M4 با پردازنده گرافیکی ۱۰ هسته‌ای: انقلابی در گرافیک موبایلی

به گزارش مستر دانستنی , دنیای پردازنده‌های موبایل همواره در حال تکامل بوده و شرکت‌ها برای ارائه بهترین تجربه بصری در دستگاه‌های قابل حمل با یکدیگر رقابت می‌کنند. در این میان، تراشه جدید M4 با معماری پیشرفته و به‌ویژه پردازنده گرافیکی قدرتمند ۱۰ هسته‌ای خود، نویدبخش یک جهش بزرگ در قدرت گرافیکی دستگاه‌های موبایل است. این ارتقاء قابل توجه در عملکرد GPU، امکان اجرای روان‌تر و با کیفیت‌تر بازی‌های سنگین، برنامه‌های گرافیکی پیچیده و تجربه بصری بی‌نظیر را برای کاربران به ارمغان خواهد آورد. در ادامه به بررسی دقیق‌تر قابلیت‌ها و تاثیرات این پردازنده گرافیکی نوظهور خواهیم پرداخت.

گرافیک ۱۰ هسته ای M4 اپل طوفان به پا کرد: جهش عملکردی و تسلط کامل بر رقبا

اپل با معرفی هر نسل از تراشه های سری M خود، انتظارات را در دنیای فناوری بالاتر برده است. پس از آنکه بنچمارک های مربوط به واحد پردازش مرکزی (CPU) تراشه M4 شگفتی آفریدند و قدرت پردازشی کم نظیر آن را به نمایش گذاشتند، اکنون همه نگاه ها به سوی توانایی های گرافیکی این غول کوچک جلب شده است. تراشه M4 با مجهز شدن به یک واحد پردازش گرافیکی (GPU) ده هسته ای قدرتمند، نه تنها وعده تجربه ای روان و خیره کننده در بازی های موبایلی و کامپیوتری را می دهد، بلکه پتانسیل آن را دارد که مرزهای پردازش گرافیکی در دستگاه های قابل حمل و کامپیوترهای شخصی را از نو تعریف کند. این یک گام مهم دیگر از سوی اپل برای تثبیت خود به عنوان پیشرو در طراحی تراشه های سفارشی و ادامه مسیر نوآوری در صنعت سخت افزار است. انتشار نتایج بنچمارک های گرافیکی، مهر تاییدی بر این ادعاها زده و نشان می دهد که M4 صرفا یک ارتقای جزئی نیست، بلکه یک جهش قابل توجه به شمار می آید.در گذشته، برای دستیابی به عملکرد گرافیکی بالا، کاربران ناگزیر به استفاده از کارت های گرافیک مجزا و قدرتمند بودند که معمولا فضای زیادی اشغال کرده، مصرف انرژی بالایی داشتند و حرارت زیادی نیز تولید می کردند. اما با پیشرفت فناوری ساخت تراشه و معماری های نوین، اهمیت واحدهای پردازش گرافیکی یکپارچه (iGPU) که درون خود تراشه اصلی (SoC یا System on a Chip) قرار می گیرند، روز به روز بیشتر شده است. تراشه هایی مانند M4 اپل به خوبی نشان می دهند که گرافیک های یکپارچه امروزی می توانند عملکردی در حد و اندازه های کارت های گرافیک مجزای میان رده و حتی گاهی بالاتر از نسل های نه چندان دور آنها ارائه دهند، آن هم با مصرف انرژی بسیار بهینه تر و تولید حرارت کمتر. این امر به ویژه برای دستگاه های قابل حمل مانند لپ تاپ ها و تبلت ها که محدودیت فضا، ظرفیت باتری و سیستم خنک کننده دارند، حیاتی است. گرافیک یکپارچه قدرتمند به معنای تجربه بصری بهتر، اجرای روان تر نرم افزارهای گرافیکی حرفه ای، امکان اجرای بازی های مدرن با تنظیمات قابل قبول، و حتی بهبود عملکرد در وظایف روزمره ای است که به طور فزاینده ای از شتاب دهی گرافیکی (GPU acceleration) بهره می برند، مانند مرور وب، پخش ویدیوهای با کیفیت بالا و حتی برخی از قابلیت های سیستم عامل.

نگاهی به معماری و قابلیت های گرافیک M4

اگرچه اپل معمولا جزئیات فنی بسیار دقیقی از معماری داخلی تراشه های خود منتشر نمی کند و بیشتر بر روی تجربه کاربری نهایی و قابلیت های محصول تمرکز دارد، اما می توان بر اساس اطلاعات موجود، تعداد هسته ها و رویکرد کلی این شرکت در طراحی سخت افزار، به برخی ویژگی های کلیدی گرافیک ده هسته ای M4 پی برد. اپل سال هاست که بر روی معماری گرافیکی اختصاصی خود کار می کند و آن را با هر نسل بهبود می بخشد. تمرکز اصلی اپل همواره بر روی “عملکرد به ازای هر وات” (performance per watt) بوده است، به این معنی که تراشه هایش بتوانند ضمن ارائه قدرت پردازشی بالا، مصرف انرژی پایینی داشته باشند تا عمر باتری دستگاه ها افزایش یابد و نیاز به سیستم های خنک کننده پیچیده و پر سر و صدا کاهش پیدا کند. این فلسفه طراحی در گرافیک M4 نیز قطعا لحاظ شده است. استفاده از ده هسته گرافیکی نشان دهنده افزایش قابل توجه منابع پردازشی نسبت به برخی نسل های قبلی یا مدل های پایه تراشه های سری M است که می تواند به موازات سازی بهتر وظایف گرافیکی و در نتیجه سرعت بالاتر منجر شود. همچنین، اپل از رابط برنامه نویسی گرافیکی (API) اختصاصی خود به نام Metal بهره می برد. Metal به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا دسترسی سطح پایین تری به سخت افزار گرافیکی داشته باشند و بتوانند بازی ها و برنامه های خود را به طور بهینه تری برای پلتفرم اپل (macOS، iOS، iPadOS) توسعه دهند. این هماهنگی نزدیک بین سخت افزار (GPU) و نرم افزار (Metal API)، یکی از برگ های برنده اپل در دستیابی به عملکرد گرافیکی خیره کننده و کارایی بالا است. احتمالا در M4 شاهد بهبودهایی در زمینه هایی مانند نرخ پرکردن بافت (texture fill rate)، توان پردازش سایه زن ها (shader processing power)، پهنای باند حافظه یکپارچه برای واحد گرافیکی و قابلیت های جدید در زمینه رهگیری پرتو (Ray Tracing) یا محاسبات یادگیری ماشین بر روی GPU هستیم که همگی به تجربه ای روان تر، با جزئیات بصری بیشتر و واقع گرایانه تر منجر می شوند.

جهش ۱۵ درصدی در بنچمارک ها: فراتر از اعداد

بر اساس بنچمارک های اولیه منتشر شده در پایگاه داده گیک بنچ برای تست گرافیکی Metal، تراشه M4 که در یک مدل مک ناشناس با شناسه Mac16,1 مورد آزمایش قرار گرفته، به امتیاز قابل توجه ۵۷۶۰۳ دست یافته است. این امتیاز، نشان دهنده افزایش عملکرد گرافیکی در حدود ۱۵ درصد نسبت به تراشه های نسل پیشین اپل، مانند M3 در پیکربندی مشابه ده هسته ای گرافیکی، است. شاید در نگاه اول، افزایش ۱۵ درصدی برای یک نسل جدید جهشی عظیم به نظر نرسد، اما در دنیای پیچیده طراحی تراشه ها، به ویژه در سطح بالایی که اپل در آن رقابت می کند و پیشرفت ها معمولا به صورت تدریجی حاصل می شوند، هر درصد بهبود عملکرد، نیازمند تلاش های مهندسی قابل توجه و نوآوری در معماری و فرآیند ساخت است. این ۱۵ درصد بهبود می تواند در عمل به معنای نرخ فریم (FPS) بالاتر و پایدارتر در بازی ها، زمان رندرگیری کوتاه تر به میزان قابل توجه در پروژه های ویدیویی و سه بعدی، و پاسخگویی سریع تر سیستم در هنگام کار با برنامه های گرافیکی سنگین مانند مجموعه ادوبی یا نرم افزارهای CAD باشد. برای کاربرانی که به طور مداوم با محتوای بصری سر و کار دارند، از جمله طراحان گرافیک، تدوینگران ویدیو، انیماتورها، یا به بازی های جدید و گرافیکی علاقه مند هستند، این میزان بهبود کاملا محسوس خواهد بود و تجربه کاربری روان تر و لذت بخش تری را به ارمغان می آورد. همچنین، این پیشرفت مداوم و پایدار نشان می دهد که اپل به طور جدی به توسعه و ارتقای توانایی های گرافیکی پلتفرم خود متعهد است و قصد دارد در این زمینه نیز حرف اول را در صنعت بزند.

تسلط M4 بر رقبا: فاصله معنادار با اسنپدراگون

یکی از نکات برجسته و قابل تامل در نتایج بنچمارک گرافیکی تراشه M4، عملکرد فوق العاده آن در مقایسه با رقبای اصلی در دنیای کامپیوترهای شخصی و به ویژه دستگاه های مبتنی بر معماری ARM است. گزارش ها و تحلیل های منتشر شده حاکی از آن است که در همین تست Metal گیک بنچ، تراشه اسنپدراگون X1E78100، که یکی از جدیدترین و قدرتمندترین گزینه های کوالکام برای لپ تاپ های ویندوزی مبتنی بر ARM (معروف به Copilot+ PCs) به شمار می رود و در برخی مدل های لپ تاپ های HP و سایر برندها به کار رفته، امتیازی کسب کرده که به طور قابل توجهی پایین تر بوده و طبق برخی گزارش ها، کمتر از نصف امتیاز گرافیکی M4 بوده است (حدود ۲۷ هزار). این اختلاف عملکرد بسیار چشمگیر است و نشان می دهد که اپل، حداقل در زمینه عملکرد گرافیکی یکپارچه و بهینه سازی شده با رابط Metal، فاصله قابل توجهی با رقبای خود در اکوسیستم ویندوز بر روی ARM ایجاد کرده است. این تسلط نه تنها برای کاربرانی که به دنبال بهترین عملکرد گرافیکی ممکن در دستگاه های قابل حمل، سبک و با عمر باتری طولانی هستند اهمیت دارد، بلکه می تواند توسعه دهندگان بازی و نرم افزارهای حرفه ای را بیشتر به سمت بهینه سازی محصولاتشان برای پلتفرم اپل ترغیب کند. اپل با این دستاورد، بار دیگر برتری خود را در طراحی یکپارچه سخت افزار و نرم افزار و همچنین در معماری تراشه های با کارایی بالا و مصرف انرژی بهینه به رخ کشیده است، به ویژه در بازاری که رقابت برای ارائه جایگزین های قدرتمند و کارآمد برای معماری سنتی x86 در لپ تاپ ها و کامپیوترهای شخصی در حال افزایش است.

کاربردهای حرفه ای: فراتر از بازی و سرگرمی

قدرت گرافیکی چشمگیر تراشه M4 تنها به دنیای بازی ها و سرگرمی محدود نمی شود. کاربران حرفه ای در حوزه های مختلف نیز می توانند از این توانایی پردازشی برای سرعت بخشیدن به گردش کار خود و افزایش بهره وری بهره مند شوند. به عنوان مثال، تدوینگران ویدیو که با فایل های ویدیویی با وضوح بالا مانند 4K، 6K یا حتی 8K و کدک های پیچیده کار می کنند، شاهد سرعت بیشتر در پیش نمایش روان افکت های ریل تایم، اعمال تصحیحات رنگی پیچیده، و به خصوص کاهش چشمگیر زمان خروجی گرفتن (اکسپورت) از پروژه های خود خواهند بود. موتور پردازش رسانه ای (Media Engine) پیشرفته اپل که با واحد گرافیکی همکاری تنگاتنگی دارد، در این زمینه نقش کلیدی ایفا می کند و شتاب دهی سخت افزاری را برای کدک های رایج مانند H.264، HEVC و ProRes فراهم می آورد. هنرمندان سه بعدی و انیماتورها نیز می توانند از توان رندرینگ سریع تر M4 برای مشاهده نتایج کار خود در نماهای سه بعدی و انیمیشن ها در زمان کوتاه تر بهره ببرند. اجرای نرم افزارهای مدلسازی، مجسمه سازی دیجیتال و رندرینگ سه بعدی مانند بلندر، مایا یا سینما فوردی بر روی دستگاه های مجهز به M4 روان تر و کارآمدتر خواهد بود. علاوه بر اینها، محاسبات مربوط به یادگیری ماشین (Machine Learning) و هوش مصنوعی که به طور فزاینده ای از قدرت پردازشی موازی GPU ها استفاده می کنند، با M4 سرعت بیشتری خواهند گرفت. این امر برای توسعه دهندگان اپلیکیشن های مبتنی بر هوش مصنوعی و کاربرانی که از این گونه برنامه ها برای تحلیل داده، پردازش تصویر یا سایر وظایف استفاده می کنند، بسیار مفید است. عکاسان حرفه ای نیز در هنگام کار با فایل های حجیم RAW از دوربین های مدرن و اعمال فیلترها و ویرایش های پیچیده در نرم افزارهایی مانند فتوشاپ، لایت روم یا کپچر وان، بهبود عملکرد و کاهش تاخیر را به وضوح احساس خواهند کرد.

هم افزایی CPU و GPU: راز قدرت یکپارچه M4

عملکرد خیره کننده گرافیکی تراشه M4 بدون همراهی یک واحد پردازش مرکزی (CPU) قدرتمند و کارآمد، نمی توانست به طور کامل شکوفا شود و به پتانسیل واقعی خود دست یابد. اپل در تراشه M4 نه تنها به بهبود چشمگیر GPU پرداخته، بلکه عملکرد CPU را نیز به طور قابل توجهی ارتقا داده است. نتایج بنچمارک های منتشر شده برای CPU تراشه M4 نشان دهنده کسب امتیازهای بسیار بالاتر در هر دو بخش عملکرد تک هسته ای و چند هسته ای نسبت به نسل های قبلی تراشه های سری M و حتی برخی از تراشه های رقیب در کلاس دسکتاپ است. این هماهنگی و توازن بین قدرت CPU و GPU برای ارائه یک سیستم پاسخگو و قدرتمند بسیار حیاتی است. یک CPU سریع می تواند داده ها را با سرعت بیشتری برای پردازش توسط GPU آماده کند، دستورات را مدیریت نماید و از ایجاد گلوگاه (bottleneck) در سیستم جلوگیری نماید، جایی که یکی از قطعات نمی تواند با سرعت قطعه دیگر هماهنگ شود. در بازی ها، CPU وظیفه مدیریت منطق بازی، هوش مصنوعی شخصیت های غیرقابل بازی (NPCs)، شبیه سازی فیزیک محیط و پردازش ورودی های کاربر را بر عهده دارد، در حالی که GPU مسئولیت رندر کردن تمامی جزئیات بصری صحنه را بر دوش می کشد. در برنامه های حرفه ای نیز بسیاری از وظایف به صورت موازی یا متوالی بین CPU و GPU تقسیم می شوند. بنابراین، پیشرفت همزمان و متناسب هر دو بخش در تراشه M4، تضمین کننده یک تجربه کاربری یکپارچه، سریع و روان در طیف وسیعی از کاربردها، از کارهای روزمره گرفته تا سنگین ترین پردازش های حرفه ای، است.

تاثیر M4 بر اکوسیستم اپل و آینده گیمینگ در مک

معرفی تراشه ای با این سطح از توانایی گرافیکی مانند M4، پیامدهای گسترده ای برای کل اکوسیستم محصولات اپل و حتی فراتر از آن خواهد داشت. انتظار می رود که مک بوک های آینده، به ویژه مدل های مک بوک پرو و مک بوک ایر، با بهره گیری از قدرت و کارایی تراشه M4، جهش عملکردی قابل توجهی را تجربه کنند و بیش از پیش برای کاربران حرفه ای، دانشجویان رشته های مهندسی و هنر، و افراد خلاق جذاب شوند. همچنین، این قدرت گرافیکی می تواند راه را برای ورود بازی های AAA (بازی های بزرگ و پرهزینه) بیشتر و با کیفیت بصری بالاتر به پلتفرم macOS هموار کند. اپل در سال های اخیر تلاش های جدی برای تقویت جایگاه مک به عنوان یک پلتفرم گیمینگ انجام داده است و ابزارهایی مانند MetalFX Upscaling (برای افزایش وضوح تصویر و نرخ فریم با استفاده از الگوریتم های هوشمند) و Game Porting Toolkit (برای تسهیل فرآیند پورت کردن بازی های مبتنی بر ویندوز به مک) را معرفی کرده است. تراشه قدرتمندی مانند M4، انگیزه و بستر سخت افزاری لازم را به توسعه دهندگان بازی می دهد تا سرمایه گذاری بیشتری بر روی پلتفرم مک انجام دهند. فراتر از کامپیوترهای مک، این سطح از عملکرد گرافیکی می تواند در آینده به آیپدهای پرو نیز راه پیدا کند و آنها را به ابزارهایی حتی قدرتمندتر و تطبیق پذیرتر برای طراحان، هنرمندان دیجیتال، معماران و حتی گیمرها تبدیل نماید و مرز بین تبلت و لپ تاپ را کمرنگ تر از همیشه کند. این پیشرفت مداوم در تراشه ها، اکوسیستم اپل را یکپارچه تر، قدرتمندتر و جذاب تر از همیشه می کند.

M4 برای مصرف کننده: تجربه ای سریع تر و روان تر

اما این همه پیشرفت فنی و اعداد و ارقام بنچمارک برای مصرف کننده نهایی و کاربر عادی چه معنایی دارد؟ ترجمه این قابلیت ها به زبان ساده، به معنای تجربه ای بهتر، سریع تر، روان تر و کارآمدتر در استفاده روزمره از دستگاه های اپل است. برای یک دانشجو، مک بوک مجهز به تراشه M4 می تواند به معنای اجرای روان چندین برنامه تحقیقاتی و آموزشی به طور همزمان، انجام سریع پروژه های کلاسی، شرکت در کلاس های آنلاین بدون مشکل، و البته لذت بردن از بازی های با کیفیت در اوقات فراغت بدون نیاز به یک کنسول جداگانه باشد. برای یک کاربر حرفه ای، مانند یک گرافیست، معمار، برنامه نویس یا موسیقی دان، این تراشه سرعت و قدرت لازم برای اجرای نرم افزارهای سنگین تخصصی، رندر گرفتن سریع طرح ها، کامپایل کردن سریع کدها و کار با پروژه های صوتی پیچیده را فراهم می کند و در نتیجه بهره وری و خلاقیت را افزایش می دهد. حتی برای کاربران عادی که از دستگاه خود برای وب گردی، تماشای فیلم و سریال، ویرایش عکس های خانوادگی، مدیریت ایمیل ها و کارهای روزمره استفاده می کنند، M4 تجربه ای سریع تر، روان تر، بدون تاخیر و با طول عمر باتری بهتر را به ارمغان خواهد آورد، چرا که کارایی بالاتر به معنای انجام سریع تر وظایف و در نتیجه مصرف انرژی کمتر در طول زمان است. این تراشه نشان می دهد که اپل نه تنها به دنبال ارائه اعداد بزرگ در بنچمارک ها برای تحت تاثیر قرار دادن کارشناسان، بلکه به دنبال بهبود واقعی و ملموس تجربه کاربری برای همه اقشار مشتریان خود است.