پردازنده گرافیکی GPU موبایل و انواع آن

پردازنده گرافیکی GPU موبایل ،پردازشگری است که اغلب کارهای گرافیکی که با اسمارت فون‌ها انجام می‌شود را برعهده دارد. در مقاله قبل به بررسی ساختار پردازنده SOC پرداختیم و گفتیم SOC تراشه‌ای مستقل می‌باشد و اغلب اجزایی که گوشی هوشمند برای فعالیت به آن نیاز دارد نظیر CPU، واحد پردازش گرافیکی GPU، سنسورها و … روی آن نصب می‌گردد. در این مطلب قصد داریم دقیق‌تر به بررسی تراشه‌های گرافیکی در اسمارت فون ها بپردازیم.

پردازنده گرافیکی GPU موبایل چیست؟

پردازنده گرافیکی، پردازنده‌ای اختصاصی برای سرعت بخشیدن به عملکرد برنامه‎های گرافیکی، رابط کاربری و محتوای سه بعدی موجود در گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها می‌باشد. این تراشه وظیفه محاسبات گرافیکی، اجرای بازی‌های سه بعدی واقع گرایانه و … را برعهده دارد. اما اصلی‌ترین وظیفه پردازنده گرافیکی موبایل، کاهش بار کاری واحد پردازش مرکزی (CPU) می‌باشد.

GPU مجهز به تعداد زیادی موتور پردازشگر به نام SIMD است. برای انجام کارهای گرافیکی سنگین، چند موتور پردازشگر پردازنده گرافیکی GPU موبایل با یکدیگر همکاری می‌کنند. در واقع SIMDها موجب نمایش محتوای گرافیکی از طریق نمایشگر به کاربر می‌شوند. SIMD وظیفه محاسبه عناصر تشکیل دهنده محتوای گرافیکی شامل پیکسل‌ها و راس‌های تصاویر را برعهده دارند و در نهایت مجموع فعالیت‌ این موتورها منجر به نمایش محتوای سنگین گرافیکی می‌شود.

محل نصب پردازنده گرافیکی موبایل

هسته‌های پردازشی تنها بخشی از سیستم روی تراشه (SOC) و پایه و اساس اسمارت فون‌های امروزی هستند. واحد پردازنده گرافیکی GPU موبایل همراه با هسته‌های پردازشی و سایر زیر سیستم‌ها قابل مشاهده می‌باشد. GPU روی SOC قرار گرفته است اما یافتن فیزیکی این قطعه با نگاه کردن به اجزای داخلی گوشی تقریبا غیر ممکن است.

معماری GPU

پردازنده گرافیکی GPU موبایل دارای مموری باس می‌باشد. به میزانی که مموری باس، بزرگتر باشد برای نمونه 64 بیت یا بیشتر، پردازنده از کیفیت بهتری برخوردار است. موتورهای پردازشگر SIMD از دیگر اجزای این پردازنده می‌باشند و برای ارائه تصاویر بهتر، به GPU کمک می‌کنند و تعیین کننده کیفیت پردازنده گرافیکی هستند.
معیارهای تعیین کننده کیفیت پردازنده گرافیکی GPU موبایل

عوامل زیادی برای تعیین کیفیت GPU موبایل مورد بررسی قرار می‌گیرند که عبارتند از:

قدرت پردازش کارهای گرافیکی نظیر اجرای روان بازی‌های سنگین
بهینه بودن مصرف انرژی پردازنده
اندازه تراشه پردازنده

برای نمونه پردازنده گرافیکی با اندازه کمتر از 20 نانومتر نسبت به پردازنده بزرگتر، بهتر و بهینه‌تر می‌باشد.

معرفی مطرح‌ترین برندهای پردازنده گرافیکی

با پیشرفت تکونولوژی بکار رفته در گوشی‌های هوشمند، شرکت‌های زیادی برای تولید این پردازنده اقدام کرده‌اند که در ادامه به معرفی مطرح‌ترین آن‌ها می‌پردازیم:

1.کوالکام آدرنو

پردازند گرافیکی GPU موبایل آدرنو، به صورت اختصاصی در چیپ‌ست‌های کوالکام استفاده می‌شود. این تراشه ابتدا با نام Imageon توسط شرکت ATI تولید می‌شد اما پس از خرید امتیاز آن توسط کمپانی کوالکام به “آدرنو” تغییر نام پیدا کرد.

سری قدیمی آدرنو **1 در تراشه‌های کوالکام 7xxx استفاده شد. اما امروزه در چیپ‌ست‌های جدید اسنپ‌دراگون کوالکام، تراشه‌های گرافیکی **2،**3 و **4 مورد استفاده قرار می‌گیرد. در دسته‌بندی اخیر تراشه‌های پردازشی گرافیکی کوالکام، نام چند مدل به چشم می‌خورد:

آدرنو 420 (در اسنپ‌دراگون 805) با پشتیبانی از Direct3D 11.2 runtime که در گوشی‌هایی نظیر کسوس 6، گلکسی نوت 4، گلکسی نوت Edge و آمازون Fire HDX 8.9 بکار برده می‌شود.
آدرنو 330 که در کسوس 5، سری تبلت‌‌های آمازون Kindle HDX، ال‌جی جی 3 و جی 2، اکسپریا زد 3 کامپکت، اچ‌تی‌سی وان M8، اکسپریا زد 3، زد 2 و زد 1 سونی به چشم می‌خورد.
آدرنو 320 که همراه با تراشه‌های سری کوالکام S4 پرو و پرایم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌های پردازنده گرافیکی GPU موبایل آدرنو

• معماری سایه‌زنی یکپارچه
• حافظه دوکاناله
• پشتیبانی از Direct3D feature level 9_3، OpenGL ES 3.0، OpenGL ES 2.0، OpenGL ES 1.1، OpenVG 1.1، EGL 1.4، Direct3D Mobile و SVGT 1.2

دقت داشته باشید هرچه عدد تراشه گرافیکی آدرنو بزرگتر باشد، نشان دهنده قوی‌تر بودن این پردازنده است. کمپانی کوالکام نیز مدعی است GPUهای جدید نسبت به نسل متوالی قبل خود سریع‌تر می‌باشند. برای نمونه آدرنو 220 حدودا 4 برابر نسبت به آدرنو 200 سریع‌تر است.

2. پردازنده گرافیکی GPU موبایل Imagination Tech PowerVR

دومین تولید کننده عمده تراشه‌های گرافیکی اسمارت فون‌ها کمپانی Imagination Technologies است و سری تراشه‌های گرافیکی PowerVR را می‌سازد. تاکنون مدل‌های زیادی از تراشه PowerVR ساخته شده است اما در حال حاضر گوشی‌های فعلی از سری GPUهای PowerVR SGX 5 یا 5XT استفاده می‌کنند.

تراشه‌های PowerVR از سوی سازنده‌های SOC مجوز دریافت کرده‌اند ازاین‌رو به راحتی در تعداد زیادی گوشی و تبلت مورد استفاده قرار می‌گیرند. تراشه‌های TI OMAP به صورت ویژه تراشه گرافیکی PowerVR را مورد استفاده قرار می‌دهند. همچنین در چیپ‌ست‌های قدیمی‌تر نظیر اگزینوس سامسونگ، تراشه‌های A4 و A5 اپل و در برخی نوت‌بوک‌های ارزان‌ قیمت‌تر به‌همراه پردازنده‌های X86 اینتل نیز به چشم می‌خورند.

3. پردازنده گرافیکی ARM Mali

پردازنده‌های گرافیکی Mali در اسمارت فون‌های زیادی همچون گلکسی S2 با سیستم‌روی‌تراشه Exynos 4210، گلکسی نوت و گلکسی‌تب 7.7 بکار برده می‌شود. کمپانی ARM مالکیت تراشه‌های گرافیکی Mali را برعهده دارد. بنابراین شریک مناسبی برای هسته‌های پردازشی Cortex که در SOC اگزینوس سامسونگ هستند.

در پایان باید خاطر نشان کنیم، پردازنده گرافیکی GPU موبایل از مهم‌ترین بخش‌های سخت‌افزاری اسمارت فون‌ها می‌باشد. زیرا هرآنچه در گوشی با آن روبه‌رو می‌شویم دارای گرافیک است و بالا بودن کیفیت و بهینه بودن این سخت‌افزار موجب اجرای نرم‌افزارهای گرافیکی و بازی‌ها می‌شود.

به میزانی که GPU موبایل از کیفیت بیشتری برخوردار باشد، نرخ فریم دریافتی در هر ثانیه نیز بالا می‌رود و در نهایت موجب بهتر شدن تجربه بازی و استفاده از نرم افزارها می‌شود. نرخ دریافتی بالا به معنی اجرای روان‌تر و سریع‌تر بازی‌ها بدون توقف و لگ شدن در فرایند بازی می‎باشد.