اپل سیلیکون (Apple Silicon) در مقایسه با اینتل (Intel)

ما در اینجا جوانب مثبت و منفی تصمیم اپل برای ساخت پردازنده‌های اختصاصی خود را ارزیابی خواهیم کرد. در این مقاله اپل سیلیکون با اینتل مقایسه خواهد شد.

-----

سافت‌مک: در تاریخ 22 ژوئن، اپل برنامهٔ خود برای انتقال از پردازنده‌های اینتل داخل مک به پردازنده‌های ساخت خودش را فاش کرد. روندی که انتظار می‌رود دو سال طول بکشد تا اولین مکینتاش‌های دارای پردازنده‌های اپل تا پایان سال 2020 عرضه شوند.

این اولین باری نیست که اپل از یک برند پردازنده به برند دیگری می‌رود (در ژوئن 2005 اپل از انتقال از Power PC به Intel خبر داد) اما این اولین باری است که اپل خودش پردازنده‌ها را تولید می‌کند.

در این مقاله قصد داریم به بررسی و مقایسه‌ای بین پردازنده‌های اپل با پردازنده‌های فعلی اینتل داشته باشیم. اما قبل از انجام این کار چند سؤال وجود دارد که باید به آنها بپردازیم.

ابتدا باید ببینیم که چرا اپل قصد دارد اینتل را به عنوان تأمین کنندهٔ پردازنده‌های خود کنار بگذارد. سپس برخی از دلایلی که اپل قصد دارد از تراشه‌های مخصوص به خود استفاده کند را بررسی خواهیم کرد. ضمن این که برای کسانی که فکر می‌کنند این زیر سؤال بردن Intel در مقابل ARM است، تفاوت بین Apple Silicon با ARM را توضیح خواهیم داد. ما همچنین به این مسئله که رفتن اپل به سمت سیلیکون خودش تا چه اندازه خطر دارد و چرا اپل حاضر است این ریسک را انجام دهد نیز خواهیم پرداخت.

هنگامی که تمام این موارد را پشت سر گذاشتیم، باید بتوانیم در مورد چگونگی مقایسهٔ اپل سیلیکون با اینتل تصمیمی آگاهانه اتخاذ کنیم. و این که آیا شما باید منتظر اولین اپل سیلیکون مک باشید و آیا صبر کردن برای نسل بعدی عاقلانه است.

چرا اپل در حال کنار گذاشتن اینتل است؟

مدتی هست که فاصله گرفتن اپل از اینتل شایعه شده است. مدت‌ها پیش و در سال 2015 تحلیل‌گر مینگ‌چی کو (زمانی که در KGI بود) پیش‌بینی کرد که اپل طی چند سال آینده شروع به طراحی پردازنده‌های اختصاصی خودش برای مکینتاش خواهد کرد. این پیش‌بینی مبتنی بر نظریه‌ای بود که پردازنده‌های خود اپل (در زمانی که تراشه‌های A9 و A10 در آیفون‌ها و آیپدها نقش عمده‌ای داشتند) به زودی به اندازهٔ کافی برای مک‌ها نیز مناسب خواهند بود. چنین اظهار شده است که حرکت به سمت پردازنده‌های خود اپل باعث می‌شود که «اپل زمان شروع راه‌اندازی مک و دیگر اجزای محصول مک را بهتر کنترل کند».

سپس در آوریل 2018 گزارشی از بلومبرگ با عنوان «برنامه‌های اپل برای استفاده از تراشه‌های اختصاصی خود در مک‌ها از سال 2020» جزئیات ابتکار عمل اپل با اسم رمز Kalamata را فاش کرد که می‌تواند اپل را «قادر به ادغام سخت‌افزاری و نرم‌افزاری تنگاتنگ‌تری کند که به صورت بالقوه منجر به سیستم‌هایی با عمر باتری بهتر شود». این ابتکار بخشی از یک استراتژی بود که طبق گفتهٔ «افرادی که با برنامه‌های اپل آشنا هستند» باعث خواهد شد که تمام دستگاه‌های اپل یکپارچه‌تر با هم کار کنند.

در ماه اکتبر سال 2018، مینگ‌چی کو (که در آن زمان در TFI Securities بود) اظهار داشت که انتقال از Intel به یک تراشهٔ مبتنی بر ARM مزایایی را شامل حال اپل خواهد کرد، یعنی: عدم وابستگی به برنامهٔ زمانی انتشار پردازندهٔ اینتل، افزایش حاشیهٔ سود و پتانسیل بهبود سهم بازار در صورتی که اپل سود خود را به شکل کاهش قیمت مک به مصرف کننده منتقل کند.

در مورد عدم وابستگی به اینتل: اینتل طی چند سال گذشته تلاش کرده است تا بتواند اندازهٔ ترانزیستورها را به 10 نانومتر کاهش دهد (با هدف قرار دادن ترانزیستورهای بیشتر در یک پردازنده). تأخیرهای متعاقب آن و لغو تولید پردازندهٔ Cannon Lake، بدون شک باعث ناامیدی اپل شد. اما این تنها بخشی از مشکل اینتل بود. فرانسوا پایدنئول، مهندس پیشین اینتل، به PC Gamer اظهار داشت که اشکالات باعث تحریک اپل می‌شد: «اپل فیلتر شماره یک مشکلات در معماری شد».

اپل برای فاصله گرفتن از اینتل دلایل خاص خودش را بیان کرده است. اپل بر روی این واقعیت تأکید کرد که این انتقال «ایجاد یک معماری مشترک در بین تمام محصولات اپل، نوشتن و بهینه‌سازی برنامه‌ها برای تمام اکوسیستم را برای توسعه دهندگان بسیار ساده‌تر خواهد کرد». اپل همچنین به «قابلیت‌های پیشرفتهٔ سیلیکون اپل» و «عملکرد پیشرو در صنعت و فناوری‌های جدید قدرتمند» اشاره کرده است.

از دیگر مزایای برجستهٔ اپل این است که توسعه دهندگان قادر خواهند بود «برنامه‌های آی. او. اس و آیپد. او. اس خود را بدون هیچگونه تغییری برای مک نیز در دسترس قرار دهند». این انتقال همچنین «عملکرد پیشرو در صنعت مک برای هر وات منجر به GPUهایی با کارایی بالاتر خواهد شد و برنامه‌نویسان را قادر می‌سازد که حتی برنامه‌های حرفه‌ای‌تر و بازی‌های پرقدرت‌تری را بنویسند».

اپل همچنین توضیح می‌دهد که، به لطف این حرکت، توسعه دهندگان به «فن‌آوری‌هایی همچون موتور عصبی (Neural Engine) » دسترسی پیدا خواهند کرد که «مک را به یک بستر شگفت‌انگیز برای توسعه دهندگان در زمینهٔ استفاده از یادگیری ماشین تبدیل خواهد کرد».

دلیل دیگری که چرا اکنون زمان فاصله گرفتن از اینتل است در واقع به همان دلیل بازگشت اپل از Power PC به Intel در سال 2005 - 2006 بازمی‌گردد. در آن زمان اینتل قدرت غالب بود، و با پشتیبانی از محبوبیت ویندوز سرمایه‌گذاری‌هایی کرده بود که PowerPC نمی‌توانست با آن رقابت کند. پانزده سال بعد فروش PC به سرعت کاهش یافت و تمام رشد بر روی دستگاه‌های تلفن همراه متمرکز شد. و دستگاه‌های تلفن همراه که بیشترین رشد را شاهد هستند، اتفاقاً از تراشه‌های طراحی شده توسط اپل استفاده می‌کنند.

آیا اپل به سمت استفاده از ARM خواهد رفت؟

ممکن است شایعاتی مبنی بر این که اپل مدت‌ها قبل از این که خبر انتقال به اپل سیلیکون را اعلام کند، در حال کنار گذاشتن اینتل بوده است. در این صورت ممکن است فکر کنید که آیا اپل از پردازنده‌های ARM در مک‌های جدید خود استفاده خواهد کرد؟

اپل اعلام کرده است که این یک حرکت به سمت اپل سیلیکون است، نه حرکت به سمت ARM. اپل System on Chips = SoCهای خود را مبتنی بر ARM توسعه داده است، اما پردازنده‌های حاصله را با عنوان ARM توصیف می‌کند، مثل این است که بگوییم مک. او. اس یونیکس است، به دلیل این واقعیت که مبتنی بر یونیکس می‌باشد. تعداد سری تراشه‌های اپل نسبت به ARM بسیار بیشتر هستند و به همین دلیل ثابت شده است که SoCهای اپل نسبت به سایر پردازنده‌های مبتنی بر ARM (مانند مجموعه Snapdragon از Qualcomm) برتری دارند.

SoCهای اپل دارای ویژگی‌های پیشرفته‌ای مانند مدیریت پیشرفتهٔ برق، یادگیری ماشین، Secure Enclave، Neural Engine (موتور عصبی)، GPUی خود اپل و موارد دیگر هستند که در سایر پردازنده‌های ARM در دسترس نیستند.

این به این معنی نیست که ARM حرفی برای گفتن ندارد. ARM مبتنی بر Reduced Instruction Set Computing = RISC (کاهش محاسبات مجموعه دستورالعمل) و Intel (که با عنوان x86 نیز شناخته می‌شود) مبتنی بر Complex Instruction Set Computing = CISC (محاسبات مجموعه دستورالعمل پیچیده) می‌باشد. به خاطر دارید که ما قبلاً به ترانزیستورها به عنوان یکی از چالش‌های اینتل در تلاش برای کاهش اندازهٔ آنها اشاره کردیم؟ پردازنده‌های مبتنی بر معماری RISC به اندازهٔ پردازنده‌های مبتنی بر CISC به آنهمه ترانزیستور احتیاج ندارند. این هزینه و مصرف برق را کاهش می‌دهد، و به این معنی است که گرمای کمتری نیز تولید می‌شود.

این مزایا به این معنی است که ARM برای دستگاه‌های با باتری کوچک و سبک مانند تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها، بلکه لپتاپ‌ها و حتی سرورها بسیار مناسب است. در حقیقت یک سوپر کامپیوتر مبتنی بر ARM نیز وجود دارد - قدرتمندترین سوپر کامپیوتر جهان، Fugaku، بر روی یک Arm SoC طراحی فوجیتسو اجرا می‌شود.

وجود این سوپر کامپیوتر نشان می‌دهد که ترس از انتقال به پردازنده‌های ARM به این معنی است که اپل قادر به تولید پردازنده‌های ایستگاه کاری مناسب برای مک پرو نیست.

در ادامهٔ تلاش‌های صرف شده در جهت بازگرداندن حرفه‌ای‌ها به این پلتفرم، این یک غافلگیری بزرگ خواهد بود. هیچ دلیلی وجود ندارد که اپل نتواند از تخصص خود برای ساخت پردازنده‌های اپل مبتنی بر ARM استفاده کند که پاسخگوی نیاز این کاربران نباشد.

در عین حال دستگاه دیگری نیز وجود دارد که برای حرفه‌ای‌ها طراحی شده است و به دلیل وجود پردازندهٔ ARM دچار آسیب بزرگی شده است: Surface Pro X مایکروسافت. در حالی که Surface حداقل ویندوز را اجرا می‌کند (اجرای ویندوز با ARM به خودی خود یک چالش بود) کمبود برنامه‌هایی که بر روی پردازندهٔ مبتنی بر ARM کار کنند نیز وجود دارد. مایکروسافت یک شبیه‌ساز ارایه می‌دهد که برنامه‌های ویندوز 32 بیتی را برای اجرا در Surface Pro تبدیل می‌کند، اما نمی‌توانید برنامه‌های 64 بیتی جدید را تبدیل کند؛ به این معنی که برنامه‌هایی مانند Adobe Lightroom حتی نمی‌توانند بر روی Surface Pro X اجرا شوند.

خوشبختانه اپل این را پیش‌بینی کرده است تا اطمینان حاصل کند که چنین اتفاقی دیگر نمی‌افتد. ما این را می‌دانیم که ادوبی (Adobe) متعهد است که برنامه‌های خود را بر روی اپل سیلیکون فعال کند - در واقع اپل در طی سخنرانی ارایهٔ WWDC (کنفرانس جهانی توسعه دهندگان اپل) خود نشان داد که ادوبی فتوشاپ و لایت‌روم به صورت طبیعی بر روی اپل سیلیکون اجرا می‌شوند. بعلاوه اپل راه حل خاص خود به نام Rosetta 2 را دارد تا اطمینان حاصل کند که همهٔ برنامه‌ها از روز اول کار خواهند کرد.

هر کسی که نگران این باشد که پردازنده‌های ARM برای مکینتاش‌های حرفه‌ای مناسب نیست، باید توجه داشته باشد که پردازنده‌هایی که اپل در حال توسعهٔ آنها است، نباید از آن وضعیتی که پردازنده‌های ARM پیش از این در لپتاپ‌های ویندوزی شاهد بوده‌ایم بی‌بهره باشند. امیدوارم که بتوانیم به اپل اعتماد کنیم و اجازه ندهد که دوباره بازار حرفه‌ای‌های خود را از دست بدهد.

دربارهٔ گرافیک چه می‌دانیم؟

نگرانی دیگر طراحان حرفه‌ای، قابلیت‌های گرافیکی مک‌های جدید است. در حال حاضر برخی از مک‌ها با گرافیک یکپارچهٔ اینتل فروخته می‌شوند و برخی دیگر گرافیک مجزای AMD دارند، مانند AMD Radeon Pro 5600M GPU که گزینه‌ای برای مک‌بوک پرو 16 اینچی است.

اپل می‌گوید زمانی که مک‌های سیلیکونی اپل عرضه شوند، آنها از GPUهای اپل پشتیبانی می‌کنند. اگر چه این احتمال وجود دارد که گرافیک‌های یکپارچهٔ اپل در مقایسه با گرافیک‌های یکپارچهٔ اینتل نشان از یک ارتقاء داشته باشد، اما این نگرانی نیز وجود دارد که اپل قصد دارد GPUهای AMD را جایگزین کند.

جای تعجب نیست که اپل می‌تواند یک GPU را طراحی کند. اپل پیش از این از GPUهای اختصاصی خود در داخل آیپد و آیفون با موفقیت بسیار زیادی استفاده کرده است، و اپل انتظارات را بالا می‌برد - ادعا می‌کند که می‌توان انتظار GPUهای با عملکرد بالاتری را در داخل مک‌های جدید سیلیکونی اپل داشت. این شرکت اظهار کرده است که این انتقال منجر به اجرای قدرتمندتر بازی‌ها در مک خواهد شد - که البته این فقط یک ادعا است، زیرا مدت‌ها است که مکینتاش برای بازی مناسب نیست.

ما قبلاً شاهد شواهدی از این موضوع بودیم: اپل در خلال WWDC (کنفرانس جهانی توسعه دهندگان اپل) نشان داد که Shadow of the Tomb Raider تحت Rosetta 2 به نرمی و روانی بر روی یک نسخهٔ ویژهٔ مک مینی که دارای A12Z که معمولاً در یک آیپد پرو یافت می‌شود، اجرا می‌شود. یونیتی همچنین متعهد شده است که با اپل همکاری کند تا بازیکن بتواند به صورت مستقل بازی‌ها را بر روی مک‌های قدرت گرفته از سیلیکون اپل اجرا کند.

این فقط بازی‌ها نیستند: Maxon همچنین متعهد شده است که Cinema 4D را بر روی اپل سیلیکون اجرا کند و اپل اجرا شدن Cinema 4D از طریق Rosetta 2 را طی ارایهٔ خود نشان داد.

این احتمالاً نگرانی‌های مبنی بر این که GPUهای یکپارچهٔ اپل را نمی‌توانید با GPUSهای AMD و Nvidia تکمیل کنید را متوقف نخواهد کرد. احتمالاً به همین دلیل است که اپل در سند توسعه دهنده گفت: «فکر نکنید که GPUی گسسته به معنای عملکرد بهتر است» و «GPUی یکپارچه در پردازنده‌های اپل برای کارهای گرافیکی با کارایی بالا بهینه شده است».

برای شفاف‌سازی بیشتر در این مورد، طی یک جلسهٔ توسعه دهنده در WWDC اپل در مورد معماری GPUی مک‌های جدید خود بحث و گفتگو کرد. اپل از Tile Based Deferred Rendering = TBDR استفاده می‌کند و نه از Immediate Mode Rendering = IMR که توسط GPUهای Intel، Nvidia و AMD استفاده می‌شود. TBDR تمام صحنه را ضبط می‌کند، آن را به بخش‌های کوچک تقسیم می‌کند و آنها را به صورت جداگانه پردازش می‌کند، از این رو به پهنای باند حافظه نیازی ندارد. صحنه رندر نمی‌شود تا پیکسل‌های مسدود شده (پیکسل‌هایی که نباید قابل مشاهده باشند) دفع شده باشند. در IMR همان ابتدا و قبل از دفع پیکسل‌های غیر ضروری تمام صحنه رندر می‌شود. این فرآیند اخیر به پهنای باند بسیار بیشتری نیاز دارد.

نقاط مثبت و منفی اپل سیلیکون در مقابل اینتل

ما پیش از این بسیاری از مزایای انتقال از اینتل به اپل سیلیکون را پوشش داده‌ایم و برخی از معایب آن را متوجه شده‌ایم (به طور خاص تجربهٔ ویندوز با ARM). در نهایت نقاط مثبت و منفی این انتقال را در ادامه لیست می‌کنیم.

نقاط مثبت

• اپل دیگر تحت تأثیر اشکالات و تأخیرهای اینتل (مانند لغو تولید پردازندهٔ Cannon Lake) قرار نخواهد گرفت.
• پردازنده‌های آیفون و آیپد اپل در حال حاضر به اندازهٔ کافی برای مک مناسب هستند.
• اپل کنترل بیشتری در مورد زمان عرضهٔ مک دارد.
• اپل دیگر تحت تأثیر برنامهٔ انتشار پردازندهٔ اینتل نیست.
• اپل قادر خواهد بود که سخت‌افزار و نرم‌افزار را کاملاً یکپارچه‌سازی کند.
• عمر بهتر باتری باید امکانپذیر باشد.
• تمام دستگاه‌های اپل به صورت یکپارچه با هم کار خواهند کرد.
• اپل باید به حاشیهٔ سودی دست یابد و بتواند این سود را به صورت کاهش قیمت مکینتاش به مصرف کننده منتقل کند (اگر چه احتمالاً چنین نخواهد بود).
• بهینه‌سازی برنامه‌ها برای کل اکو سیستم برای توسعه دهندگان ساده‌تر خواهد بود: آیفون، مک و آیپد.
• پیشرو بودن در صنعت در هر وات.
• GPUهای با عملکرد بالاتر باید به معنی برنامه‌های قدرتمندتر و بازی‌های سطح بالا باشند.
• دسترسی به Neural Engine (موتور عصبی) باید به توسعه دهندگان اجازه دهد تا از یادگیری ماشین استفاده کنند.
• اپل با تراشه‌های گوشی‌های هوشمند و تبلت‌های خود در صنعت پیشرو است و می‌تواند همین کار را برای مک نیز انجام دهد.
• بر خلاف سایر تراشه‌های مبتنی بر ARM، پردازنده‌های اپل به ویژگی‌هایی از جمله مدیریت برق پیشرفته، یادگیری ماشین، Secure Enclave، Neural Engine (موتور عصبی)، GPUی خود اپل، و موارد دیگر دسترسی خواهند داشت.
• پردازنده‌های مبتنی بر ARM به تعداد زیادی ترانزیستور احتیاجی ندارند که این امر باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود و به معنای تولید گرمای کم‌تری می‌باشد.
• قدرتمندترین سوپر کامپیوتر جهان، Fugaku، بر روی A64FX، یک Arm SoC با طراحی فوجیتسو، اجرا می‌شود.

نقاط منفی

• اپل از زمان طراحی تراشهٔ A4 در سال 2010، پردازنده‌هایی را تولید کرده است، بنا بر این 10 سال تجربه دارد. می‌توانید استدلال کنید که اینتل چه مقدار سال‌های بیشتری را در آستین خود دارد.
• اولین نسل از هر محصول دارای ریسک‌های مرتبط با خود است. اپل سیلیکون جدید است و در مک تست نشده است. ما نمی‌دانیم اپل به چه چیزی می‌تواند دست یابد.
• Surface Proی مبتنی بر ARM به دلیل ناسازگاری نرم‌افزاری 0 به ویژه برنامه‌های حرفه‌ای - دارای چندین مشکل است.
• ARM با نرم‌افزارهای x86 یا x64 سازگار نیست، به این معنی که برخی از برنامه‌های ویندوز بدون یک شبیه‌ساز اجرا نخواهند شد. اما بعید است که این مسئله برای کاربران مک نیز مهم باشد.
• یکی از مزایای انتقال اپل به اینتل در سال 2006 این بود که کاربران مک امکان اجرای ویندوز بر روی مک را داشتند. این کار درهای مک را برای افرادی که در ترک ویندوز تردید داشتند گشود. (همچنین بخوانید: آموزش جامع روش مهاجرت از PC به مک)
• در حالی که ARM (و AMD) در حال از راه رسیدن هستند، اینتل هنوز هم بر بازار مسلط است و این به این معنی است که توسعه دهندگان به طراحی برنامه‌ها برای اینتل ادامه خواهند داد.

نتیجه‌گیری

به نظر می‌رسد که در انتقال از اینتل به سیلیکون اختصاصی مزایای بسیاری وجود داشته باشد که با پردازنده‌های اپل که در حال حاضر رقیب پردازنده‌های اینتل هستند زمان آن فرا رسیده باشد. با ساخته شدن اپل سیلیکون دیگر نیازی نیست که سال‌ها منتظر باشیم تا اپل مک‌ها را با جدیدترین پردازنده‌ها به روز رسانی کند. اما این فراتر از فقط پردازنده‌ها است: مزایای داشتن یک معماری یکپارچه باعث می‌شود که برنامهٔ آی. او. اس نیز به مک منتقل شوند، که به خودی خود می‌تواند شیوهٔ استفاده از مک را نیز تغییر دهد. این می‌تواند آغاز تحول بعدی در دنیای کامپیوتر باشد.