بررسی جدیدترین پردازنده‌ های اینتل به زبان ساده

اکنون بیش از یک ماه از معرفی جدیدترین نسل از پردازنده‌های اینتل می‌گذرد اما همچنان خبرها در خصوص این موضوع داغ است و دائما بررسی‌ها و اطلاعات جدیدی از آن‌ها منتشر می‌شود؛ هرچند هنوز برای ارائه یک قضاوت‌ جامع و مستند زود است و می‌بایست دید که در عمل این پردازنده‌ها چه‌قدر می‌توانند رضایت کاربران حرفه‌ای و عمومی خود را برآورده کنند. اینتل که نام این نسل از پردازنده‌های خود را آلدر لیک (Alder Lake) گذاشته، بسیاری از امید‌های خود را به آن بسته و در تلاش است تا از طریق آن، شکست خود در فروش پردازنده‌های نسل یازدهم را جبران کرده و رضایت تعداد زیادی از کاربران خود که در چند سال اخیر به‌سمت خرید از رقبا رو آورده‌اند را دوباره جلب کند. مجله پلازیو را با توضیحات بیشتر در مورد پردازنده‌های نسل ۱۲ اینتل دنبال کنید.

در بررسی پردازنده‌ها مفاهیم تخصصی بسیار زیادی وجود دارند که در بسیاری از اوقات، این مفاهیم بر اساس برند و معماری پردازنده‌ها متفاوت می‌شود و از همین رو معمولا خواندن مقاله‌های مربوط به بررسی پردازنده‌ها برای بسیاری از مخاطبان قابل‌فهم نیست. از همین رو بر آن شدیم تا در این مقاله در کنار بررسی مشخصات فنی پردازنده‌های سری آلدر لیک اینتل، به زبان ساده اصلی‌ترین مفاهیم در جهان پردازنده‌ها را نیز توضیح دهیم؛ به‌گونه‌ای که برای مخاطبان کمتر حرفه‌ای دنیای تکنولوژی نیز قابل‌فهم باشد. با ما همراه باشید.

بررسی گام به گام موارد فنی پردازنده‌های نسل ۱۲ اینتل

۱.‌ رم

اگر کارکرد دقیق رم‌ در سیستم پردازشی کامپیوتر و سایر دیوایس‌ها را نمی‌دانید، به زبان ساده این‌گونه می‌توان توضیح داد که رم‌ها برای نگه‌داری موقتی اطلاعاتی ساخته شده‌اند که پردازنده اصلی در حین انجام یک کار ممکن است به آن‌ها نیاز پیدا کند. از آنجایی که فضای اصلی ذخیره‌سازی اطلاعات (هاردهای HDD یا SSD)‌ کار ذخیره‌سازی و بازخوانی اطلاعات را با سرعت بسیار پایین‌تری به‌نسبت سرعت موردنیاز پردازنده‌های مرکزی انجام می‌دهند، رم‌ها با ساختاری متفاوت از هاردهای معمولی در نزدیکی پردازنده‌های مرکزی قرار می‌گیرند تا اطلاعات ضروری پردازنده را به‌طور موقت در نزدیکی و در دسترس پردازنده نگه‌دارند. در حقیقت رم‌ها از سرعت ذخیره‌سازی و بازخوانی بسیار بالاتری به‌نسبت هاردهای معمولی برخوردارند؛ اما فضای ذخیره‌سازی آن‌ها بسیار کمتر است و از همین رو به‌عنوان حافظه موقتی در کامپیوترها، موبایل‌ها و سایر لوازم مشابه به کار گرفته می‌شوند. رم‌ها انواع مختلفی دارند اما می‌توان گفت که معروف‌ترین و نوع استاندارد آن‌ها در بازار، رم‌های سری DDR است. تاکنون ۵ سری از رم‌های DDR به بازار عرضه شده است که البته رم‌های DDR5 به‌تازگی معرفی شده‌اند و می‌توان گفت که رایج‌ترین سری رم‌ها در بازار، همچنان سری DDR4 است. 

اینتل اعلام کرده است که برای دستیابی به حداکثر سرعت پردازنده‌های سری آلدر لیک، کاربران به رم‌های DDR5 احتیاج خواهند داشت؛ اما در صورت استفاده از رم‌های سری DDR4 نیز چیز زیادی را از دست نخواهید داد و به سرعتی کاملاً مناسب برای اجراکردن سنگین‌ترین بازی‌ها با بالاترین سرعت موردنیاز دسترسی خواهید داشت. نکته قابل‌توجه در این زمینه آن است که حتی پردازنده‌های رده‌متوسط نسل ۱۲ از تکنولوژی DDR5 پشتیبانی خواهند کرد. 

امروزه پردازنده‌ها برای عملکرد هرچه سریع‌تر خود، به حافظه‌هایی سریع‌تر و در دسترس‌تر از رم‌ نیز نیازمندند؛ در واقع حافظه‌هایی سریع‌تر از رم‌ها وجود دارد که در میان رم و پردازنده مرکزی قرار می‌گیرند و قسمتی از وظایف رم را به‌شکلی سریع‌تر انجام می‌دهند. به این دسته از حافظه‌ها «حافظه کش» گفته می‌شود. 

۲. حافظه کش

امروزه یکی از مهم‌ترین عوامل در بررسی پردازنده‌ها، میزان حافظه کش و نوع فناوری آن است. حافظه کش در سرعت عملکرد پردازنده تأثیر بسیار زیادی دارد و به همین خاطر در اغلب بررسی‌های تخصصی پردازنده‌ها،‌ توجه خاصی به این موضوع می‌شود. حافظه‌های کش در نزدیک‌ترین حالت به هسته‌های پردازشی در پردازنده‌های مرکزی ساخته می‌شوند. در پردازنده‌های جدید معمولاً ۳ مرحله یا لایه حافظه کش وجود دارد؛ که اطلاعات مختلف در آن‌ها دسته‌بندی و ذخیره، و در صورت نیاز در رم ذخیره‌سازی می‌شوند. کش لایه اول یا L1 کمترین میزان حافظه ذخیره‌سازی اما بیشترین سرعت و کمترین تأخیر ممکن را دارد و هسته‌های پردازنده اطلاعات موردنیاز خود را اول از همه در حافظه کش L1 اختصاصی خود جست‌وجو می‌کنند و در صورت نبود آن، به‌ترتیب در لایه‌های دو و سه (۲L و ۳L). لایه دوم نیز به‌نسبت لایه سوم از سرعت بیشتری بهره می‌برد اما ظرفیت کمتری دارد. 

کمپانی اینتل در این خصوص سال‌هاست از فناوری اختصاصی خود موسوم به Intel Smart Cache بهره می‌برد که بر اساس آزمایش‌های انجام‌شده در نسل‌های قبلی پردازنده‌های آن، این فناوری تا ۱۴ درصد موثرتر از سایر فناوری‌های مرتبط با هوشمندسازی کش عمل می‌کند. در حقیقت این فناوری فضاهای ۲L و ۳L را به‌طور اشتراکی میان هسته‌های پردازشی تقسیم کرده و بر اساس میزان نیاز هر هسته در موقعیت‌های گوناگون، ظرفیت ذخیره‌سازی این حافظه‌ها را تقسیم‌بندی می‌کند. این فناوری در نسل جدید این پردازنده‌ها نیز وجود دارد. بر اساس آمارهای منتشرشده، سری Core i9 از ۳۰ مگابایت Smart Cache، سری Core i7 از ۲۵ مگابایت Smart Cache و سری Core i5 از ۲۰ مگابایت Smart Cache بهره می‌برند. این اعداد در میان رقبا بیشترین عدد ممکن نیستند و در بعضی پردازنده‌ها تا ۶۵ مگابایت حافظه کش وجود دارد؛ اما نمی‌توان گفت که ظرفیت بیشتر حافظه کش به‌معنی سرعت بیشتر پردازش است. در نهایت می‌توان گفت که میزان ظرفیتی که اینتل برای حافظه کش پردازنده‌های خود در نظر گرفته، در سطحی استاندارد قرار دارد و با وجود فناوری Intel Smart Cache، به‌احتمال بسیار زیاد شاهد عملکردی فوق‌العاده از این پردازنده‌ها در این زمینه خواهیم بود.

۳. معماری پردازنده

هرآنچه تاکنون گفته شد صرفاً درباره فضاهای ذخیره‌سازی موردنیاز پردازنده مرکزی بود و اکنون نوبت به بررسی خود پردازنده‌ مرکزی رسیده است. برای بهتر فهمیدن مطالب پیش رو، بهتر است ابتدا مفهوم «هسته» پردازشی را معنا کنیم. در بسیاری از پردازنده‌ها، چند واحد پردازشی مستقل از هم وجود دارد که به آن‌ها هسته گفته می‌شود. در واقع اگر این‌گونه تصور کنیم که در هنگام اجرای برنامه‌های مختلف، محاسبات موردنیاز برای اجراشدن آن‌ها در کامپیوتر شما درون یک اتاق محاسبه انجام می‌شود، پردازنده‌های جدید از چند اتاق مجزای محاسباتی بهره می‌برند و به این اتاق‌ها «هسته» می‌گوییم. چندهسته‌ای‌ کردن پردازنده‌ها به این خاطر انجام شد که توان کامپیوترها در چندوظیفگی افزایش یابد. در حقیقت اجراشدن چند برنامه‌ به‌صورت هم‌زمان بدون لگ و کرش‌کردن سیستم را مدیون این فناوری هستیم. معمولاً هرقدر که تعداد هسته‌های یک پردازنده بیشتر باشد، توان پردازشی آن نیز بیشتر است (البته این مسئله بستگی به قدرت پردازشی هسته‌ها نیز دارد). 

حال که مفهوم هسته را فهمیدیم، می‌توانیم به بررسی مفهوم «معماری هیبریدی» پردازنده‌ها بپردازیم. به زبان ساده، ما به دو شکل می‌توانیم پردازنده چندهسته‌ای تولید کنیم: ۱. پردازنده چندهسته‌ای با هسته‌های دارای توان برابر؛ ۲. پردازنده چندهسته‌ای با هسته‌های دارای توان‌های متفاوت. 

شرکت اینتل برای سال‌های زیادی بر روی شکل اول متمرکز بود؛ اما با پیشرفت‌های زیادی که برای معماری شکل دوم اتفاق افتاد، اینتل نیز تصمیم گرفت در معماری پردازنده‌های خود تجدیدنظر و هسته‌های دارای توان متفاوت را در یک پردازنده جای دهد. در حقیقت این ایده را برای اولین بار کمپانی ARM به اجرا درآورد و پس از مدتی مقاومت، اینتل نیز همین شیوه را در پیش گرفت. به این شیوه قرارگیری هسته‌ها در کنار یکدیگر، «معماری هیبریدی» گفته می‌شود. دلیل انجام این کار آن است که در هنگام اجرای چند برنامه‌ به‌صورت هم‌زمان، همه این برنامه‌ها به توان پردازشی یکسانی نیازمند نیستند؛ برخی سنگین‌تر هستند و برخی سبک‌تر. بنابراین می‌توان قدرت پردازشی هسته‌ها را به‌شکلی ناهمگن پخش کرد و در عوض میزان مصرف انرژی را پایین آورد و بهره‌وری کلی سیستم را بالا برد. به هسته‌های قوی‌تر، هسته‌های performance یا P-cores گفته می‌شود و به هسته‌های ضعیف‌تر، هسته‌های efficient یا E-cores؛ ما نیز در ادامه به آن‌ها هسته‌های P یا هسته‌های E می‌گوییم. 

در پردازنده‌های سری آلدر لیک (Alder Lake) اینتل با چند مدل متفاوت پردازنده روبه‌رو هستیم که هرکدام تعداد هسته‌های متفاوتی دارد. مدل Core i9 در این سری از ۱۶ هسته پردازشی مجزا بهره می‌برد که ۸ هسته آن از نوع P و ۸ هسته دیگر از نوع E هستند. در سری Core i7 اما ۱۲ هسته وجود دارد که ۸ هسته آن از نوع P بوده و ۴ هسته دیگر از نوع E خواهند بود. در سری Core i5 نیز ۱۰ هسته مجزا وجود دارد که ۶ هسته آن نوع P و ۴ هسته دیگر نوع E هستند. عملکرد هریک از این مدل‌ها با توجه به نسبت‌های متفاوتی که میان هسته‌های قدرتمند و ضعیف‌تر خود دارند، طبیعتاً متفاوت خواهد بود و می‌بایست در طول زمان مشاهده کرد که آیا این مدل‌ها، قول‌های کمپانی اینتل را عملی خواهند کرد یا اینکه در برآورده‌کردن آن‌ها ناکام خواهند ماند. 

برای قضاوت‌کردن توان پردازشی یک پردازنده مرکزی، علاوه بر توجه به تعداد هسته‌ها، این نکته نیز اهمیت دارد که هریک از هسته‌ها هم‌زمان می‌توانند چند کار انجام بدهند؛ آیا در یک زمان واحد فقط یک کار می‌توانند انجام دهند یا اینکه از یک هسته نیز می‌توان انتظار چندوظیفگی داشت؟ برای دانستن این موضوع، باید به مفهوم رشته یا Thread توجه کنیم. 

۴. رشته‌ها

 این مفهوم یکی از مفاهیم گیج‌کننده در بررسی پردازنده‌هاست؛ به‌خاطر اینکه دو گونه مختلف سخت‌افزاری و نرم‌افزاری از مفهوم رشته وجود دارد و از همین رو ارائه یک معنای دقیق اما به زبان ساده از آن کار آسانی نیست. به همین دلیل ما ساده‌ترین تعریف را پیش می‌گیریم و در این زمینه، به داشتن تصوری صرفاً روشن‌تر از قبل نسبت به اطلاعات منتشرشده درباره پردازنده‌های نسل ۱۲ اینتل بسنده می‌کنیم. اینتل سال‌هاست که برای افزایش سرعت و بهره‌وری کلی پردازنده‌هایش، از یک فناوری ابداعی خود به نام Hyper Threading  استفاده می‌کند. این فناوری باعث می‌شود که هرکدام از هسته‌های پردازشی برای سیستم‌عامل به‌عنوان دو هسته پردازشی به نظر بیایند و بنابراین در یک زمان واحد، انجام دو محاسبه مجزا در یک هسته امکان‌پذیر شود. در معماری‌های هیبریدی از آنجا که قدرت همه هسته‌ها یکسان نیست، برای برخی از هسته‌ها امکان تقسیم‌شدن توان پردازشی وجود دارد و برای برخی دیگر خیر، از همین رو تعداد رشته‌های پردازشی لزوماً دو برابر تعداد هسته‌ها نخواهد بود. در سری آلدر لیک اینتل، پردازنده‌های مدل Core i9 دارای ۲۴ رشته، مدل Core i7 دارای ۲۰ رشته و مدل Core i5 دارای ۱۶ رشته پردازشی خواهد بود و عملکرد هرچه بهتری را برای شما به نمایش خواهد گذاشت.

جمع‌بندی

برای بررسی کامل پردازنده‌ها، به مطالعه چند مفهوم دیگر نیاز خواهیم داشت. با ما همراه باشید تا در روزهای آینده به‌سراغ بررسی مفاهیم بسیار مهم دیگری نظیر لیتوگرافی پردازنده، فرکانس پردازنده و انواع حالت‌های آن،‌ مسئله میزان مصرف انرژی، سازگاری پردازنده‌های جدید با سخت‌افزارهای قدیمی و سیستم‌عامل‌ها و در نهایت بررسی قیمت سری آلدر لیک برویم. تا به اینجا متوجه شدیم که اینتل به‌جای تلاش برای هرچه بیشتر کردن هسته‌ها و ظرفیت‌ انواع حافظه‌ها، بر بهینه‌سازی هرچه بیشتر عملکرد پردازنده‌های خود تمرکز کرده است و این موضوع را در قسمت بعدی مقاله نیز شاهد خواهیم بود. تمام تلاش ما در تیم تولید محتوای پلازیو بر آن است تا با زبانی ساده و همه‌فهم، مطالب تخصصی جهان دیجیتال را با شما به اشتراک بگذاریم. نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید و در صورت وجود خطا یا سهل‌انگاری در توضیح مفاهیم، ما را از وجود آن‌ مطلع سازید.