تقوم شركة AMD بتصنيع وحدة معالجة مركزية هجينة، وهذا ما ستبدو عليه

عندما أطلقت إنتل شرائح Alder Lake من الجيل الثاني عشر في أواخر عام 2021، فعلت شيئًا فريدًا حقًا من خلال استخدام نوعين مختلفين تمامًا من النوى في نفس الحزمة. بالطبع، لم تخترع إنتل ما تسميه "البنية الهجينة" نظرًا لأن شركة Arm كانت تفعل نفس الشيء بشكل أساسي في ظل ما تسميه كبيرًا. القليل لسنوات. ومع ذلك، على سطح المكتب، كان هذا أمرًا كبيرًا لأنه سمح لشركة Intel بتحقيق قدر كبير من الأداء مع استخدام طاقة ومساحة أقل من وحدة المعالجة المركزية غير المختلطة. وفي الوقت نفسه، واصلت AMD تقديم بنية واحدة فقط لكل وحدة معالجة مركزية.

ولكن هذا لن يكون الحال إلى الأبد، كما لقد أكدت AMD بالفعل أن أول معالج هجين لها في الأفق. لا يعد هذا أمرًا كبيرًا من الناحية الفنية فحسب، بل يعني أيضًا أن AMD تقوم بتدوين الملاحظات من Intel لمرة واحدة (أ تذكير بأن إنتل سخرت ذات مرة من إستراتيجية شرائح AMD وهي الآن تصنع شرائحها الخاصة، والتي تحمل العلامة التجارية البلاط). نحن لا نعرف بالضبط إلى أي مدى ستذهب AMD مع بنيتها الهجينة، ولكن لدينا بالفعل تفاصيل مهمة حول ما سيكون على الأرجح أول وحدة معالجة مركزية هجينة للشركة.

كيف يمكن للهندسة الهجينة أن تجعل Ryzen أفضل

على الرغم من أن AMD لديها الكثير من منتجات وحدة المعالجة المركزية المختلفة، إلا أنني أركز فقط على Ryzen لأجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة في هذا الشأن مقالة، ويرجع ذلك في الغالب إلى أن الهندسة المعمارية الهجينة تم استخدامها تقليديًا للأشياء الاستهلاكية وليس كثيرًا (إذا أي شيء آخر. النقاط التي أطرحها هنا ستنطبق إلى حد كبير على أشياء أخرى مثل قطاع مركز البيانات.

أحد الأشياء التي عادة ما أرى الناس يتساءلون عنها هو سبب قيام شركة Intel بتعبئة وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها بنوى إلكترونية ضعيفة بدلاً من الحصول على نواة P كاملة. بعد كل شيء، تعد النوى P أسرع بكثير من النوى الإلكترونية، لذا، من الواضح أن Intel تقوم بتقليص الأمور، أليس كذلك؟ في الواقع، لا تقتصر وحدات المعالجة المركزية الهجينة مثل Core i9-13900K على بعض من أعظم وحدات المعالجة المركزية المتاحة اليوم، لن يكون ذلك ممكنًا بدون النوى الإلكترونية، ويعود الأمر إلى شيئين: القوة والمساحة.

أولاً، على الرغم من أن النوى P أسرع بكثير من النوى الإلكترونية، إلا أنها تستهلك أيضًا المزيد من الطاقة. بالنسبة لوحدات المعالجة المركزية (CPUs) مثل 13900K، فإن الكفاءة الأقل تعني أداءً أقل نظرًا لأنها تتعارض مع الحد الأقصى لمقدار الطاقة التي يمكن أن تستهلكها وحدة المعالجة المركزية دون أن تصبح ساخنة جدًا. بالإضافة إلى الكفاءة، تعد النوى الإلكترونية أيضًا أصغر بكثير من النوى P، ومن خلال استخدام الكثير من النوى الإلكترونية، يمكن لشركة Intel توفير المزيد من الأداء في حجم أصغر. المزيد من النوى الإلكترونية يمكن أن يسمح للبرامج متعددة الخيوط بالتوسع عبر عدة نوى، مع الاستفادة أيضًا من فوائد توفير المساحة من استخدام هذه النوى الأصغر.

من خلال تقديم نوى مختلفة محسنة للأداء والكفاءة، فإن وحدات المعالجة المركزية ذات البنية الهجينة قادرة على تجنب معضلة التصميم الأساسية الموجودة في وحدات المعالجة المركزية التقليدية. من أجل تعزيز أداء الخيوط المفردة، تحتاج إلى جعل النوى أكثر قوة بشكل فردي، ولكن هذا غالبًا ما يؤدي إلى استهلاك غير فعال للطاقة و استخدام المنطقة. ومع ذلك، للحصول على أداء أفضل متعدد الخيوط، فأنت بحاجة إلى الكثير من النوى، ولكن عدم كفاءة الطاقة والمساحة يجعل تحقيق ذلك أكثر صعوبة. ومن خلال تقديم أفضل ما في العالمين، تتجنب الهندسة المعمارية الهجينة معضلة التصميم الأساسية هذه.

كيف قد تبدو وحدة المعالجة المركزية AMD الهجينة

يمكن القول إن الهندسة المعمارية الهجينة قد صنعت أفضل وحدات المعالجة المركزية من إنتل، وتم تصميم وحدات المعالجة المركزية الهجينة الخاصة بها مثل كل وحدة معالجة مركزية هجينة قبلها، حيث تشترك جميع نوى وحدة المعالجة المركزية في نفس السيليكون (يشبه إلى حد كبير عدد وحدات المعالجة المركزية التي غالبًا ما تتضمن رسومات مدمجة جنبًا إلى جنب مع نوى وحدة المعالجة المركزية). ومع ذلك، فإن الإمكانيات مع AMD تختلف كثيرًا لأن الشركة تستخدم أيضًا شرائح صغيرة بالإضافة إلى التصميمات التقليدية المتجانسة. على الرغم من أننا نعرف الكثير بالفعل عن أول شريحة هجينة من AMD، إلا أن هناك العديد من الاحتمالات التي يجب وضعها في الاعتبار.

لحسن الحظ، لا نحتاج إلى التكهن بالهندسة المعمارية هنا لأن AMD لديها بالفعل نوى كبيرة (أداء) ونوى صغيرة (الكفاءة). ستكون نوى Zen العادية مثل Zen 4 هي النوى الكبيرة، في حين أن النوى المتغيرة "c" المحسنة للطاقة وكفاءة المساحة الجديدة تمامًا، مثل Zen 4c، ستكون هي النوى الصغيرة. على الرغم من أن Zen 4c ظهر لأول مرة كوحدة معالجة مركزية للخادم مُحسّنة للسحابة بفضل قدرته على التثبيت 128 نواة على وحدة معالجة مركزية واحدة، أتساءل عما إذا كانت AMD تنوي دائمًا استخدامها للبنية الهجينة أو إذا كانت هذه خطة جديدة. على نقيض ذلك، أول وحدة معالجة مركزية لخادم E-core من Intel لم يتم طرحها بعد.

من خلال تقديم نوى مختلفة محسنة للأداء والكفاءة، فإن وحدات المعالجة المركزية ذات البنية الهجينة قادرة على تجنب معضلة التصميم الأساسية الموجودة في وحدات المعالجة المركزية التقليدية.

نحن نعرف بالفعل بعض التفاصيل الأساسية لوحدة المعالجة المركزية Phoenix 2 APU من AMDوهي أول شريحة هجينة ستطلقها الشركة. نحن نعلم أنها وحدة APU سداسية النواة، ويمكننا أن نفترض بشكل معقول أنها تحتوي على نواتين Zen 4 وأربعة أنوية Zen 4c، والنتيجة النهائية هي أن Phoenix 2 أصغر بكثير من Phoenix. ومع ذلك، فقد تم أيضًا تقليل حجمه بشكل ملحوظ مقارنةً بمعالج Phoenix APU العادي في أماكن أخرى؛ فهو لا يتمتع بقدرات Ryzen AI، وتقتصر رسوماته المدمجة على أربعة نوى، وهو ثلث iGPU في فينيكس. لذا، فإن Zen 4c ليس هو الشيء الوحيد الذي يجعل Phoenix 2 أصغر حجمًا.

بينما يتم تصنيع Phoenix 2 وربما يكون موجودًا في أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي يمكنك شراؤها الآن، إلا أن هناك مشكلة. يبدو أن معالج Ryzen 3 7440U رباعي النواة سيستخدم كلا من معالج Phoenix و شرائح Phoenix 2، وبما أن AMD تريد بوضوح أن تعمل هذه الشريحة بشكل متسق، فهذا يعني أن 7440U قد لا يستفيد بشكل كامل من البنية الهجينة في Phoenix 2. قد يستخدم الطراز 7440U نوى Zen 4c فقط، لكننا لا نعرف ذلك على وجه اليقين حتى الآن. يمكن لـ Ryzen 5 7540U أيضًا استخدام Phoenix 2 (على الرغم من تأكيد AMD أن هذا لم يحدث بعد)، لكنه لن يستفيد بشكل كامل من التصميم الهجين أيضًا.

بالإضافة إلى ذلك، من غير الواضح مدى فائدة أنوية Zen 4c للهواتف المحمولة. بينما قالت AMD إن وحدات المعالجة المركزية (CPU) الخاصة بمركز بيانات Zen 4c أكثر كفاءة من معالجات Zen 4 العادية، إلا أن الشركة لم يكشف عما إذا كان Zen 4c أكثر كفاءة بنفس سرعة الساعة أو إذا كان أكثر كفاءة لأنه مسجل أدنى. إذا كان Zen 4 بنفس كفاءة Zen 4c عند نفس التردد، فإن كثافته فقط هي ميزة كبيرة. ومع ذلك، من المحتمل أن نعرف في المستقبل القريب مدى جودة Phoenix 2 بمجرد إطلاقها بشكل جدي.

إحدى المشكلات التي تواجهها AMD على أجهزة الكمبيوتر المكتبية هي أنها لا تستطيع سوى وضع شريحتين صغيرتين لوحدة المعالجة المركزية (وتسمى أيضًا شريحة يموت المجمع الأساسي أو CCD) في وحدة المعالجة المركزية الرئيسية، وهذا ما ترك Ryzen عالقًا عند 16 مركزًا منذ عام 2019. يتطلب الحصول على عدد نواة أعلى تصميمًا جديدًا تمامًا قد يكون مكلفًا ويسبب صداعًا كبيرًا؛ من الواضح أن زيادة عدد أجهزة CCD الموجودة على وحدة المعالجة المركزية أمر غير ممكن نظرًا لأن وحدات المعالجة المركزية AM5 Ryzen لا تحتوي على مساحة كافية. ومع ذلك، تحتوي أجهزة Zen 4c CCD على 16 نواة بدلاً من 8 نواة في أجهزة Zen 4 CCD، واستخدام واحد من كل منها سيسمح لـ AMD بالوصول إلى علامة 24 نواة دون مشكلة.

يمكن لشركة AMD أيضًا تصميم شريحة جديدة تحتوي على نواة Zen وZen c-variant، مما يجعلها مشابهة إلى حد كبير لوحدات المعالجة المركزية الهجينة من Intel. ومع ذلك، لا أعتقد أن AMD سوف تفعل ذلك القيام بذلك، في المقام الأول لأنه لا يحب تصميم شرائح جديدة إلا إذا كانت لها حالات استخدام واسعة النطاق، ومن المحتمل أن يتم استخدام هذه الشرائح الهجينة فقط من أجل رايزن. بالإضافة إلى ذلك، لأسباب فنية، من المحتمل أن تأتي كل شريحة صغيرة مع ثمانية أنوية Zen وثمانية أنوية Zen c-type، في حين أنه من الناحية المثالية، سيكون لديك عدد أكبر من نوى Zen c-variant مقارنة بالنوى العادية. يمكن لشركة AMD إجراء بعض التعديلات المعمارية لتغيير ذلك، ولكن مرة أخرى، AMD تكره إنفاق الأموال بشكل تافه.

بغض النظر، إذا اختارت AMD جلب أنوية C-type المدمجة إلى سطح المكتب، فمن المحتمل أننا سنحصل على عدد أكبر بكثير من النوى مما رأيناه من قبل. جعلت Chiplets أول وحدة معالجة مركزية سائدة ذات 16 نواة ممكنة مع معالج AMD's Ryzen 9 3950X، كما جلبت لنا البنية الهجينة في Intel's Raptor Lake أول معالج ذو 24 نواة للتيار السائد. من خلال الجمع بين الشرائح الصغيرة والهندسة المعمارية الهجينة، يمكننا بسهولة رؤية وحدة معالجة مركزية ذات 40 نواة إذا قامت AMD بدمج شريحة صغيرة ذات 8 نواة باستخدام نوى Zen العادية مع شريحة صغيرة ذات 32 نواة باستخدام نوى متغيرة.

بالنسبة لشركة AMD، تعد الهندسة المعمارية الهجينة أمرًا طبيعيًا وربما ضروريًا

قد يكون للموت المقترح لقانون مور عواقب وخيمة لـ AMD وكيفية تصميم وحدات المعالجة المركزية (CPU). تعد الشرائح الصغيرة وسيلة للتغلب على التكلفة المتزايدة لمعالجات التصنيع بالإضافة إلى التحسينات المتناقصة التي تجلبها كل عملية جديدة. تعتبر عقدة المعالجة 3nm الخاصة بـ TSMC، والتي ستستخدمها AMD لـ Zen 5، ضعيفة بشكل خاص لأنها توفر، في أحسن الأحوال، دقة صغيرة جدًا. زيادة في كثافة ذاكرة التخزين المؤقت بالإضافة إلى مكاسب ضعيفة نسبيًا في الكثافة التناظرية (وهو ما يجعل النوى الأصغر). بالنسبة لشركة مبتكرة مثل AMD، يبدو دمج البنية الهجينة بمثابة الطريق الطبيعي للمضي قدمًا.

ستكون Phoenix 2 أول شريحة هجينة من AMD، ولكنها قد تكون مجرد البداية. من الواضح أن AMD بدأت صغيرة هنا بشريحة لن يتم استخدامها حصريًا للمعالجات الهجينة، ولكن في للأجيال القادمة، لا أشك في أن AMD ستحاول الاستفادة من كل ميزة يمكنها الاستفادة منها من الهجين بنيان. لقد نجح الأمر بشكل جيد بالنسبة لشركة Intel، لذلك ربما نرى تصميمات هجينة تعمل على تشغيل البعض منها أفضل وحدات المعالجة المركزية من AMD فى المستقبل.