در بخش قبل، برد اصلی و SoC آیفون ۲G و ۳G را مورد بررسی قرار دادیم. در این بخش می خواهیم به سراغ آیفون ۳GS برویم و تفاوت های این آیفون با آیفون های قبلی را از لحاظ فنی بررسی کنیم و ببینیم این آیفون که از لحاظ ظاهری تفاوت چندانی با مدل قبل خود (۳G) ندارد، چه تغییراتی از لحاظ تکنولوژی داخلی در آن انجام شده است.

بخش دوم

برد اصلی – آیفون ۳GS

آیفون ۳GS مانند آیفون های قبلی از یک SoC (سیستم بر روی یک چیپ) ساخت شرکت سامسونگ استفاده میکند. البته سه قسمت اصلی روی این SoC یعنی: CPU (پردازنده اصلی) ، GPU (پردازنده گرافیکی) و RAM (حافظه اصلی)، دیگر مانند آیفون های قبلی نیستند و تغییرات فوق العاده ای در آنها صورت گرفته است!

در این بخش به بررسی CPU جدید استفاده شده در آیفون ۳GS می پردازیم و بررسی GPU و RAM را به بخش های بعدی موکول می نماییم.

پردازنده اصلی (CPU)

آیفون ۳GS به جای استفاده از هسته قبلی پردازنده های آیفون (یعنی همان ARM11 که در بخش قبل معرفی شد) از هسته جدید و فوق العاده قدرتمند Cortex A8 شرکت ARM استفاده میکند.

اگر هسته پردازنده ARM11 را پیشرفته شده CPU های ۴۸۶ با فرکانس بسیار بالا بنامیم، Cortex A8 مانند پیشرفته شده Pentium با فرکانس بالاست! این پردازنده قدرتمند میتواند با سرعت ۶۰۰ مگاهرتز تا بیشتر از ۱ گیگاهرتز کار کند! و تعداد integer pipeline های این پردازنده ۱۳ مرحله ایست (که پردازنده های قبلی آیفون دارای integer pipeline هشت مرحله ای بود) در ضمن این پردازنده قادر به انجام ۲ عمل مجزا در آن واحد میباشد در صورتی که در آیفون های قبلی، پردازنده قادر به انجام ۱ عمل مجزا در آن واحد بود. این قابلیت باعث میشود که این پردازنده بتواند بصورت موازی کارهای مختلفی را از جمله اجرای دو دستورالعمل RISC (نوعی سیاست پردازش به نام: معماری ریسک) بصورت همزمان را انجام دهد که این باعث بالا رفتن سرعت پردازش ها تا ۲ برابر می گردد.

همانطور که در بخش قبل مطرح شد، پردازنده ARM11 که بر روی آیفون ۲G و ۳G استفاده شده، دارای یک قسمت “پردازش متغیر برداری” ساده بود اما حالا در Cortex A8، موتور پیشرفته نوع SIMD (یک دستوالعمل، چند داده) به نام NEON وجود دارد. همچنین تعداد رجیستر های عدد اعشاری (دو رقم اعشار) در A8، دو برابر تعداد این نوع رجیستر در ARM11 میباشد. افزوده شدن NEON و ارتقا یافتن قسمت پردازش متغیر برداری در A8 باعث شده که این CPU بیشتر شبیه پردازنده Intel Atom باشد. البته Intel Atom سرعت بیشتری نسبت به Cortex A8 دارد اما میزان مصرف برق بیشتری هم دارد!

cache های پردازنده آیفون ۳GS هم پیشرفت های بسیار زیادی نسبت به نوع قبلی آیفون کرده است. این پردازنده دارای ۶۴ کیلوبایت cache از نوع L1 میباشد که ۳۲ کیلوبایت آن برای اجرای دستورات و ۳۲ کیلوبایت آن مخصوص پردازش داده هاست (در پردازنده آیفون های قبل، جمعاً ۳۲ کیلوبایت cache وجود داشت). این پردازنده علاوه بر cache از نوع L1، دارای ۲۵۶ کیلوبایت cache از نوع L2 نیز میباشد. (این نوع cache یکی از قابلیت های جدید در Cortex A8 می باشد که در پردازنده آیفون های قبلی وجود نداشت).

ترکیب سرعت بالاتر پردازنده، حافظه cache بالاتر و ساختار ۲ عمل مجزا بصورت همزمان (۲issue) در پردازنده جدید استفاده شده در آیفون ۳GS، باعث شده تا ما افزایش سرعت فوق العاده زیادی نسبت به مدل های قبلی در این آیفون شاهد باشیم تا جایی که میتوان گفت شعار تبلیغاتی اپل “آیفون ۳GS، تا دو برابر سریعتر از آیفون ۳G” در دنیای واقعی حقیقت دارد!

SoC آیفون ۳GS بر روی تراشه ای ۶۵ نانومتری ساخته شده که کوچکتر از SoC آیفون های قبلی (۹۰ نانومتر) است. اما مصرف برق آن باز هم بیشتر از مدل قبلی است. وبسایت شرکت ARM (سازنده پردازنده های آیفون)، مصرف برق پردازنده های ARM11 خود (پردازنده آیفون ۲G و ۳G) را بطور تقریبی ۰٫۲۵ میلی وات و مصرف پردازنده های Cortex A8 (پردازنده آیفون ۳GS) را ۰٫۵۹ میلی وات معرفی کرده است. که این یعنی پردازنده آیفون ۳GS سه برابر مدل های قبلی، برق مصرف میکند! پس چگونه اپل مشکل مصرف بالای باتری را حل کرده است؟

چگونگی مدیریت مصرف باتری در آیفون ۳GS

مقایسه مصرف باتری در پردازنده های آیفون ۳GS و مدل های قبل، به ما دید کامل از قضیه را نمی دهد. با وجود ظرفیت باتری یکسان، آیفون ۳GS باید بسیار سریعتر از آیفون ۳G باتری را مصرف کند. اما در واقعیت این بستگی به طریقه استفاده مردم از موبایلشان دارد. معمولا شما برای انجام کاری موبایل خود را برداشته، و پس از انجام آن کار، گوشی خود را کنار میگذارید. حال اگر سرعت گوشی شما بیشتر باشد، قاعدتاً کار خود را زودتر انجام داده و استفاده تان از گوشی زمان کمتری خواهد برد. و این خود باعث مصرف کمتر برق خواهد شد.

برای درک بهتر این مطلب سری به برشی از اخبار سال ۲۰۰۰ میزنیم:

شرکت اینتل، ۱۰ سال پیش (سال ۲۰۰۰) در نمایشگاه “انجمن توسعه گر اینتل” (IDF) درباره تکنولوژی “شروع سریع” (Quick Start) توضیح میداد:

اینتل دریافته است که بهترین و بهینه ترین  راه استفاده از CPU این است که تمامی قدرت CPU را برای کسری از ثانیه بکار بگیریم تا یک عمل را کامل کند، سپس CPU را در حالت استراحت (idle) قرار دهیم. این حالت بیشترین صرفه جویی را در مصرف باتری انجام می دهد. ممکن است بعضی ها در این شک داشته باشند که در هنگام انجام پردازش های پیچیده و سنگین، CPU دیگر زمانی برای استراحت نخواهد داشت. اما این حقیقت ندارد. برای شرح این مطلب، اینتل مثالی از پخش DVD می زند که در آن سیستم کاملا درگیر می شود. تکنولوژی “شروع سریع” اینتل، به CPU اجازه میدهد که سریعا عملیات دیکود (Decode) را انجام دهد (اصطلاحا: حالت “زودباش”) و تا زمانی که آن فریم در صفحه نمایش به نمایش درمی آید، به حالت استراحت رفته، و سپس همین اعمال را برای فریم بعدی تکرار نماید. این عمل در مصرف باتری صرفه جویی می نماید چون با اینکه سیستم برای انجام حالت “زودباش” احتیاج به مصرف  ۳ وات یا بیشتر برق دارد، اما در حالت استراحت، مصرف باتری به کمتر از ۰٫۲۵ وات می رسد. با میانگین گرفتن از این مصرف ها، به این میرسیم که تا چه میزان “شروع سریع” میتواند مصرف باتری را کاهش دهد.

مصرف برق پردازنده Cortex A8، زیر ۳ برابر ARM11 است؛ همچنین سرعت آیفون ۳GS دو برابر سرعت آیفون ۳G است. پس این کاملا منطقی است که پردازنده Cortex A8 در عین داشتن سرعت بالاتر از ARM11، مصرف برق کمتری نیز داشته باشد.

در بخش بعدی به بررسی پردازنده گرافیکی (GPU) آیفون ۳GS می پردازیم. منتظر باشید.

پایان بخش دوم.