مهندسی پیشرفته در عمل: کالبدشکافی فنی Xring O1 شیائومی با قطعات اختصاصی

کالبدشکافی Xring O1 شیائومی: تراشه‌ای سریع، کارآمد و با قطعات سفارشی متعدد

این هفته، شیائومی از تراشه پرچمدار اختصاصی خود برای گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها با نام Xring O1 رونمایی کرد. این تراشه در گوشی Xiaomi 15S Pro و تبلت Xiaomi Pad 7 Ultra به کار رفته است. برخی در مورد میزان دخالت واقعی شیائومی در طراحی این تراشه ابراز تردید کردند، چرا که O1 از هسته‌های استاندارد CPU و GPU شرکت ARM استفاده می‌کند. با این حال، تیم Geekerwan با بررسی دقیق این تراشه متوجه شد که Xring O1 در واقع یک تراشه به شدت سفارشی‌سازی شده است.

Xring O1 با فناوری TSMC N3E، مشابه تراشه Dimensity 9400 مدیاتک، تولید شده است و از برخی قطعات مشابه نیز بهره می‌برد؛ به عنوان مثال، هسته Cortex-X925 برای CPU و Immortalis-G925 برای GPU. با این وجود، معماری کلی این تراشه بسیار متفاوت است.

در ابتدا، Xring O1 به جای یک هسته، از دو هسته اصلی Cortex-X925 بهره می‌برد. همچنین شیائومی از هسته‌های X4 صرف نظر کرده و به جای آن از دو نوع هسته Cortex-A725 برای هسته‌های بزرگ و میانی استفاده کرده است. علاوه بر این، دو هسته A520 نیز به عنوان پشتیبان در این تراشه گنجانده شده است.

هسته‌های Cortex-A725 یک عنصر جالب در طراحی O1 هستند. دو خوشه از این هسته‌ها وجود دارد: چهار هسته که برای عملکرد بالا طراحی شده‌اند و دو هسته دیگر که برای بهره‌وری انرژی بهینه شده‌اند. در تصویر شماتیک تراشه که در ویدیو نشان داده شده است، می‌توان مشاهده کرد که دو هسته A725 با تمرکز بر بهره‌وری، از نظر فیزیکی با چهار هسته A725 با تمرکز بر عملکرد متفاوت هستند؛ آن‌ها کمی بزرگ‌تر بوده و به فرکانس کلاک بسیار پایین‌تری محدود شده‌اند (1.9 گیگاهرتز در مقابل 3.4 گیگاهرتز).

این امر به چیپست اجازه می‌دهد تا برای مطابقت با نیازهای عملکردی، بین هسته‌های مختلف جابجا شود و در عین حال کمترین میزان انرژی ممکن را مصرف کند. هسته‌های کم‌مصرف A725 آنقدر خوب عمل می‌کنند که شاید وجود دو هسته A520 ضروری نبوده است.

نتیجه نهایی کاملاً چشمگیر است؛ Xring O1 شیائومی از نظر عملکرد CPU و بهره‌وری انرژی، تراشه Dimensity 9400 را شکست می‌دهد. اگرچه به سطح Snapdragon 8 Elite کوالکام نمی‌رسد، اما فاصله چندانی با آن ندارد.

Xring O1 با مساحت 109 میلی‌متر مربع نسبتاً کوچک است و تقریباً هم اندازه تراشه Apple A18 Pro است. با این حال، هر دو تراشه شیائومی و اپل از مودم‌های خارجی استفاده می‌کنند، در حالی که Dimensity 9400 و Snapdragon 8 Elite مودم داخلی دارند. این موضوع بخشی از اختلاف اندازه را توضیح می‌دهد (و مشکلی را ایجاد می‌کند که بعداً به آن خواهیم پرداخت).

تیم Xring حافظه داخلی تراشه را به روش جالبی پیکربندی کرده است؛ اکثر چیپست‌های امروزی دارای چندین مگابایت حافظه کش سطح سیستم (SLC) هستند که آخرین مرحله قبل از واکشی داده‌ها از رم است.

O1 هیچ حافظه SLC ندارد. در عوض، شیائومی CPU را با حافظه کش زیادی پیکربندی کرده است: 16 مگابایت حافظه L3 که بین تمام 10 هسته به اشتراک گذاشته شده، 2 مگابایت حافظه L2 برای هر یک از هسته‌های X925 و 1 مگابایت حافظه L2 برای هر یک از هسته‌های A725. GPU دارای 4 مگابایت حافظه کش و NPU دارای 10 مگابایت حافظه کش است؛ واقعاً بزرگ است!

NPU از طراحی ARM استفاده نمی‌کند، بلکه یک طراحی سفارشی شیائومی است. NPU شش هسته‌ای تقریباً به اندازه CPU روی تراشه فضا اشغال می‌کند. ISP نیز توسط شیائومی طراحی شده و نسل چهارم آن است. نسل‌های قبلی به عنوان تراشه‌های جداگانه روی مادربردهای پرچمداران شیائومی قرار داشتند، اما ادغام آن در تراشه اصلی کارآمدتر است.

حال به GPU می‌رسیم؛ یک Immortalis-G925 شانزده هسته‌ای از ARM. تیم Xring کار فوق‌العاده‌ای در پیکربندی CPU انجام داده است، اما ممکن است در مورد GPU اشتباه کرده باشد. اولاً، نسبتاً بزرگ است؛ Dimensity 9400 دارای یک G925 دوازده هسته‌ای است.

همچنین، تیم Geekerwan حدس می‌زند که حذف SLC به بهره‌وری GPU آسیب رسانده است؛ GPU بسیار سریع است، اما در اوج عملکرد انرژی بیشتری نسبت به GPU مدیاتک مصرف می‌کند.

CPU کارآمدتر در کنار این واقعیت که GPU به ندرت با حداکثر توان کار می‌کند، منجر به بهره‌وری کلی بسیار خوبی در تست‌های بازی در دنیای واقعی می‌شود. با این حال، این زمینه‌ای است که باید در طراحی‌های آینده بهبود یابد.

یک مشکل دیگر در مورد بهره‌وری، استفاده از مودم خارجی (در این مورد یک MediaTek T800) است که انرژی بیشتری مصرف می‌کند و به عمر باتری در حالت آماده به کار Xiaomi 15S Pro آسیب می‌زند. این یکی از دلایلی است که اپل برای داشتن یک مودم 5G یکپارچه (که با iPhone 16e برای اولین بار عرضه شد) بسیار تلاش کرد.

شیائومی هنوز به آن مرحله نرسیده است، اما اولین قدم را برداشته است؛ این شرکت اولین مودم 4G خود را با Xring T1، تراشه مورد استفاده در Xiaomi Watch S4 بازطراحی شده، معرفی کرد. 5G بسیار پیچیده‌تر از 4G است (اپل سال‌ها طول کشید تا آن را به درستی پیاده‌سازی کند)، اما این یک نقطه عطف بزرگ دیگر در جهت ادغام عمودی برای شیائومی خواهد بود.