عندما تم الإعلان ان جهاز آيفون ٦اس سيصدر بنسختين من المعالج A9، إحداهما بحجم ١٦نانو من شركة TSMC و الأخرى بحجم ١٤نانو من شركة سامسونغ، اعتقد الناس ان المعالج الذي ستصنعه سامسونغ سيكون افضل، لكن عندما بدأ الجهاز في التوفر في الأسواق و اصبح الجهاز في أيدي الناس تغير الأمر.
اثبتت بعض التجارب أن ايفون ٦اس بمعالج سامسونغ يصبح ساخناً اكثر مع الاستخدام، و بطاريته اقصر عمراً بما يقارب الساعتين، و يتوفر تطبيق يسهل على المستخدم معرفة الشركة الصانعة لمعالج الجهاز في ايفون ٦اس،لذا قام العديد من المستخدمين بالتجربة، و اشتكى العديد من ان البطارية ليس بالمستوى المأمول
و قد اخبرني احد المستخدمين أنه اختبر الجهاز الجديد و قارنه مع ايفون٦، و اكتشف ان بطارية ايفون٦ تدوم لفترة اطول
ما هو النانو؟ و ما هو أثره؟
النانو (nanometer) هو وحدة قياس تساوي ١ من بليون جزء من المتر (او ١ من مليون من الملمتر). و هو يعبر عن حجم الترانسيستورات في المعالج. و كلما كان رقم النانومتر اصغر، فهو يعني أن حجم الترانسيستورات اصغر، و هو بدوره يعطي عدة ميزات. فالنانو الاصغر يعني ترانسيستورات اصغر، اي انه يمكن حشر ترانسيستورات اكثر في نفس المساحة. و هذا يعني ان بالإمكان اضافة وحدات اضافية للمعالج او زيادة الذاكرة كاش، كما يمكن عدم اضافة اي شيء و الاكتفاء بمعالج اصغر حجما.
كما أن النانو الأصغر يعني ان المسافة بين الترانسيستورات اقل، و هو ما يسمح برفع تردد المعالج لأن الإشارة تستطيع الانتقال بين اجزاء المعالج بشكل اسرع لقصر المسافة. كما ان هناك خيار الاكتفاء بنفس التردد مع حرارة اقل. اضافة لذلك، فإن تصغير الترانسيستورات يعني ان المعالج سيحتاج كهرباء اقل و بالتالي سيولد حرارة اقل.
خيار أبل في استخدام معالجين من شركتين:
و خيار ابل كان مع ان تتعامل مع سامسونغ التي تملك القدرة على انتاج معالجات ١٤ نانو، و في نفس الوقت تتعامل مع TSMC التي تصنع معالجات ١٦ نانو. و قد اختارت ابل ان تكون المعالجات كلها بنفس التردد، رغم انه نظرياً يمكن للمعالجات التي تصنعها سامسونغ ان تعمل بتردد اعلى بنفس الحرارة.
نظرياً كان من المفترض أن تكون معالجات A9 التي تصنعها سامسونغ اقل حرارة، و تحافظ على الأداء بشكل افضل عندما يزيد ضغط الاستخدام. لكن الواقع أن ما حصل هو العكس، على الأقل حسب التجارب لحد الآن. السؤال: لماذا حصل هذا الأمر؟ و ما هو تفسير ذلك علمياً؟
تفسير تفوق معالج TSMC:
يبدو أن المعالج الذي صنعته سامسونغ كفاءته اقل، خصوصاً و أن ١٤ نانو في بداياتها لدى الشركة، و قد لا تكون قد وصلت إلى النضج المطلوب. دليلنا على ذلك هو ارتفاع حرارته بضع درجات في نفس ظروف الاستخدام، رغم ان نسخة TSMC بحجم اكبر قليلا، و من المفترض انها هي من يولد درجة الحرارة الأعلى. ارتفاع الحرارة يعني أن المعالج يستهلك كهرباء اكثر، و كذلك يعني انه سيصل الى المنطقة الحمراء اسرع و سيقوم نظام التشغيل بكبح سرعته.
و ينبغي ملاحظة أن معالجات الهواتف الذكية هي من معمارية ARM و هذه المعمارية أولويتها ضبط الحرارة و استهلاك الكهرباء أكثر من اهتمامها بالسرعة و الأداء. لذلك فكلما ارتفعت الحرارة عن حد معين سيقوم نظام التشغيل بكبح السرعة ليضبط الحرارة
إذن لماذا قالت ابل ان الفارق بين المعالجين لن يتخطى ٢ الى ٣٪؟ في حين ان الاختبارات تظهر فارقاً اكبر بكثير؟
لماذا قالت أبل أن الفارق بين ٢ و ٣٪؟
الجواب هو أن برامج الاختبارات تجهد المعالج و تضعه تحت ضغط متواصل لاختبار قدراته، و هو ما يؤدي لارتفاع درجة حرارته و بالتالي فإن نظام التشغيل يتدخل لتخفيض سرعته. أما في ظروف الاستخدام العادية، فغالباً لا يتم الضغط على المعالج الا في اوقات قليلة و متفرقة، لذا تظل الحرارة دائماً تحت السيطرة، كما يكون أداء المعالج متناسباً مع متطلبات التطبيقات قيد التشغيل بدون ان يتم اجهاد المعالج و إيصاله إلى حدوده. و بالتالي فإن المعالج يقضي معظم وقته مرتاحاً، و يعمل بالتردد و الحرارة المثالية بالنسبة له و بالنسبة للتطبيقات التي يقوم بتشغيلها. و هذا يعني ان المعالجين سيستهلكان طاقة شبه متماثلة، و سوف يكون الانبعاث الحراري متشابهاً بينهما في الظروف الطبيعية. و هو ما يفسر تصريح ابل، حيث ان النظام مع الاستخدام العادي سيجعل المعالجين يحققان نتيجتين متشابهتين من دون ان يحس المستخدم باختلاف في التجربة.
لكن مع الاستخدام المتواصل لتطبيقات تضغط على المعالج مثل الألعاب، فإن الفارق سيعاود الظهور، على شكل حرارة اعلى نسبياً و بطارية اقل.