA و HUMA سعد دارد به حد نهایی کارایی کنسول های بازی برسد و در این زمینه به موفقیت های چشمگیری رسیده است که برخی نتایج آن همچون نتایج اولیه و بتا فناوری Mantle  برای عموم منتشر شده.

فناوری-Huma

فناوری-Huma

هر چند فعلا خبری از استفاده Mantle در کنسول های نسل هشتمی نیست ، اما قطعا در آینده ای نزدیک و تنها با یک آپدیت میتوان کنسول های نسل هشتم را به نسخه نهایی این فناوری مجهز کرد و موجب افزایش راندمان نهایی این کنسولها و افزایش فریم ریت آنها شد. این همان برگ برنده ای است که اینتل فعلا از آن بی بهره است.

سخن نهایی

هسته های جگوار با معماری ۲۸ نانومتری ساخته شده اند و کم مصرف ترین چیپ های ساخته شده تاکنون به شمار میروند. استفاده از هسته های بسیار کم مصرف AMD به همراه طراحی های اختصاصی کنسول های نسل هشتم Xbox One و PS4 ، موجب افزایش عملکرد و کارایی بی نظیری رد بازیهای روز خواهد شد که فقط نتیجه آن را در بازیهای آینده این کنسول ها میشود دید. توان پردازشی چیپ های جگوار در بارهای پردازشی سبک به کمتراز ۲ وات میرسد که رقم فوق العاده ای است و این دقیقا همان چیزی است که شرکتهای سونی و مایکروسافت میخواستند.

شاید به همین دلیل است که مایکروسافت پس از ساخته شدن کنسولش به فکر افزایش فرکانس کاری پردازنده Xbox One افتاد که در مقاله ای جدا به صورت مفصل آن را بررسی کردیم. شاید هم سران مایکروسافت دلیل دیگری برای افزایش کلاک پردازنده Xbox One داشته اند و ما از آن بی خبریم! Xbox One و PS4 طراحی شده اند تا کار بیشتری انجام بدهند و قرار است دستگاه کاملی برای تمام سرگرمی ها و کنترل سیستم های خانگی باشند که برای این کار نیاز به اپلیکیشن های بسیار پیچیده ای خواهند داشت.

فناوری-منتل

فناوری-منتل

در دنیای امروزه که هر دستگاه برای زنده ماندن نیاز به اپلیکیشن های زیاد و در عین حال مصرف برق بسیار پایین دارد، بهترین گزینه یکی از این سه مورد میتوانست شرکت هایی همچون ARM ، Imagination Technologies یا X86  باشد که در نهایت معماری X86 انتخاب شد. Imagination Technologies به دلیل اینکه قدرت پردازشی لازم را نداشت کنار گذاشته شد و دو شرکت سونی و مایکروسافت سراغ ARM رفتند و نمونه های اولیه کنسول را با این معماری ARM ساختند که از لحاظ قدرت نهایی به حد نساب مورد نظر سونی و مایکروسافت نرسید! ضمن اینکه ARM در آن زمان هنوز از معماری ۳۲ بیتی استفاده میکرد و سونی و مایکروسافت به معماری ۶۴ بیتی برای اجرای چندین اپلیکیشن به صورت همزمان نیاز داشتند که در نهایت به معماری X86 رسیدند.

سرانجام شروع به تولید SOC (سیستم مجتمع روی یک چیپ) مبتنی بر معماری X86 کردند و چون اولویت آنها مصرف برق بسیار پایین، ارزان بودن و کوچک بودن ابعاد آن بود، سراغ AMD رفتند و این گونه بود که اینتل کنار گذاشته شد. AMD اولین کمپانی سازنده چیپ مجتمع X86 با ۴ هسته بود و تجربه خوبی در این زمینه داشت و این دقیقا چیزی بود که اینتل از آن بی بهره بود. توان استفاده از ۷-۸ میلیارد ترانزیستور برو روی یک چیپ موجب شد تمامی گزینه ها معطوف به AMD شود و در نهایت AMD برنده نسل هشتم کنسول های بازی Xbox One و PS4 شود.

منبع Guard3d
راي شما
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars6 Stars7 Stars8 Stars9 Stars10 Stars
Loading...

نوشته شده در AMD/ATI,پیشنهاد سردبیر,تحلیل فنی

آخرین نقد و بررسی ها
بررسی کارت گرافیک ASUS ROG STRIX GTX 1060 OC 6GB

بررسی کارت گرافیک ASUS ROG STRIX GTX 1060 OC 6GB

تاريخ بررسي: ۱۹ مرداد, ۹۶
بررسی کارت گرافیک Zotac GeForce GTX 1080 Ti AMP! Extreme

بررسی کارت گرافیک Zotac GeForce GTX 1080 Ti AMP! Extreme

۶ مرداد, ۹۶

9.6

بررسی کارت گرافیک Palit GTX 1080 GameRock Premium

بررسی کارت گرافیک Palit GTX 1080 GameRock Premium

۲۶ تیر, ۹۶

9.8

بررسی کارت گرافیک Sapphire Radeon RX 580 Nitro

بررسی کارت گرافیک Sapphire Radeon RX 580 Nitro

۲۳ اردیبهشت, ۹۶

9.2

بررسی کارت گرافیک GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition

بررسی کارت گرافیک GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition

۲۷ اسفند, ۹۵

9.3

روزی سگی، شیری را گفت: با من ستیز کن؛ شیر سر باز زد؛ سگ گفت: نزد تمام سگان خواهم گفت شیر از مقابله با من می هراسد. شیر گفت: سرزنش سگان را خوشتر دارم تا شماتت شیران، که گویند چون شیری باشد که با سگی پنجه در پنجه شده

×
Hawaii-XTX-GPU

تــیم گارد3دی

تیم گــارد3دی (Guard3d.com) سعی بر ارائه مطالب متفاوت در زمینه سخت افزار و بازی دارد و امیدوار است در این زمینه بهترین عملکرد را داشته باشد . تیم گـــارد فعالیت خود را به صورت رسمی از تاریخ 2013-10-14 برابر با 1392-07-22 آغاز کرده و تمامی مطالب تولید شده توسط این سایت برای صاحبین آن محفوظ میباشد. کپی مطالب تنها با ذکر نام (Guard3d.com) مجاز است و ما از کپی مطالب بدون ذکر دقیق لینک منبع به صفحه مطلب راضی نیستیم. امیدواریم رضایت شما را جلب کنیم .

شبکه های اجتماعی

کپی رایت 2013 © تمامی حقوق نزد Guard3d محفوظ است | طراحی و کدنویسی توسط hosseincode

error: نمیتوانید کپی کنید!!! فقط لینک صفحه برای آدرس دهی به این مطلب قابل کپی است