دسته بندی محصولات

آرم دربرابر x86؛ آیا اپل می‌تواند AMD‌ و اینتل را شکست دهد؟

آرم دربرابر x86؛ آیا اپل می‌تواند AMD‌ و اینتل را شکست دهد؟

انتشار خبر تصمیم اپل برای مهاجرت از معماری x86 به آرم، به شکل‌گیری بحث‌ها و گمانه‌زنی‌های زیادی در دنیای کامپیوتر منجر شد.
انتشار خبر تصمیم اپل برای مهاجرت از معماری x86 به آرم، به شکل‌گیری بحث‌ها و گمانه‌زنی‌های زیادی در دنیای کامپیوتر منجر شد.

پردازنده‌های سنتی با معماری‌های انحصاری از دهه‌ها پیش در دنیای پردازش حضور داشته‌ و حتی فرمانروایی کرده‌اند. با تولد و رشد پلتفرم موبایل، معماری‌های جدید متولد شدند و حتی به اوج رسیدند. ظاهرا این معماری‌ها به‌مرور در مسیر سلطه بر کل بازار پردازش در حرکت هستند و تصمیم جدید اپل بر استفاده از آرم در کامپیوترهای شخصی هم به پیشرفت بیشتر کمک می‌کند. درحال‌حاضر، سؤال مهم این است: آیا اپل و به‌طور کلی معماری آرم، موفق می‌شوند معماری‌های سنتی همچون x86 را از بازار پردازش خارج کنند؟

آرم و x86 تفاوت‌هایی بنیادی در معماری دارند؛ تفاوت‌هایی که از نحوه‌ی مدیریت دستورالعمل‌ها سرچشمه می‌گیرد و حتی روی توسعه‌ی اپلیکیشن برای هر معماری هم تأثیر می‌گذارد. درادامه، انواع جنبه‌های مؤثر بر رقابت شرکت‌های توسعه‌دهنده‌ی هر معماری را بررسی می‌کنیم.

تفاوت معماری آرم و x86

فرایند محاسبه و انجام وظایف در پردازنده‌ها در اساس به دستورالعمل‌ها وابسته است (instruction set). دستورالعمل‌ها به پردازنده می‌گویند که داده را چگونه از بخش‌های رجیستر به حافظه منتقل کند و فرایندهای ریاضی روی آن انجام دهد. هریک از بلوک‌های سخت‌افزاری پردازنده‌ی مرکزی، به دستورالعمل‌های متفاوتی نیاز دارند. هرچه پردازنده‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر می‌شوند، پیچیدگی دستورالعمل‌ها نیز بیشتر می‌شود.

تفاوت بنیادی آرم با معماری‌های قبلی در شیوه‌ی مدیریت دستورالعمل‌ها ایجاد می‌شود. آرم براساس دستورالعمل‌های RISC یا Reduced Instruction Set Comouting عمل می‌کند؛ درحالی‌که پردازنده‌های x86 براساس معماری CISC یا Complex Instruction Set Computing، دستورها را اجرا می‌کند. دستورالعمل‌ها پردازنده‌ آرم بسیار کوچک هستند و ارتباط بسیار کمی بین تعداد دستورالعمل‌ها و مأموریت‌های زیرمجموعه‌ای پردازنده وجود دارد.

معماری مبتنی‌بر CISC تفاوت‌هایی عمده با RISC دارد. این معماری دستورالعمل‌های بسیار زیادی را ارائه می‌کند که اغلب آن‌ها عملیات متنوع و پیچیده‌ی زیادی را اجار می‌کنند. از میان فرایندهای اجرایی دستورالعمل‌ها می‌توان به محاسبه‌ی ریاضیاتی و جابه‌جایی داده‌ها اشاره کرد. پیاده‌سازی دستورالعمل‌های بیشتر در معماری CISC، یعنی این معماری بهره‌وری بیشتری به کاربر ارائه می‌کند. درمقابل، تعدد دستورالعمل‌ها باعث می‌شود مصرف توان بیشتر شود. چرا مصرف توان در این معماری بیشتر می‌شود؟؛ چون رمزگشایی دستورالعمل‌های متعدد به توان بیشتری نیاز دارد.

با توضیحات گفته‌شده، به این نتیجه می‌رسیم که معماری پردازنده همان ارتباط بین طراحی سخت‌افزار پردازنده و دستورالعمل‌ها است. طبق همین تعریف، معماری پردازنده را می‌توان برای اهداف گوناگونی طراحی کرد. به‌عنوان مثال، پردازنده را می‌توان با هدف محاسبه‌ی اعداد بسیار زیاد یا مصرف انرژی کم یا به‌حداقل‌رساندن ابعاد و مساحت قطعه‌ی سیلیکونی طراحی کرد. درمجموع، تفاوت آرم و x86 نیز در همین هدف‌گذاری مشخص می‌شود. معماری آرم از اساس برای کاهش مصرف توان در پردازنده طراحی شد.


معماری‌های مدرن ۶۴ بیتی

امروزه، معماری‌های ۶۴ بیتی در گوشی‌های هوشمند و کامپیوترهای شخصی به‌وفور دیده می‌شوند؛ البته همیشه این‌گونه نبوده است. گوشی‌های هوشمند از سال ۲۰۱۲ و یک دهه پس از کامپیوترهای شخصی، به معماری جدید روی آوردند. معماری ۶۴ بیتی به‌طور خلاصه از آدرس‌های حافظه و رجیستری بزرگ استفاده می‌کند که امکان بهره‌مندی از انواع داده‌ی ۶۴ بیتی بلند را فراهم می‌کند. برای بهره‌مندی از معماری ۶۴ بیتی، علاوه‌بر سخت‌افزار و دستورالعمل‌های مناسب، باید سیستم‌عامل هماهنگ با معماری نیز استفاده شود.

اپل اولین شرکتی بود که پردازنده‌های ۶۴ بیتی را برای دستگاه‌های همراه خود عرضه کرد و درادامه، تولیدکننده‌های اندرویدی وارد بازار شدند. درمجموع، حرکت به‌سمت معماری ۶۴ بیتی تأثیر مستقیمی بر فرایندهای پردازشی روزمره نگذاشت؛ البته معماری مذکور برای انجام محاسبه با دقت زیاد روی اعداد اعشاری کارایی بسیار زیادی دارد. همچنین، پیاده‌سازی رجیسترهای ۶۴ بیتی به افزایش دقت رندر سه‌بعدی هم کمک می‌کند. افزایش سرعت رمزنگاری و ساده‌سازی استفاده از حافظه‌ی رم بیش از چهار گیگابایت، از مزایای دیگر معماری ۶۴ بیتی هستند.

همان‌طورکه گفته شد، کامپیوترهای شخصی قبل از گوشی‌های هوشمند از معماری ۶۴ بیتی استفاده کردند. AMD اولین شرکتی بود که در سال ۱۹۹۹ اولین معماری از این دسته را به دنیای پردازش معرفی کرد. البته ناکامی AMD باعث شد که معماری موجود x86 اینتل تقویت شود. اینتل هم بعدا اولین محصول ۶۴ بیتی خود را به‌نام IA64 معرفی کرد.

آرم در سال ۲۰۱۱، معماری ARMv8 64-bit را معرفی کرد. شرکت آرم به‌جای توسعه و بزرگ‌کردن معماری ۳۲ بیتی اولیه، معماری کاملا جدید ۶۴ بیتی معرفی کرده بود که دوران تازه‌ای را در معماری‌های پردازشی به‌همراه داشت. معماری ARMv8 دو مرحله‌ی اجرایی به ‌نام‌های AArch32 و AArch64 دارد. همان‌طورکه از نام‌ها برمی‌آید، یکی از آن‌ها برای اجرای کدهای ۳۲ بیتی و دیگری برای کدهای ۶۴ بیتی استفاده می‌شود. زیبایی طراحی آرم این است که پردازنده می‌تواند حین پیاده‌سازی فرایند اجرایی، بین دو حالت جابه‌جا شود. به‌بیان‌دیگر، بخش رمزگشای دستورالعمل ۶۴ بیتی طراحی جدیدی محسوب می‌شود که لزوما به حفظ هماهنگی با مفاهیم ۳۲ بیتی نیازی ندارد. درمقابل، کل پردازنده به‌دلیل مجهزبودن به بخش ۳۲ بیتی، امکان هماهنگی با دستورالعمل‌های قبلی را دارد.

رشد آرم به‌لطف پیروزی در بازار موبایل

تفاوت معماری شرح ‌داده‌شده موفقیت‌های کنونی آرم و چالش‌های دو غول قدیمی دنیای پردازنده را توجیه می‌کند. رویکرد آرم در توسعه‌ی معماری با هدف مصرف اندک توان در بازار موبایل با نیاز به توان طراحی گرمایی حدود ۳/۵ وات (TDP) بسیار کارساز بوده است. افزون‌براین، بهره‌وری و قدرت پردازنده‌های آرم هم با افزایش ابعاد و مقیاس‌دهی به طراحی بیشتر می‌شود و حتی به نزدیکی قدرت و بهره‌وری پردازنده‌های اینتل می‌رسد. درمقابل، پردازنده‌های مرسوم Core i7 اینتل با توان طراحی گرمایی ۱۰۰ وات برای کاربردهای حرفه‌ای دسکتاپ و سرور بسیار عالی هستند؛ اما نمی‌توان آن‌ها را با هدف توان‌های طراحی کمتر از پنج وات کوچک کرد. به‌همین‌دلیل، در سال‌های گذشته شکست برند اینتل اتم در دنیای موبایل را شاهد بودیم.


در دهه‌ی گذشته، عوامل متعددی به کاهش توان مصرفی پردازنده‌ها کمک کرده‌اند که ازجمله‌ی آن‌ها می‌توان به نقش فرایندهای تولید سیلیکون اشاره کرد که بازدهی مصرف نیرو را به میزان درخور‌توجهی بهبود داد. در نگاه کلی، کوچک‌ترشدن ابعاد ترانزیستورها، همان روش‌های تولیدی که با پسوند نانومتر می‌شناسیم، به کاهش توان مصرفی منجر می‌شود.

یکی از دلایل پیشرفت آرم و معماری‌های مدرن در دنیای پردازش را می‌توان در ضعف اینتل از عبور از فناوری‌های سنتی مشاهده کرد. تیم آبی هنوز گرفتار طراحی ۱۴ نانومتری است که در سال ۲۰۱۴ معرفی کرد. از آن زمان، تراشه‌های موجود در گوشی‌های هوشمند از روش تولید ۲۰ به ۱۴ و ۱۰ و سپس ۷ نانومتری رسیدند. روش تولید ۵ نانومتری هم در سال ۲۰۲۱ به بازار معرفی خواهد شد. چنین پیشرفتی به‌‌دلیل رقابت شدید بین کارخانه‌های تولیدی TSMC و سامسونگ رخ داد.

یکی از قابلیت‌های مهم و اصلی معماری آرم که در پایین نگه‌داشتن توان مصرفی در محصولات مبتنی‌بر این معماری تأثیر گذاشت، پردازش ناهمگون است. ایده‌ی پردازش ناهمگون به‌سادگی تعریف می‌شود. برای رسیدن به چنین نوعی از پردازش، معماری به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که امکان کارکردن هم‌زمان بخش‌های گوناگون را در پردازنده‌ ممکن می‌کند. منظور از بخش‌های گوناگون بلوک‌های متفاوتی هستند که ازلحاظ مصرف توان و کارایی باهم یکسان نیستند.

آرم اولین‌بار در سال ۲۰۱۱ مفهومی به‌نام big.LITTLE را معرفی کرد که پیاده‌سازی ساختار بالا را به‌همراه داشت. در آن سال، هسته‌های Cortex-A15 به‌عنوان هسته‌های پرقدرت big و Cortex-A7 به‌عنوان هسته‌هایی با توان و مصرف کمتر موسوم به little در معماری به‌کار گرفته شدند. امروزه، حضور هسته‌های قدرتمند با توان پردازشی چشمگیر درکنار هسته‌های سبک‌تر و کوچک‌تر با توان و مصرف کمتر در پردازنده‌های گوشی هوشمند، قابلیتی مرسوم و قابل‌انتظار به‌شمار می‌رود. البته پیاده‌سازی کافی و رضایت‌بخش چنین طرحی تا سال ۲۰۱۷ رخ نداده بود.

آرم با معرفی مفهوم big.LITTLE سطح جدیدی از قدرت و بازدهی مصرف توان را به مشتریان عرضه کرد

آرم در سال ۲۰۱۷ معماری ARMAv8.2 را معرفی کرد که همراه‌با طراحی DynamIQ به رشد ساختار big.LITTLE کمک کرد. معماری جدید این امکان را فراهم می‌کرد CPUهای متفاوت در خوشه‌ای درکنار یکدیگر فعالیت کنند و منابع حافظه را برای پردازش با بازدهی بیشتر با یکدیگر به‌اشتراک بگذارند. DynamIQ همچنین طراحی پردازنده به‌صورت ۶+۲ را هم ممکن می‌کند که امروزه به‌وفور در تراشه‌های میان‌رده دیده می‌شود.

اینتل در رقابت با معماری جدیدی که آرم معرفی کرده بود، به موفقیت نرسید؛ چراکه نمی‌توانست تعادل لازم را بین کارایی و بازدهی پردازنده‌های مبتنی‌بر معماری جدید فراهم کند. رقابت و تلاش این شرکت تا سال ۲۰۲۰ هم ادامه پیدا کرد. اینتل مفهوم Feveros را با طراحی EMIB (مخفف Embedded Multi-die Interconnect Bridge) معرفی کرد. همچنین، پروژه‌های هیبریدی برای رسیدن به طراحی تراشه‌ی رقابتی با آرم پیاده‌سازی شد که نمونه‌هایی از آن را در محصولات ۱۰ نانومتری لیک‌فیلد مشاهده کردیم. لیک‌فیلد از یک هسته‌ی پرقدرت Sunny Cove بهره می‌برد که درکنار چهار هسته‌ی کوچک‌تر با بازدهی بیشتر از نوع Tremont، ترکیب متعادلی ارائه می‌کند. پردازنده‌های مذکور قابلیت‌های گرافیکی و ارتباط و اتصال حرفه‌ای را هم ارائه می‌کنند. حتی ترکیب جدید اینتل هم با تمرکز روی لپ‌تاپ با توان مصرفی ۷ وات طراحی شد و هنوز قابلیت پیاده‌سازی در گوشی‌های هوشمند را ندارد.

درحال‌حاضر، رقابت آرم با x86 در بازار لپ‌ تاپ با توان طراحی کمتر از ۱۰ وات پیگیری می‌شود. در رقابت جدید، اینتل برای مقیاس‌دهی رو به پایین پردازنده‌های خود می‌کوشد و درمقابل، آرم تلاش می‌کند پردازنده‌های خود را قدرتمندتر کند. وقتی خبر تصمیم اپل مبنی‌بر مهاجرت به آرم رسانه‌ای شد، همه‌ی بخش‌های بازار به این نتیجه رسیدند که معماری آرم به قدرت و بازدهی لازم برای پیاده‌سازی جدی در دنیای کامپیوترهای شخصی رسیده‌ است. چنین موفقیتی را می‌توان ترکیبی از پردازش ناهمگون در سطح معماری آرم و هنر اپل در سفارشی‌سازی طراحی دانست.


درمجموع، پیشرفتی که امروز پس از گذشت نزدیک به یک دهه در جبهه‌ی آرم دیده می‌شود، ترکیبی از دلایل گوناگون دارد. معماری کاملا جدیدی که شرکت بریتانیایی در سطوح پایین طراحی پردازنده معرفی کرد، درکنار ضعف اینتل در بهینه‌سازی طراحی، خصوصا در دنیای موبایل، از دلایل مهم رشد سریع آرم بودند.

آرم ابتدا با هدف‌گیری بازار موبایل، معماری بهینه‌ی خود را به بازار پردازنده معرفی کرد. پیشرفتی که بازار گوشی‌های هوشمند در سال‌های گذشته تجربه کرد، به افزایش شهرت شرکت بریتانیایی انجامید. همین پیشرفت و رشد باعث شد طراحان و تولیدکنندگان بزرگ دنیای پردازنده و مهندسان خود آرم، تصمیم بگیرند طراحی را توسعه دهند و آن را در بازارهای جدید به‌کار گیرند.

مهاجرت اپل و تأثیر بر دنیای کامپیوتر شخصی

همان‌طورکه گفته شد، اپل با اعلام رسمی مهاجرت به آرم برای کامپیوترهای شخصی تا دو سال آینده، انقلابی بزرگ در دنیای کامپیوتر شخصی ایجاد کرد. امروزه، اغلب کارشناسان با تأیید تصمیم صحیح اپل برای مهاجرت از اینتل به آرم، تأثیر عمیق آن را بر دنیای کامپیوتر شخصی تصدیق می‌کنند.

مسیر اپل در مهاجرت از x86 به آرم، برای خود این شرکت مزایای متعددی به‌همراه دارد. یکی از مزیت‌های مهم تصمیم اخیر، کاهش هزینه‌ی طراحی و تولید برای اپل خواهد بود. به‌هرحال، آن‌ها دیگر از طراحی سفارشی خود بهره خواهند برد و به اینتل یا دیگر شرکت‌های تولیدکننده وابسته نیستند.

یکی از مزایای مهم مهاجرت به آرم برای اپل، یکپارچه‌شدن اکوسیستم کامپیوتر شخصی شرکت با آیفون و آیپد است. کوپرتینویی‌ها اکنون پردازنده‌های سری A مخصوص آیفون و آیپد را براساس معماری آرم می‌سازند. وقتی معماری پایه‌ای کامپیوترهای شخصی هم از همان ساختار پیروی کند، طراحی اپلیکیشن‌ها به‌صورت یکپارچه ممکن خواهد بود. درنتیجه، توسعه‌دهندگان می‌توانند با همان روش و دستورالعملی که برای آیفون و آیپد اپلیکیشن می‌سازند، برای مک هم محصول تولید کنند.

اپل با تکیه بر دستاوردهای نرم‌افزاری خود ابزارهای سخت‌‌افزاری می‌سازد. وقتی چنین شرکتی کنترل معماری محصولاتش را در دست بگیرد، به‌راحتی می‌تواند پردازنده را برای کارایی بهتر اپلیکیشن‌ها بهبود دهد. کوپرتینویی‌ها تا امروز به طراحی معماری اینتل محدود بودند که شاید در بسیاری از مواقع، موجب کاهش عملکرد و بهره‌وری اپلیکیشن‌های مک می‌شد.

از دلایل مهمی که به مهاجرت اپل از اینتل به آرم منجر شد، مشکلات تیم آبی در رسیدن به چرخه‌ی لازم برای پیشرفت پردازنده‌ها بود. در بسیاری از مواقع، چرخه‌ی پیشرفت روش تولید در کارخانه‌های اینتل با نیازهای اپل هماهنگ نبود. از آن مهم‌تر، اینتل در سال‌های گذشته مشکلات زیادی، خصوصا در حوزه‌ی زنجیره‌ی تأمین داشت. آن‌ها در بسیاری از مواقع موفق نمی‌شدند نیازهای اپل را تأمین کنند. اکنون که اپل برای کامپیوترهای شخصی هم از پردازنده‌های سفارشی خودش استفاده می‌کند، مدیریت زنجیره‌ی تأمین و کنترل آن را هم به‌راحتی در دست خواهد داشت.

درکنار مزایایی که مهاجرت از اینتل به آرم برای اپل دارد، دنیای کامپیوترهای شخصی هم با تغییر و تحول‌های چشمگیری همراه خواهد شد. وقتی اپل از پردازنده‌های مبتنی‌بر آرم در کامپیوترهای خود استفاده کند، تفاوت بین مک و PC بسیار جدی‌تر و ملموس‌تر خواهد بود. فراموش نکنید پردازنده‌های آرم مصرف توان کمتری دارند؛ درنتیجه می‌توان انتظار داشت که کامپیوترهای آتی اپل با طراحی بسیار باریک‌تر عرضه شوند و حتی انقلابی در طراحی لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترهای رومیزی و چندکاره را شاهد خواهیم بود. پردازنده‌های مبتنی‌بر آرم احتمالا مشکلات مرسوم گرمایی را در کامپیوترهای مک از بین می‌برد.

وقتی اپل در خانواده‌ی جدید محصولاتش نمونه‌هایی با ضخامت بسیار کم و اکوسیستم شبیه به موبایل به بازار عرضه کند، قطعا شرکت‌های دیگر فعال در بازار کامپیوترهای شخصی هم گزینه‌های مشابه را بررسی خواهند کرد. اینتل اکنون تلاش می‌کند با تمرکز روی لپ‌تاپ‌های قدرتمند با مصرف اندک با تولیدکننده‌های لپ‌تاپ اتحادی قدرتمند را شکل دهد؛ اما موفقیت احتمالی اپل در ساخت مک‌بوک‌های قدرتمند با پردازنده‌های آرم زنگ‌خطر را برای آن‌ها به‌صدا درمی‌آورد. اگر اپل بتواند مقرون‌به‌صرفه‌ و قوی بودن لپ‌تاپ‌های مبتنی‌بر پردازنده‌ی آرم را به دنیای کامپیوتر شخصی ثابت کند، قطعا شرکت‌های دیگر هم مسیر مشابه را مدنظر قرار می‌دهند.


یکپارچه‌شدن اکوسیستم موبایل و کامپیوتر شخصی

اپلیکیشن‌هایی که با طراحی و رابط کاربری مشابهی در پلتفرم‌های متنوع عرضه شوند، همیشه دلخواه کاربران بوده‌اند. شرکت‌های متعدد تلاش کردند چنین تجربه‌هایی را برای کاربران ایجاد کنند؛ اما ظاهرا تفاوت معماری بین سیستم‌های موبایلی و کامپیوتر شخصی، مانع اصلی در ارائه‌ی چنین قابلیت‌هایی بود. اکنون که اپل به‌سمت استفاده از یک معماری در تمامی اکوسیستم‌های خود پیش می‌رود، احتمالا ادغام سریع‌تر و روان‌تر اکوسیستم‌ها را شاهد خواهیم بود.

نشانه‌های اولیه از تمایل اپل برای یکپارچه‌کردن اکوسیستم‌‌های موبایل و کامپیوتر شخصی را می‌توان در پیش‌نمایش نسخه‌ی جدید سیستم‌عامل کامپیوتر شخصی شرکت، یعنی macOS Big Sur، مشاهده کرد. کارشناسان اعتقاد دارند اپل طراحی نسخه‌ی جدید را به‌سمتی برد که برای هرچه موبایلی‌ترشدن سیستم‌عامل کامپیوتر شخصی آماده شود. آیکن‌ها و رابط کاربری و تنظیمات Big Sur به‌گونه‌ای هستند که بسیار شبیه به iOS و iPadOS به‌نظر می‌رسند. حتی برخی اعتقاد دارند اپ‌استور هم در پلتفرم‌های هدف اپل یکپارچه خواهد شد.

اپل برای مسیر مهاجرت به معماری جدید دو برنامه‌ی اصلی در پیش دارد که مهم‌ترینش همان Rosetta 2 است. کوپرتینویی‌ها تلاش می‌کنند روند مهاجرت به آرم را برای توسعه‌دهندگان و کاربران آسان کنند و با روزتا شبیه‌سازی اپلیکیشن‌های قدیمی را ممکن می‌کنند. درنتیجه، می‌توان با قدرت ادعا کرد برنامه‌ی مهاجرت اپل با جدیت دنبال می‌شود و باتوجه‌به گستردگی درخور‌توجه جامعه‌ی توسعه‌دهندگان اپل، می‌توان پیاده‌سازی سریع را حتمی دانست.

وقتی اپل بتواند اکوسیستم خود را با تغییر معماری پردازنده‌ها در تمامی بازارها یکپارچه کند، چرا شرکت‌هایی همچون گوگل چنین مسیری را طی نکنند؟ گوگل اکنون به‌عنوان توسعه‌دهنده‌ی اصلی اندروید سیستم‌عامل کروم را هم ارائه می‌کند. اگر اهالی مانتین‌ویو هم بتوانند مسیری مانند اپل را طی کند، شاید شاهد رخدادی مشابه در دنیای اندروید هم باشیم. گوگل هنوز راه زیادی در مسیر توسعه‌ی پردازنده‌ی سفارشی در پیش دارد؛ اما اخبار و شایعه‌های متعدد می‌گویند که آن‌ها طراحی پردازنده‌ی اختصاصی برای گوشی‌های پیکسل را در دستورکار دارند.

هدف‌گیری بازار سرور

زمانی تصور عمومی بر این بود که پردازنده‌های آرم تنها برای گوشی‌های هوشمند و دستگاه‌هایی با مصرف کم مناسب هستند؛ ولی اکنون می‌بینیم شرکت‌های بزرگی همچون اپل، تصمیم گرفته‌اند کامپیوتر شخصی قدرتمند را با این پردازنده‌ها عرضه کنند. نکته‌ی مهم اینکه پردازنده‌های مبتنی‌بر معماری x86 تاکنون در بازار سرور و پردازش‌های نیازمند قدرت فراوان فرمانروایی کرده‌اند؛ اما ظاهرا آن بازار نیز به‌مرور هدف نفوذ طراحی‌های مبتنی‌بر آرم قرار می‌گیرد. شاید در نگاه اول شباهتی بین اکوسیستم گوشی هوشمند و سرور مشاهده نکنیم و ورود آرم به دنیای بزرگ‌تر را عجیب قلمداد کنیم. بااین‌حال، گوشی‌های هوشمند و سرورها ازلحاظ فناوری و بازار نقاط مشترکی هم دارند.

طراحی پردازنده برای گوشی هوشمند و سرور کمی به‌هم شبیه است. در هر دو بازار، به‌دنبال افزایش بازدهی مصرف نیرو، خنک‌کنندگی بهتر، بهره‌وری بیشتر به‌ازای هزینه و… هستیم. نکته‌ی مهم‌تر اینکه به‌دلیل شکست مایکروسافت در هر دو بازار، از ویندوز در پلتفرم‌های موبایل و اغلب سرورها خبری نیست. اکثر سیستم‌‌عامل‌ها در هر دو بازار برمبنای یونیکس هستند. اندروید و iOS و انواع توزیع لینوکسی مخصوص سرور، همگی از جنس یونیکس هستند. همین امر باعث می‌شود بازارهای مذکور الزاما به معماری مبتنی‌بر x86 نیاز نداشته باشند.


بحث و گفت‌وگو و گمانه‌زنی درباره‌ی سرورهای مبتنی‌بر آرم، از سال ۲۰۱۰ شروع شد؛ البته فرایند پیاده‌سازی معماری در ساختار سرور با سرعت بسیار کمی پیش می‌رفت. هنوزهم پردازنده‌های مبتنی‌بر آرم سهم آن‌چنان زیادی از بازار سرور ندارند و پردازنده‌های x86 اینتل و AMD فرمانروایی می‌کنند. اینتل با وجود مشکلاتی که در سال‌های اخیر در بازارهای دیگر داشت، در بخش سرور موفق شد سهم خود را افزایش دهد؛ اما خطر را در این بخش هم احساس می‌کند.

کارشناسان سخت‌افزار مزایای استفاده از پردازنده‌های آرم در دسته‌ی سرور را از جنبه‌های گوناگون بررسی می‌کنند. هزینه‌ی کمتر به نسبت کارایی، تکامل فشار کاری در سرورها، هماهنگ‌شدن بیشتر با معماری آرم، امکان خرید پردازنده از تولیدکنندگان متعدد برای خریداران سرور، استفاده از طراحی‌های سفارشی برای کاربردهای متنوع، بازدهی مناسب آرم در برخی از کاربردهای عملیاتی زیرساختی و تمایل فعالان بازار به شکستن انحصار اینتل در بازار سرور همگی باعث شده‌اند مفهوم آرم بیش از همیشه در بازار حرفه‌ای سرور هم دیده شود. همین مزایا باعث شد بسیاری از شرکت‌های بزرگ همچون سرویس خدمات ابری آمازون AWS به‌مرور به فکر استفاده از پردازنده‌های مبتنی‌بر آرم در دیتاسنترهای خود بیفتند. این روند می‌تواند مانند اپل در بازار کامپیوترهای شخصی، بازیگران دیگر را با پیش‌گام بازار، یعنی آمازون، همراه کند.

با وجود تمام مزایایی که برای ورود آرم به دنیای سرور متصور هستیم، هنوز برخی کارشناسان مسیر را برای پیروزی شرکت بریتانیایی و معماری آن‌ها طولانی می‌دانند. لینوس توروالدز اعتقاد دارد با وجود برتری‌های هزینه‌ای و کارایی آرم، نبود پلتفرم دسکتاپ مناسب برای این معماری از رشد آن در دسته‌ی سرور مانع می‌شود. او می‌گوید اکنون توسعه‌دهندگان به‌راحتی برنامه‌ریزی‌های خود را روی پلتفرم دسکتاپ شخصی پیاده‌سازی و آزمایش می‌کنند و به‌دلیل یکسان‌بودن معماری (x86) در سمت سرور، به‌راحتی می‌توان آن را مقیاس‌دهی کرد. این در حالی است ‌که در اکوسیستم آرم هنوز امکان مناسبی برای آزمایش‌کردن به‌صورت شخصی وجود ندارد.

نقش مهم مایکروسافت و ویندوز و توسعه‌دهندگان

همان‌طورکه پیش‌تر گفتیم، قطعا حرکت اپل به‌سوی آرم جریانی بزرگ را برای دنیای کامپیوترهای شخصی ایجاد می‌کند. البته سهم اپل هنوز از بازار کامپیوترهای رومیزی و لپ‌تاپ آن‌چنان زیاد نیست و همیشه در بازه‌ای نزدیک به ۱۰ درصد گزارش می‌شود؛ درنتیجه، درصورت موفقیت کامل اپل در عرضه‌ی کامپیوترهایی مبتنی‌بر آرم هم در خوش‌بینانه‌ترین حالت ۱۰ درصد از بازار با پردازنده‌های آرم اشغال خواهد شد. درمقابل، پلتفرم ویندوز به‌عنوان محبوب‌ترین پلتفرم دنیای کامپیوترهای شخصی شناخته می‌شود و برای شکست کامل x86، باید ورود جدی‌تر مایکروسافت به جریان جدید را شاهد باشیم.

مایکروسافت در ۱۰ سال گذشته چندین‌بار تلاش کرده است به‌طور جدی به دنیای پردازنده‌های مبتنی‌بر آرم وارد شود. در مسیر مذکور، آن‌ها شکست‌های زیادی را هم متحمل شده‌اند که مشهورترین و مهم‌ترینش را می‌توان سرفیس RT و ویندوز RT دانست. اکنون که رقیب بزرگی همچون اپل، تصمیمی جدی برای استفاده از معماری آرم گرفته است، احتمالا ردموندی‌ها نیز برنامه‌های خود برای توسعه‌ی راهکارهای کاربردی در پلتفرم ویندوز را جدی‌تر دنبال می‌کنند.


نکته‌ی بسیار مهم در مهاجرت بزرگ از x86 به آرم، در پشتیبانی از توسعه‌دهندگان دیده می‌شود. همان‌طورکه در WWDC2020 دیدیدم، اپل برنامه‌هایی جدی برای ترغیب توسعه‌دهندگان به بازار جدید دارد. آن‌ها ابتدا ابزار شبیه‌ساز برای اجرای اپلیکیشن‌های قدیمی روی معماری آرم را عرضه می‌کنند؛ اما بیش از همیشه اعتقاد دارند توسعه‌دهندگان باید اپلیکیشن‌هایی بومی مبتنی‌بر آرم توسعه دهند.

در دهه‌های گذشته، مایکروسافت ارتباط تنگاتنگی با جامعه‌ی توسعه‌دهندگان نداشت و خصوصا در جامعه‌ی متن‌باز، به‌عنوان بازیگر شیطانی شناخته می‌شد. رخدادهای متعدد در سال‌های اخیر حرکت ردموندی‌ها به‌سمت توسعه‌دهندگان را به‌خوبی نشان داد. آن‌ها ابزارهای بهتر و بیشتری را به‌صورت متن‌باز دراختیار توسعه‌دهنده قرار می‌دهند و جریان کلی شرکت به‌سمت حمایت جامع‌تر پیش می‌رود. درمجموع، مدیران مایکروسافت ظاهرا برنامه‌هایی جدی برای همراه‌کردن هرچه‌بیشتر توسعه‌دهندگان با خود دارند. آن‌ها می‌دانند با یادگیری از روند اپل در مهاجرت به آرم، کم‌کم توسعه‌دهندگان پلتفرم ویندوز را هم به حرکتی مشابه تشویق کنند.

برای ایجاد تحول اساسی باید عرضه‌ی ویندوز حرفه‌ای مخصوص آرم را شاهد باشیم

تصمیم مایکروسافت برای مهاجرت به آرم، باید مانند اپل همه‌جانبه و سریع باشد. درواقع، ردموندی‌ها بالاخره باید یک سمت را انتخاب کنند. آن‌ها در گذشته با عرضه‌ی RT برای آرم و نسخه‌های معمولی ویندوز برای x86 شکست خوردند. بالاخره مسیر باید در یک نقطه جدا شود تا توسعه‌دهندگان نیز وضعیت خود را مشخص‌تر بدانند. درمجموع، برخی کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که مایکروسافت درصورت تصمیم‌گیری صحیح و برنامه‌هایی جدی برای مهاجرت به آرم، می‌تواند مسیری مشابه اپل را در پیش بگیرد. به‌هرحال، اخبار متعدد نشان می‌دهد که ردموندی‌ها نیز به‌مرور به برتری‌های آرم در بازارهای گوناگون پی برده‌اند.

درنهایت، مسیر مایکروسافت به‌سمت دنیایی کاملا مبتنی‌بر آرم آسان نیست و برنامه‌هایی جدی هم در بخش خدمات ابری آژور دارد. حتی برخی پیش‌بینی می‌کنند که آینده‌ی مایکروسافت با سرویس‌های کاملا مبتنی‌بر ابر گره خورده است و شاید آن حرکت شرکت را به برنامه‌ریزی دقیق‌تر در حوزه‌ی معماری پردازنده مجبور کند. اگر به‌دنبال سهم بیشتر آرم در دنیای کامپیوترهای شخصی هستیم، وضعیت کنونی سهم بازار نشان می‌دهد که ویندوز باید به‌سمت معماری جدید حرکت کند؛ مگر اینکه سیستم‌عامل‌های کروم و مک و لینوکس بتوانند گزینه‌هایی جذاب‌تر را در سال‌های آتی دراختیار توسعه‌دهندگان و البته مصرف‌کنندگان قرار دهند و به‌مرور سهم ویندوز را تصاحب کنند.

نقش توسعه‌دهندگان در افزایش سهم معماری آرم در بازار پردازش بسیار مهم است. اهمیت آن‌ها را می‌توان در تلاش‌های بی‌وقفه‌ی اپل در عرضه‌ی ابزارهای مناسب برای مهاجرت توسعه‌دهندگان از x86 به آرم دید. به‌هرحال توسعه‌ی اپلیکیشن برای دو معماری برای توسعه‌دهندگان آسان نیست. اگرچه می‌توان با ابزارهای شبیه‌ساز اپلیکیشن‌های پلتفرمی را روی دیگری اجرا کرد، شرکت‌های بزرگ همگی به‌دنبال اپلیکیشن‌های بومی هستند؛ درنتیجه باز به توصیه‌ی بالا برمی‌گردیم که شرکت‌هایی همچون اپل و مایکروسافت باید یک سمت بازار (آرم یا x86) را انتخاب کنند و توسعه‌دهندگان را به‌سمت آن سوق دهند؛ انتخابی که اپل در WWDC2020 رسما اعلام کرد.

احتمال نابودی فرمانروایی x86

معماری x86 از دهه‌ها پیش به‌عنوان معماری غالب دنیای پردازنده شناخته می‌شود. تا یک دهه پیش، این معماری در تمامی دسته‌های بازار پردازنده بیشترین سهم بازار را داشت تا اینکه به‌مرور آرم در بازار گوشی‌های هوشمند به پیروزی بزرگی رسید. اکنون تقریبا تمامی سازنده‌های پردازنده در دنیای گوشی هوشمند از پردازنده‌های مبتنی‌بر آرم استفاده می‌کنند و x86 (با مجوز اینتل)، یکی از بازارهای مهم و رو‌به‌رشد را از دست داد. در سال‌های اخیر، تهدید آرم در بازار کامپیوترهای شخصی و سرور بیشتر شده است. درنهایت، این سؤال مطرح می‌شود: آیا آرم موفق خواهد شد قلعه‌ی مستحکم x86 را فروریزد؟


بازهم باید به نقش مهم اپل در رقابت جدید اشاره کنیم. با عرضه‌ی نهایی کامپیوترهای مک مبتنی‌بر معماری آرم، اپل به اولین شرکتی در جهان تبدیل می‌شود که کنترل کامل سخت‌افزار و نرم‌‌افزار را در تمامی محصولات مصرفی‌اش در دست دارد. کوپرتینویی‌ها اکنون قوی‌ترین پردازنده‌های موبایلی مبتنی‌بر آرم را به بازار عرضه می‌کنند و همین حقیقت امیدها را به عرضه‌ی محصولی عالی در دسته‌ی کامپیوتر شخصی بیشتر می‌کند. اپل از زمانی‌که پردازنده‌های سفارشی خود را مبتنی‌بر معماری آرم برای گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها عرضه می‌کند، آن‌ها را سال‌به‌سال بهبود داده است. این در حالی است ‌که بزرگ‌ترین بازیگر جبهه‌ی مقابل (x86)، یعنی اینتل، تاریخچه‌ای پر از مشکل و ناکامی را در سال‌های گذشته تجربه کرد. آن‌ها هنوز موفق نشده‌اند از روش تولید ۱۴ نانومتری به ۱۰ نانومتری مهاجرت کنند و همین مشکلات یکی از دلایل اصلی خروج اپل از جمع مشتریان تیم آبی بود.

آرم اولین رقیبی نیست که دربرابر x86 قد علم می‌کند؛ اما یکی از رقبای موفق و خطرناک‌ به‌شمار می‌آید. معماری‌های دیگر همچون SPARC ،MIPS ،Itanium و PA RISC همگی در تهدیدکردن x86 ناموفق بودند. منتهی امروز در وضعیتی قرار داریم که آرم با حمایت غول‌هایی همچون اپل، در مسیری جدی برای شکست x86 قدم برمی‌دارد.

در سمت مایکروسافت، سیستمی مجهز به ویندوز مبتنی‌بر آرم که کارایی و قدرت کمتر و شارژدهی بهتری از سیستم مبتنی‌بر اینتل یا AMD دارد، گزینه‌ی مناسبی برای برخی از کاربران محسوب می‌شود. البته چنین محصولی قطعا نمی‌تواند x86 را از میدان به‌در کند. درمقابل، کامپیوتر رومیزی یا همراه حرفه‌‌ای ساخت اپل که قدرت درخورتوجه را درکنار شارژدهی مناسب به کاربران ارائه کند، شلیکی جدی به قلب اینتل و AMD خواهد بود که در دهه‌های گذشته بی‌سابقه بوده است؛ شلیکی که می‌تواند موج جدیدی از حمله‌ها را به معماری سلطه‌گر x86 در پی داشته باشد.

جریان‌های پیش‌آمده در سال‌های اخیر نشان دادند که در دنیای فناوری، خصوصا پردازش، هیچ‌گاه نمی‌توان برتری یک شرکت یا مفهوم فناورانه را دائمی دانست. اینتل که سال‌ها به‌عنوان فروشنده‌ی بهترین پردازنده‌‌های کامپیوتری شناخته می‌شد، اکنون به حرکت پشت‌سر رقیب قدیمی، یعنی AMD، مجبور است. همین تغییر در بازار نشان می‌دهد که دنیای x86 هم قابلیت تهدیدشدن دارد. بازهم تکرار می‌کنیم نقش اپل و عرضه‌ی احتمالی کامپیوتری قدرتمند مبتنی‌بر معماری آرم، بیش از تمامی پیش‌بینی‌ها و عوامل دیگر است. کوپرتینویی‌ها قطعا به‌‌دلیل استراتژی خاص قیمت‌‌گذاری، موفق نمی‌شوند سهم خود را در طولانی‌مدت افزایش دهند؛ اما به‌احتمال زیاد، بازیگران دیگر را با خود همراه می‌کنند.

تمامی گزاره‌ها و پیش‌بینی‌های یادشده در این مقاله تا زمان عرضه‌ی نهایی محصولی تجاری از کمپ کوپرتینو تأیید یا رد شدنی نیستند. اخبار قبلی ادعا می‌کردند که اولین کامپیوترهای مک مبتنی‌بر آرم در انتهای سال جاری یا ابتدای سال آینده به بازار عرضه می‌شوند. به‌هرحال صرف‌نظر از رقابت بنچمارکی پردازنده‌ی اپل با بازیگران دیگر بازار همچون پردازنده‌های تایگر لیک U و Y و انواع جدید AMD رایزن و حتی پردازنده‌ی ون‌گوک، باید منتظر استقبال کردن یا نکردن توسعه‌دهندگان نیز باشیم.

دیدگاه شما درباره‌ی این موضوع چیست؟ آیا دهه‌ی ۲۰۲۰ را می‌توان دوران سقوط معماری x86 و حتی شاید اینتل دانست؟

درباره نویسنده