واحد خبر mobile.ir : در طی سه سال گذشته شرکت هواوی هرساله چیپ‌ست موبایلی جدید خود را با آخرین دستاوردهای پردازشی و گرافیکی و گزینه‌های ارتباطی در نمایشگاه IFA رونمایی کرده است؛ این پروسسورها در ادامه در پرچمداران هواوی و آنر به کار گرفته می‌شوند و Kirin 990‌ این شرکت که در روز جمعه 6 سپتامبر 2019 (15 شهریور 1398) در نمایشگاه IFA 2019 در شهر برلین آلمان رونمایی شد نیز طبیعتا از این قاعده مستثنی نیست. معرفی Kirin 990‌ در شرایطی انجام می‌شود که تا کمتر از دو هفته دیگر در 19 سپتامبر، پرچمداران Mate 30 با حضور این پروسسور عرضه خواهند شد.

رویکرد دوگانه 4G و 5G

سال 2019 را می‌توان نقطه آغازی بر نسل پنجم شبکه‌های ارتباط موبایلی دانست جایی‌که با وجود محدودیت اپراتورها و کشورهای پشتیبانی‌کننده از این فناوری، چندین گوشی 5G از اکثر برندهای مطرح در این صنعت روانه بازار شدند و دایره گوشی‌های پشتیبانی‌کننده از این قابلیت از رده پرچمداران به آرامی در حال انتقال به اسمارت‌فون‌های ارزان‌قیمت‌تر و رده میانی‌ست. در این شرایط اما هزینه بالاتر برای ساخت یک گوشی 5G از یک سو و بی‌مصرف بودن این قابلیت در اکثر کشورهای جهان از سوی دیگر مانعی برای گسترش آن محسوب شده و تولیدکنندگان چیپ‌ست‌های پردازشی نیز به همین منظور از یک راه حل میانی یعنی مودم‌های اکسترنال قابل اضافه شدن به پردازنده‌های عادی بهره گرفته‌اند. از جمله این راه‌کارها باید به مودم‌های Exynos 5100 ،Snapdragon X50 و Balong 5000 به ترتیب از کوالکام، سامسونگ و هواوی اشاره کرد که هریک با قرارگیری در کنار پردازنده‌های مناسب، امکان 5G را به همراه می‌آورند. این راه‌کار اما در زمینه مصرف انرژی و صرفه‌جویی در فضا، به صرفه به نظر نمی‌رسد و گام بعدی شرکت‌های فعال در این حوزه، درونی‌سازی مودم‌های 5G خواهد بود؛ امری‌که برای اولین بار در پروسسور جدید Exynos 980 سامسونگ با مودم 5G داخلی Sub 6 آن متبلور شد و حالا در Kirin 990‌ نیز شرایط مشابه‌ای برقرار است.

هواوی این پروسسور را در دو نسخه عادی و 5G ارائه می‌کند که مشکل پرداخت هزینه بالاتر از سوی کاربرانی که به شبکه 5G دسترسی ندارند، را برطرف می‌سازد؛ Kirin 990 و Kirin 990 5G در زمینه ترکیب‌ هسته‌ها، وضوح دوربین‌ و نوع و میزان رم و حافظه، کاملا مشابه یکدیگر هستند و تنها در برخی موارد کارکرد واحد پردازش عصبی و فرکانس هسته‌ها، برخی تفاوت‌های کوچک مابین آن‌ها دیده می‌شود

نوع رویکرد هواوی در زمینه درونی‌سازی مودم 5G تا حدودی به آنچه در Exynos 980‌ دیده‌ایم شباهت داشته و در اینجا ظاهرا از همان شبکه Sub-6GHz برای برقراری ارتباطات نسل پنجم پشتیبانی می‌شود که این احتمالا به معنای پشتیبانی نشدن از شبکه پر سرعت mmWave در این مجموعه است. این شرکت البته جزییات بیشتری در مورد نوع مودم‌ 5G خود ارائه نکرده و تنها به این نکته بسنده کرده که Kirin 990 5G اولین مودم مجهز به فرکانس کامل با پشتیبانی از معماری‌های NSA و SA خواهد بود که حداکثر سرعت دانلود و آپلود آن به ترتیب 2.3 و 1.25 گیگابیت بر ثانیه است. این مودم همچنین امکان اتصال همزمان با هر دو شبکه 4G و 5G را در مواقع افت سیگنال نیز ارائه می‌کند.

جزییات سخت‌افزاری

Kirin 990 5G براساس لیتوگرافی 7 نانومتری جدید شرکت TSMC موسوم به 7FF+ EUV ساخته شده که امکان کوچک‌سازی هر چه بیشتر بستر (die) این پروسسور را فراهم می‌آورد. مساحت نسخه 5G این چیپ‌ست فراتر از 100 میلی‌متر مربع است که در مقایسه با Kirin 980 با مساحت 74.13 میلی‌متر مربعی (با لیتوگرافی 7 نانومتری TSMC) و Kirin 970 با مساحت 96.72 میلی‌متر مربعی (با لیتوگرافی 10 نانومتری TSMC)، بزرگ‌ترین چیپ‌ست ساخت هواوی در طی دو سال گذشته نام می‌گیرد. این مساحت در نسخه عادی و 4G این پردازنده کمتر بوده و به 90mm2 می‌رسد البته ذکر این نکته اهمیت زیادی دارد که Kirin 990 عادی با لیتوگرافی 7 نانومتری عادی TSMC یعنی مشابه Kirin 980 سال گذشته ساخته شده است. نسخه‌های عادی و 5G این پروسسور از لحاظ تعداد ترانسیستور نیز متفاوت بوده و به ترتیب 8 و 10.3 میلیارد ترانسیستور را در خود جای داده‌اند.

پردازنده

ترکیب پردازنده‌ها در هر دو نسخه 4G و 5G از لحاظ نوع و تعداد تفاوتی نداشته و هر دو با 2 هسته ARM A76 در بالاترین سطح، 2 هسته مشابه A76 در سطح میانی و 4 هسته A55 در رده پایین عرضه می‌شوند هرچند از لحاظ فرکانس، تفاوت‌هایی مابین آن‌ها دیده می‌شود جایی‌که با وجود یکسان بودن فرکانس 2.86 گیگاهرتزی هسته‌های سطح بالای A76،‌ فرکانس هسته‌های میانی در نسخه 5G برابر با 2.36 گیگاهرتزی و در نسخه 4G برابر با 2.09 گیگاهرتز است. این تفاوت در هسته‌های رده پایین A55 نیز حضور داشته و در نسخه 5G برابر با 1.95 گیگاهرتز و در پردازنده عادی، 1.86 گیگاهرتز است. حافظه کش L2 پردازنده‌های A76 در هر دو مدل مشترکا 512 کیلوبایت بوده و این مقدار در هسته‌های A55 برابر با 128 کیلوبایت است.

هواوی هسته‌های رده بالای خود را نه A76 خالص بلکه «مبتنی بر A76» می‌نامد جایی‌‌که ظاهرا با ایجاد برخی تغییرات در سیستم کش، تأخیر حافظه کاهش پیدا می‌کند؛ این سیستم که SmartCache نامیده می‌شود در کارکرد بهتر پردازنده، گرافیک و واحد پردازش عصبی موثر بوده و می‌توان آن را رده بالاتری از DynamiQ DSU به‌کار گرفته شده توسط کوالکام و سامسونگ تلقی نمود.

استفاده مجدد از هسته‌های A76 به جای هسته‌های جدیدا معرفی شده ARM A77 به گفته تیم فنی شرکت هواوی به دو علت صورت پذیرفته یکی به این دلیل که تصمیم برای ساخت این پردازنده از دو سال پیش گرفته شده و دیگری آن‌که ظاهرا هسته‌های A77 به فرکانس مد نظر هواوی روی فرایند 7 نانومتری TSMC دست نمی‌یابند. طبق اعلام این شرکت با وجود پرفورمنس بالاتر A77، راندمان توان هسته‌های A76‌ و A77 در لیتوگرافی 7 نانومتری عملا یکسان بوده و بدین‌ترتیب با توجه به تجربه بهتر این تیم با هسته‌های A76 روی معماری 7 نانومتری، می‌توان فرکانس این هسته‌ها را به آسانی افزایش داد. به گفته هواوی، شرکت‌های دیگری که از هسته‌های A77 روی لیتوگرافی مشابه استفاده کرده‌اند تنها به فرکانس 2.2 گیگاهرتز دست می‌یابند و حضور هسته‌های A77 در محصولات هواوی احتمالا در نسل بعدی با معماری 5 گیگاهرتزی رخ می‌دهد.

این ماجرا در زمینه حافظه نیز رخ داده جایی‌که از LPDDR5 که به گفته هواوی همچنان فناوری گران‌قیمتی‌ست خبری نبوده و این شرکت به LPDDR4‌ اکتفا کرده است.

هواوی در مقایسه Kirin 990 5G با Snapdragon 855 از به ترتیب 10 و 9 درصد بهبود عملکرد تک هسته‌ای و چند هسته‌ای سخن گفته و در زمینه مصرف انرژی نیز با 20 درصد بهبود روبرو می‌شویم.

گرافیک

نوع هسته گرافیکی در هر دو نسخه Kirin 990 همچنان از نوع Mali-G76 است اما تعداد هسته‌های آن به لطف افزایش ابعاد بستر پردازنده از 10 به 16 عدد افزایش یافته و بدین‌ترتیب می‌توان انتظار بهبود قابل ملاحظه‌ای در کارکرد گرافیکی این پروسسور را داشت. فرکانس گرافیک البته از 750 مگاهرتز به 700 مگاهرتز کاهش یافته است؛ امری‌که از نگاه هواوی، در ترکیب با گرافیک قوی‌تر به نتیجه کلی بهتری ختم خواهد شد.

واحد پردازش عصبی

به جز 5G دیگر تغییر مهم در ساختار Kirin 990‌ واحد پردازش عصبی جدید یا NPU آن است؛ هواوی در دو پروسسور پیشین این شرکت یعنی Kirin 970 و Kirin 980 مجوز استفاده از یک طراحی سخت‌افزاری یادگیری ماشینی موسوم به Cambricon Technologies را به دست آورده بود که در قالب یک پروژه تحقیقاتی دانشگاهی در چین شکل گرفته بود. پس از چندی هواوی با سرمایه‌گذاری در این پروژه به طراحی پیشرفته‌تر و گزینه‌های شخصی‌سازی گسترده‌تری دست پیدا کرد و امسال نیز با کنار گذاشته شدن همکاری با Cambricon، از ساختار پردازش عصبی خود موسوم به Da Vinci استفاده کرده است. ساختار منعطف Da Vinci به گفته هواوی به‌گونه‌ای‌ست که می‌تواند در مقیاس‌های متفاوت از یک افزونه بزرگ 300 واتی سرور تا دستگاه‌هایی به کوچکی یک کارت حافظه به‌کار گرفته شود. واحد پردازش عصبی مبتنی بر Da Vinci نخستین بار در پروسسور میانی Kirin 810 به کار گرفته شده و حالا در یک چیپ‌ست پرچمدار نیز ظاهر شده است. نکات مثبت سیستم داوینچی را می‌توان در دو مورد خلاصه کرد که هر دو در زمینه به‌کارگیری الگوریتم‌های یادگیری ماشینی از اهمیت بالایی برخوردارند.

اولین نکته قابل اشاره در این سیستم پشتیبانی آن از INT8 و FP16 به عنوان شبکه‌های دانه‌بندی (quantization) است؛ در Kirin 980، دو هسته NPU‌ دوگانه این پروسسور از FP16 پشتیبانی می‌کردند اما تنها یکی از آن‌ها به دلائل فنی قادر به پشتیبانی از INT8 بود. اهمیت بالای پشتیبانی از هر دوی این شبکه‌ها را باید در ارائه راه‌کارهای سریع و کم‌توان در مشکلات مرتبط با استنتاج‌های یادگیری ماشینی جست‌وجو کرد

دیگر نکته جدید و مهم در این سری، به افزوده شدن هسته‌های کوچک پردازش عصبی یا Tiny Core NPU باز می‌گردد که در هر دو نسخه Kirin 990 یکی از آن‌ها در نظر گرفته شده و وظیفه آن‌ها تمرکز بر بهبود مصرف انرژی عنوان شده است. این هسته‌های کوچک طبیعتا از عملکرد ضعیف‌تری برخوردارند اما از آن‌ها برای پروسه‌های یادگیری ماشینی سطح پایین و غیر حیاتی استفاده می‌شود.

با وجود شباهت دو نسخه مختلف Kirin 990 در زمینه NPU، برخی تفاوت‌ها نیز مابین نسخه 5G و 4G آن در این بخش دیده می‌شود؛ اولین تفاوت به اندازه بستر این دو پروسسور مرتبط است که به دو برابر شدن تعداد هسته‌های NPU در نسخه 5G منجر می‌شود. Kirin 990 5G از دو هسته بزرگ NPU با پشتیبانی از پردازش همزمان dual ML همراه با یک هسته کوچک پردازش عصبی استفاده می‌کند اما این موارد در Kirin 990 4G به تنها یک هسته بزرگ NPU و یک Tine Core NPU محدود است.

زمان حضور در بازار

اولین حضور Kirin 990 در بازار به احتمال قریب به یقین در نسل جدید اسمارت‌فون‌های سری Mate 30 هواوی رخ داده و پس از آن از این چیپ‌ست و همتای 5G آن در دیگر گوشی‌های پرچمدار هواوی و آنر استفاده می‌شود. نسخه 4G این پروسسور آماده ارائه به بازار است اما ظاهرا ورژن 5G آن به دلائل مرتبط با استراتژی بازاریابی این شرکت، اندکی بعد در دسترس قرار خواهد گرفت.