اپل هسته های پردازنده گرافیکی آیفون را خود طراحی کرده است

اپل، نامی که همه آن را به عنوان یکی از مبتکرترین و خلاق‌ترین کمپانی‌ها در دنیای گوشی‌های همراه و رایانه می‌شناسیم. اپل با ارائه‌ی GPU های ساخت خودش باز هم به این رسم ادامه داد ولی ایندفعه خیلی بی سر و صدا و آرام. حالا همه می‌دانیم که اپل قابلیت ساخت سریع‌ترین GPU های دنیا را دارد، آن هم به دست خودش.

مسیر Apple از بودن تحت لیسانس هسته‌های ARM استاندارد تا ساخت CPU با طراحی خود کمپانی به زیبایی مستند شده است، این مسیر با تصمیم کمپانی برای خرید PA Semi در آپریل ۲۰۰۸ آغاز شد. از طرف دیگر، باورها بر این است که  اپل GPU‌‌ های خود را تحت لیسانسImagination Technology تولید می‌کند. به هر حال با توجه به یک گزارش جدید، اپل سال‌هاست که هسته‌های GPU را خودش برای محصولاتش تولید می‌کند – و این در حالی است که هیچکس متوجه این امر نشده است.

دیوید کانتر در RealWorldTech با کند و کاو دقیق در مورد راهنماهای معماری موجود برای Metal API اپل و محصولات GPU از Imagination Technology متوجه تفاوت‌ها شد. تفاوت‌های منحصر به فرد و غیر بدیهی‌ای بین این دو محصول وجود دارند. سخت افزار اپل ظاهرا با رجیستری half-precision(دقت متوسط) ۱۶ بیتی ساخته شده است، در حالی که معماری‌های PowerVR هم از half-precision پشتیبانی می‌کنند، اما نیازی به استفاده از آن ندارند.

مزیت استفاده از دقت ۱۶ بیتی در GPU‌ها در عملکرد آنها نیست، بلکه در کارایی نیروی آنها است. هر چه داده‌هایی که در یک رجیستر ذخیره می‌کنید کمتر باشند، انرژی کمتری هم برای جا به جایی داده ها به کار می‌رود. همچنین مزایای بالقوه ی دیگری هم از نظر سایز فایل رجیستر و مصرف نیروی ثانویه وجود دارند. در کل، راهنماها به معماری‌هایی اشاره می‌کنند که از پایه و اساس با هم متفاوت هستند – و در نتیجه به نظر می‌رسد اپل نسبت به تکنولوژی PowerVR مزیت بسیار بیشتری دارد.

کانتر نوشته است:

تفاوت بین فایل رجیستر و تبدیل داده‌ها در GPU های اپل و Imagination بسیار چشمگیر است. سازماندهی فایل رجیستر برای هسته‌ی shader یک اساس و اصل تلقی می شود و بر طراحی تقریبا همه چیز تاثیر می‌گذارد، از معماری ساخت مجموعه‌ی هسته‌های shader گرفته تا واحد‌های اجرایی و منطق برنامه‌ ریزی. به عنوان مثال، سایز رجیستر مسیر داده‌ها را مشخص کرده و سیم کشی آن مسیر‌ها را از اکثر هسته‌های shader عبور می دهد. تبدیل داده چندان اهمیتی ندارد، اما تفاوت بسیار چشمگیری برای کامپایلر و توسعه دهندگان ایجاد می‌کند. GPUهای سری ۷ از PowerVR شباهت زیادی با GPU های نسل قبل یعنی سری ۶ دارند و همچنین از رجیسترهای ۳۲ بیتی استفاده می‌کنند. بر اساس این تفاوت‌ها، تنها نتیجه ی منطقی که می توان حاصل کرد این است که GPU های اپل از یک هسته‌ی shader اختصاصی استفاده می‌کنند که در داخل کمپانی طراحی شده است. با توجه به این نتیجه گیری، می‌توان گفت که اپل همچنین کامپایلر shader مخصوص به خودش را برای OpenGL ES، Metal API ها و به احتمال زیاد درایورهای گرافیکی‌اش توسعه داده است.

سرمایه گذاری عظیم اپل بر روی هسته‌های GPU سوالات زیادی را ایجاد می‌کند. از نظر تئوری، کمپانی در حال حاضر هر دو ابزار لازم را برای وارد کردن ARM SoC های سفارشی‌اش به داخل MacBook  و MacBook Pro ها در اختیار دارد. البته من هنوز متقاعد نشدم که چنین اتفاقی خواهد افتاد، بیشتر به همان دلایلی که دو سال پیش هم عنوان کردم. اپل از لحاظ تاریخی، تغییری ایجاد نمی‌کند مگر اینکه مزیت و نفع بسیار زیادی در اعمال تغییر مشاهده کند – و اگرچه iPad Pro در کل با دستگاه‌های کامپیوتر شخصی (PC) وارد رقابت شده است، اما هنوز هیچ ARM CPU ای ساخته نشده است که بتواند با محصولات اینتل(intel) مقابله کند. اپل تغییری برای استفاده از چیپ‌های ساخت خودش اعمال نمی‌کند (شک دارم که چنین کاری بکند) مگر اینکه ARM بتواند مزیت چشمگیری نسبت به x86 ارائه داده و تایید کند که چنین حرکتی هوشمندانه است.

این اسکرین­شات از GFXBench بعد‌ها حذف شد، ولی خوشبختانه سایت کره ای Back to the Mack آن را در آرشیو خود ذخیره کرده بود. اپل هنوز هم تکنولوژی GPU خود را تحت لیسانس Imagination ارائه می‌دهد، اما فکرها و نظرهایی هم مبنی بر اضافه کردن چند تابع تصحیح عملکرد وجود دارند. اپل با داشتن انبار GPU‌ی خودش این قابلیت را به دست می‌آورد تا نرم افزارهایش را به خوبی بر روی سخت افزارش اجرا کند، یا قابلیت های محاسبه‌ای غیر یکنواخت به محصولاتش بیفزاید. با توجه به اینکه کمپانی اپل قبلا هم قدمی در راستای CPU‌‌ها برداشته است، تعجبی ندارد که وارد چنین مسیری شود. اما این کار احتمالا برای کاربران macOS که دوست دارند کمپانی ورژن جدید‌تری از OpenGL را ارائه دهد خبر خوبی نخواهد بود(۶ سال است که از همان نسخه ی ۴٫۱ استفاده می کند).

به هر حال در دنیای گوشی‌های همراه، اپل سریع‌ترین GPU ها را ارائه می‌دهد و اکنون به لطف تحقیقات انجام شده دلیلش را هم می‌دانیم.