أداء الهواتف الذكية والحواسيب اللوحية tablets ج2

نشره زائر (لم يتم التحقق) في الثلاثاء, 2013/01/29 - 7:02م

تحدثنا في الجزء السابق عن أحد أهم مكونات النظام على رقاقة SoC وهو المعالج CPU وسنتحدث الآن عن عوامل أخرى مثل وحدة معالجة الرسوميات GPU

نوع وحدة معالجة الرسوميات GPU 

إن وحدة معالجة الرسوميات GPU الموجودة داخل الرقاقة تشبه في وظيفتها بطاقة الشاشة في عالم الحواسيب الشخصية لكن الفرق هو أنه لا يمكنك تغييرها.
هذه الوحدة هي عنق الزجاجة بالنسبة لأداء الألعاب ومؤثرات الحركة فجهاز بمعالج CPU سريع لن يؤدي الغرض مهما كانت سرعته ما لم يملك GPU مناسب.
لو كان معالج GPU قوي ويحتوي تعليمات سريعة لكن حصته من السوق قليلة وآخر أقل قوة لكن له حصة كبيرة من السوق وعلاقات مع مصنعي الألعاب تجعلهم يختبرون برامجهم على هذا المعالج دون ذاك عندها قد تحصل على أداء سريع على المعالج قوة وسرعة بينما قد لا تعمل اللعبة مطلقا على المعالج القوي.


في عالم الأنظمة على رقاقة SoC هناك مزايا معينة موجودة بشكل جاهز مثلا مخرج HDMI تكون بأخذ السن رقم كذا وكذا من الرقاقة وتوصيلها مباشرة إلى سن كذا وكذا من المخرج دون أي وساطات. لكن أحيانا هناك اختيار للمصنع النهائي بعدم القيام بتوصيلها من الأساس مثلا غوغل لم تعمل مخرج HDMI ولم تعمل مدخل micro sd في حين أن Acer A110 تستعمل نفس الرقاقة وهي Tegra 3 لكنها تحتوي مخرج HDMI ومدخل micro SD (والسبب واضح لأن غوغل تريد منا أن نستهلك المحتوى من متجرها)

كذلك عليك الأخذ بعين الاعتبار طرق ترميز الوسائط المدعومة عتاديا في الرقاقة نفسها فهي تؤثر على سرعة تشغيل الوسائط وعلى استهلاك الطاقة يمكنك ملاحظة ذلك من خلال النظر إلى كلمة HW في مشغل MX Player

صورة من برنامج MX Player تظهر أنه يستخدم HW


مثلا يمكنني تشغيل ملف فيديو full HD من نوع mp4 على جهاز لوحي متواضع برقاقة rk2918 في حين يعجز عن تشغيله بشكل سلسل جهاز Samsung galaxy SL (لأنه يستخدم البرمجيات لفك ترميز الفيديو فلا يستطيع إنجاز ذلك في الوقت المناسب)

أهم الأنواع ومشكلة التوافقية

أهم أنواع GPU هي من تصميم ARM وهي Mali-400 وتجدها في العديد من الرقاقات وتسمح بتعدد الأنوية وهي الأكثر توافقية على الإطلاق لأنها من شركة ARM ومن السهل على الشركات أن تشتري رخصتها ومن أشهر الأجهزة التي تحتويها سامسونج S2 و S3 كما أنها موجودة في في عدد من الأجهزة الأرخص مثل Rockchip rk3066 و Allwinner A13 و AMLogic 8726-MX.


من معالجات GPU القوية التي نجدها في الكثير من الأجهزة الشائعة iPhone و Samsung SL i9003 و   Samsung S i9000 و Samsung Galaxy Nexus هو من تصميم PowerVR تحديدا طراز SGX ولأن الكثير من الألعاب بدأت على iPhone قبل أندرويد فإن توافقية PowerVR مع الألعاب عالية. إلا أنه يجدر بنا أن نشير إلى أن سامسونغ ركزت مؤخرا على Mali كما في S2 و S3 وغيرها.

وهناك معالج ULP GeForce من nvidia المعروفة والعريقة في هذا المجال الموجود في رقاقات Tegra وكنت سأشك في توافقية الألعاب معه لولا أن إعلان غوغل عن استعمال Tegra 3 في nexus 7 تضمن تجربته على الكثير من الألعاب والتحقق منها وهذه الرقاقة ليست حكرا على Nexus7 بل موجودة في الكثير من الأجهزة اللوحية. وهناك ألعاب مصممة لهذا المعالج دون غيره.

وبما أننا ذكرنا nVidia فإنه علينا أن نذكر ATI وذلك بأن نعرج على معالج Adreno والذي كان يعرف باسم ATI Imageon والذي لاحقا بيع إلى شركة Qualcomm وأصبح ضمن رقاقات Snapdragon التي تنتجها وهو من المعالجات المميزة.

وإن بحثت جيدا قد تجد معالج Vivante GC860 في بعض الرقاقات مثل rockchip rk2918 (من عالم ARM) و Ingenic JZ4770 (من عالم MIPS) لكنك قد تواجه مشاكل عديدة في التوافقية مع هذا المعالج حيث أنه لا يوجد جهاز مشهور يحمله.

هناك برنامج اسمه Chainfire3D يعمل كوسيط يستقبل تعليمات تناسب معالج معين (مثل Tegra) ويحولها إلى تعلميات تناسب معالجك لكن من عيوبه أنه يعمل على على أنظمة android 2.x فقط ويحتاج صلاحيات الجذر root.

تأثير دقة الشاشة على الأداء

حتى نقارن بين نوعين مختلفتين يجب أن نأخذ بعين الاعتبار دقة الشاشة فالمعالج المتواضع الموجود في Samsung Galaxy Y يستطيع تشغيل الكثير من الألعاب بسلاسة ليس بسبب قوته بل لأن دقة الشاشة فيه هي 320x240 فالمطلوب منه عند عرض كل إطار معالجة هذا الكم الضئيل من النقاط.

في حين يحتاج Samsung Nexus 10 بدقة 2560x1600 معالجة رقم فلكي من النقاط يزيد عن 50 ضعف Galaxy Y أي أكثر من 5000% من عدد النقاط فيه. وحتى لو قارناه بجهاز حديث مثل Nexus 7 ذي 1280x800 فلا يزال Nexus 10 يشكل 4 أمثال عدد النقاط (بكلمات أخرى يحتاج معالج الرسوميات في Nexus 10 أن يكون أسرع 4 مرات من الذي في Nexus 7 حتى يعطي نفس الأداء)

سرعة ساعة معالج الرسوميات

هناك الكثير من الأجهزة اللوحية الرخيصة تحتوي على GPU قوي من نوع Mali 400 إلا أنه يعمل بتردد منخفض جدا مثل Amlogic AML872 الذي يحتوي على Mali 400 بسرعة 250 MHz في المقابل فإن رقاقة Allwinner A10 تحتوي نفس معالج GPU لكن بسرعة 300 MHz ويمكنه معالجة وسائط HD حتى  2160P. في المقابل يعمل معالج GPU GC860 في RK2819 بسرعة 600 MHz ولأن معالج GPU في الأمثلة الثلاثة أحادية النواة فإن السرعة مهمة جدا وتؤثر بشكل مباشر على الأداء.

عدد أنوية معالج الرسوميات

على النقيض تماما من المعالجات العامة CPU فإن طبيعة عمل المعالجات الرسومية GPU تناسب تعدد الأنوية بشكل أكبر لأن الكثير من المهام الرسومية يمكن القيام بها بالتوازي لذا فإن زيادة عدد الأنوية الرسومية ينعكس مباشرة على الأداء (يعني يمكنك معالجة ضعفي عدد الأطر FPS أو ضعفي دقة العرض عند مضاعفة عدد الأنوية). بل إن الكثير من المسائل الرسومية يمكن تصنيفها على أنها SIMD (تنفيذ تعليمة واحدة على بيانات متعددة).

مثلا رقاقة Exynos 4210 في جهاز Galaxy Tab 7.7 تحتوي على GPU من نواع Mali 400MP4 و MP4 هنا تعني رباعية النواة تعمل بتردد 266 MHz فقط لكنها بالتأكيد أسرع بكثير من أي رقاقة أحادية النواة وإن كانت بضعف السرعة.

إضافة إلى رفع الأداء فإن تعدد الأنوية يمكن أن يساعد في توفير الطاقة عند عدم الحاجة لها حيث يمكن الاكتفاء بتشغيل عدد أقل من الأنوية.

إن من أكثر الرقاقات شهرة في كثرة الاعتماد على تعدد الأنوية هي Tegra 3 فهي تحتوي على 12 نواة من معالج الرسوميات GPU تعمل بتردد يزيد عن 400 MHz.

زيادة عدد الأنوية فوق حد معين قد تصبح دون قيمة مثلا رقاقة Exynos 5250 في Samsung Nexus 10 يحتوي على GPU من نوع Mali-T604 يحتوي 4 أنوية رسومية فقط (بسرعة تفوق ال 500 MHz) يمكنها هزيمة أي معالج رسومي آخر والتكفل بالدقة الفلكية لشاشة ذلك الجهاز.


في الجزء القادم قد نعمل ملخص للأجهزة الشائعة ونبين عناصرها.

مدونة مؤيد السعدي: حارس مرمى

أداء الهواتف الذكية والحواسيب اللوحية tablets ج2

المقالة تحت ترخيص CC BY-SA 3.0