કમ્પ્યુટ કામગીરી અને પાવર કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે AP શા માટે વિકસિત થાય છે?

આ બ્લોગ પોસ્ટમાં, આપણે શોધીશું કે શા માટે APs ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં મુખ્ય ઘટક છે અને કોમ્પ્યુટેશનલ કામગીરી અને પાવર કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે વિકસિત થવાનું ચાલુ રાખે છે.

AP નો અર્થ એ છે કે તે એપ્લિકેશન પ્રોસેસર છે અને તે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણનું "મગજ" છે, જ્યાં બધી લોજિક કામગીરી આધારિત હોય છે. તે એક મુખ્ય ઘટક છે જે ઉપકરણના પ્રદર્શન, પાવર વપરાશ અને વધુ પર મોટી અસર કરી શકે છે. AP ને CPU અને GPU જેવા અન્ય સામાન્ય કમ્પ્યુટર ઘટકોથી અલગ રીતે વર્ગીકૃત અને વિકસાવવામાં આવે છે તેનું કારણ એ છે કે AP બધા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં જોવા મળે છે, મોટા અને નાના. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, AP એ વિશિષ્ટ ગણતરી અને અસંખ્ય ઇન્ટરફેસ ઉપકરણો, જેમ કે કોમ્યુનિકેશન ચિપ્સ, USB, NPU, વગેરેને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતાનું સંયોજન છે. તેથી, જ્યારે નવી સુવિધાઓ ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે AP વિકાસ એકસાથે થવો જોઈએ.
જેમ તમે જોઈ શકો છો, APs ફક્ત કોમ્પ્યુટેશનલ કામગીરી માટે વિકસાવવામાં આવ્યા નથી, અને આ એવા ક્ષેત્રોમાંનું એક છે જેમાં છેલ્લા દાયકામાં જબરદસ્ત પ્રગતિ જોવા મળી છે, જેમાં વિવિધ પ્રકારની નવી તકનીકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. તેનું મુખ્ય ઉદાહરણ સ્માર્ટફોન છે. સ્ટીવ જોબ્સના iPhone 1 ને 2007 માં રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું તે ધ્યાનમાં લેતા, સ્માર્ટફોનને આજે જે છે તે બનવામાં લગભગ 15 વર્ષ લાગ્યા હતા. ઘણા સમય પહેલા, જ્યારે હું પ્રાથમિક શાળામાં હતો, ત્યારે સેલ ફોન અસામાન્ય હતા, અને તેના પર ઉચ્ચ-પ્રદર્શન રમતો રમવી અથવા LTE ઇન્ટરનેટ સંચારનો ઉપયોગ કરવો એ અકલ્પ્ય હતું. ફોન કેવી રીતે મોટા, પાતળા અને ઝડપી બન્યા છે તેના કેન્દ્રમાં AP ટેકનોલોજી છે, અને તે અહીંથી વધુ સારી થવા જઈ રહી છે. નીચે, અમે આ AP ટેકનોલોજીને વધુ વિગતવાર સમજાવીશું.
AP ચિપ્સ તમારા નખના કદ કરતા નાના હોય છે અને દરેક કંપનીના સ્માર્ટફોનમાં જોવા મળે છે. જ્યારે AP બનાવતી સુવિધાઓ વધુને વધુ વૈવિધ્યસભર બની રહી છે, ત્યારે AP માં કેટલાક મુખ્ય ઘટકો હોવા જોઈએ: પ્રથમ, તેને CPU ની જરૂર છે, એક કહેવાતા "માઈક્રોપ્રોસેસર". ભૂતકાળમાં, આ ઘણીવાર ટ્રાન્ઝિસ્ટર હતા, પરંતુ આજકાલ તે નેનો પ્રક્રિયામાં બનાવવામાં આવે છે. આધુનિક AP લગભગ 10 નેનોમીટર (nm) ની પ્રક્રિયા સાથે બનાવવામાં આવે છે અને લગભગ 6 અબજ ટ્રાન્ઝિસ્ટરને એકીકૃત કરી શકે છે. પ્રક્રિયાનો નેનોમીટર સ્કેલ જેટલો નાનો હશે, તેટલા વધુ ટ્રાન્ઝિસ્ટરને એકીકૃત કરી શકાય છે. CPU પછી, આગામી સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઘટક મેમરી છે. AP માં, એક મેમરી બ્લોક હોય છે જે RAM અને મેમરી માટે જવાબદાર હોય છે. આ ભાગ મૂળભૂત રીતે ક્ષમતા વધારીને ઉકેલવામાં આવે છે, જે હાલમાં મોટે ભાગે DDR મેમરી છે.
ઉપર વર્ણવેલ બે મુખ્ય ઘટકો ઉપરાંત, APs ને ઉત્પાદનની ખાસ સુવિધાઓ અથવા પ્રદર્શન માટે પણ વિકસાવવામાં આવે છે જેના પર ભાર મૂકવાની જરૂર છે. APs માં આગેવાની લેનાર નવીનતમ ઉદ્યોગ સ્માર્ટફોન ઉદ્યોગ છે, તો ચાલો સ્માર્ટફોન પર લાગુ કરાયેલા APs ના કેટલાક અન્ય આનુષંગિક ભાગો પર એક નજર કરીએ.
જ્યારે વપરાશકર્તા એપ્લિકેશન અથવા મનોરંજનનો આનંદ માણી રહ્યો હોય ત્યારે ગ્રાફિક્સ એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ તત્વ છે, કારણ કે તેઓ સ્ક્રીન પરના આઉટપુટને હેન્ડલ કરે છે, અને જ્યારે તેમને ખૂબ ઉચ્ચ પ્રદર્શનની જરૂર નથી, ત્યારે તેમને મોટી માત્રામાં ગણતરીની જરૂર પડે છે. મુખ્ય પ્રોસેસર ઝડપ ગેરલાભમાં હશે જો તે આ ગણતરીને હેન્ડલ કરશે, તેથી GPU નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે સમાંતર નાના કોરોનો સંગ્રહ છે. જેમ જેમ સ્માર્ટફોન ઇમેજ ક્વોલિટી સુધરે છે, તેમ તેમ વધુ સારું GPU પ્રદર્શન જરૂરી છે, અને ગેમ જેટલી વધુ ડિમાન્ડ કરે છે, તેટલું ગ્રાફિક્સ વધુ મહત્વનું છે. GPUs પણ CPU કરતાં વધુ પાવર કાર્યક્ષમ છે.
સંદેશાવ્યવહાર એ સ્માર્ટફોનનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ પાસું છે અને તેની ઓળખ વ્યાખ્યાયિત કરે છે. સંદેશાવ્યવહાર વિના, સ્માર્ટફોન એક પોર્ટેબલ મનોરંજન ઉપકરણ કરતાં વધુ કંઈ નહીં હોય. સંદેશાવ્યવહારના બે પ્રકાર છે: વાયર્ડ અને વાયરલેસ. જ્યારે વાયર્ડ સંદેશાવ્યવહાર વાયર પર ઉચ્ચ ગતિ પ્રદાન કરે છે, ત્યારે સ્માર્ટફોન વાયરલેસ સંદેશાવ્યવહારને પ્રાથમિકતા આપે છે. વાયરલેસ સંદેશાવ્યવહારમાં ફોન કોલ્સ, ટેક્સ્ટિંગ, LTE, Wi-Fi, બ્લૂટૂથ, USB-C, NFC અને વધુનો સમાવેશ થાય છે. ફોન કોલ્સ અને ટેક્સ્ટ્સથી વિપરીત, ઇન્ટરનેટ સંદેશાવ્યવહારમાં મોટા પ્રમાણમાં ડેટા મોકલવા અને પ્રાપ્ત કરવા માટે ઉચ્ચ સ્તરની તકનીકની જરૂર પડે છે. આપણે જે ઇન્ટરનેટ સંદેશાવ્યવહાર તકનીકોથી પરિચિત છીએ તે 4G અને 5G LTE છે, જેને વાતચીત કરવા માટે ખાસ મોડેમની જરૂર પડે છે. તાજેતરમાં, APs ને 5G ટેકનોલોજીને ટેકો આપવા માટે 5G મોડેમથી સજ્જ કરવામાં આવી રહ્યા છે. વાયરલેસ ઇન્ટરનેટ સંદેશાવ્યવહાર ઉપરાંત, APs ને USB, HDMI અને USB-C પ્રકાર જેવા ચોક્કસ ટર્મિનલ્સને ટેકો આપવા માટે સંબંધિત તકનીકોથી પણ સજ્જ કરવામાં આવ્યા છે.
છેલ્લું પરંતુ ઓછામાં ઓછું નથી પાવર મેનેજમેન્ટ સર્કિટરી. આ સર્કિટ, જે એપીની પાવર કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે જરૂરી છે, તે ઇલેક્ટ્રોનિક્સની સ્થિરતામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તે પાવરનું સંચાલન કરવા માટે CPU ની કામગીરીનું નિયમન કરે છે, જેમ કે લો-પાવર મોડ અને હાઇ-પર્ફોર્મન્સ મોડ.
CPU ઉપરાંત, સ્માર્ટફોનમાં વિવિધ કોમ્પ્યુટેશનલ ફંક્શન્સ સાથે પ્રોસેસર્સ હોય છે, જેમ કે ગાયરોસ્કોપ્સ, તાપમાન સેન્સર્સ, મેગ્નેટિક ફિલ્ડ સેન્સર્સ અને અન્ય માઇક્રો-સેન્સર્સ. NPUs કે જે આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ કમ્પ્યુટેશન કરે છે તે પણ વિવિધ પ્રોસેસરોમાં મોટા પાયે ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે.
આ AP ને વધુ સારી કામગીરી સાથે વિકસાવવા માટે, નવી તકનીકો લાગુ કરવામાં આવી રહી છે. નવીનતમ તકનીકો સમજાવતા પહેલા, ચાલો સેમિકન્ડક્ટર કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે તેની મૂળભૂત પ્રક્રિયા સમજાવીએ. બધા એપી સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. ઉચ્ચ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને સિલિકોન વેફર્સ પર સર્કિટ ડિઝાઇન અને દોરવાની પ્રક્રિયા APs બનાવવા માટે પુનરાવર્તિત થાય છે, જેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં ઘટકો તરીકે થાય છે. આધુનિક એપી 1900 ના દાયકાની જેમ મોટા ટ્રાન્ઝિસ્ટર અથવા વાયરથી બનાવવામાં આવતાં નથી, તેથી પ્રક્રિયા પ્રમાણમાં સરળ છે, પરંતુ તેમાં ઘણી ચોકસાઈ અને ચોકસાઈની જરૂર છે.
AP કામગીરી સુધારવાના બે રસ્તાઓ છે. હાર્ડવેરની દ્રષ્ટિએ કામગીરી સુધારવા માટે, ધ્યેય શક્ય તેટલા ચોક્કસ હોવા જોઈએ અને આપેલ જગ્યામાં શક્ય તેટલા સર્કિટ પેક કરવા જોઈએ. આ માટે પસંદગીની પદ્ધતિ જાડાઈ ઘટાડવાની છે, જે તાજેતરમાં 7nm પ્રક્રિયાઓ સાથે વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવી છે. જો કે, પ્રક્રિયાનું અંતર ઘટતા જાય છે, તે ક્વોન્ટમ યાંત્રિક રીતે અસ્થિર બને છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે બે વાયરમાંથી પ્રવાહ વહે છે, જો વાયર પૂરતા પ્રમાણમાં નજીક હોય, તો ઇલેક્ટ્રોન વાયરને પાર કરી શકે છે અને અણધાર્યા વર્તમાન મૂલ્યો ધરાવે છે. તેથી, પ્રક્રિયાનું અંતર ઘટાડવાની મર્યાદાઓ છે, અને તાજેતરના વર્ષોમાં વધુ સ્થિર અને સચોટ વાયર દોરવા માટેની તકનીકો વિકસાવવામાં આવી છે.
અત્યાર સુધી, આર્ગોન ફ્લોરાઈડ લાઇટનો ઉપયોગ કરીને સર્કિટ દોરવામાં આવતી હતી. 7nm પ્રક્રિયા માટે ટૂંકી તરંગલંબાઇની આવશ્યકતા હોવાથી, તરંગલંબાઇ ઘટાડવા માટે પ્રવાહીના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. જો કે, આ સર્કિટને સરસ રીતે દોરવામાં મુશ્કેલીઓ ઊભી કરે છે. આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે અલ્ટ્રાવાયોલેટ લાઇટનો ઉપયોગ કરતી ટેક્નોલોજી વિકસાવવામાં આવી રહી છે. અલ્ટ્રાવાયોલેટ લાઇટની તરંગલંબાઇ ઓછી હોય છે અને તેનો ઉપયોગ પ્રવાહીની જરૂરિયાત વિના સર્કિટ દોરવા માટે થઈ શકે છે, પરિણામે ક્લીનર સર્કિટ થાય છે.
નવીનતમ સોફ્ટવેર પ્રગતિમાં ઉર્જા કાર્યક્ષમતા વધારવા માટેની તકનીકોનો સમાવેશ થાય છે. આજકાલ, AP પ્રોસેસર્સમાં પ્રદર્શન કરતાં પાવર કાર્યક્ષમતા વધુ મહત્વપૂર્ણ છે, અને સ્માર્ટફોન પસંદ કરતી વખતે, આપણે પ્રદર્શન કરતાં બેટરી જીવનને મહત્વ આપીએ છીએ. પાવર કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે, આપણે બિનજરૂરી કામગીરી ઘટાડીએ છીએ અને કામગીરી અને શક્તિને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે કોરોના સંચાલનને સરળ રીતે સંચાલિત કરીએ છીએ. આ CPU ને મોટા અને નાના માળખામાં વિભાજીત કરીને કરવામાં આવે છે: મોટા કોરો ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કામગીરી કરે છે પરંતુ ઉચ્ચ પાવર ડિસીપેશન ધરાવે છે, અને નાના કોરો ઓછા-પ્રદર્શન કામગીરી કરે છે પરંતુ ઓછી પાવર ડિસીપેશન ધરાવે છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, પાવર મેનેજમેન્ટને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવવા માટે આ માળખાને મોટા, મધ્યમ અને નાનામાં વધુ વિભાજિત કરવામાં આવ્યું છે.
AP ટેકનોલોજી કોઈ નવી ટેકનોલોજી નથી; ભૂતકાળમાં તે એમ્બેડેડ સિસ્ટમ્સ પર લાગુ કરવામાં આવી છે અને સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોનો અભિન્ન ભાગ રહી છે. જો કે, છેલ્લા દાયકામાં સ્માર્ટફોન ઉદ્યોગના વિકાસે AP ટેકનોલોજીના રોકાણ અને વિકાસને નોંધપાત્ર રીતે આગળ ધપાવ્યો છે. દસ વર્ષ લાંબા સમય જેવા લાગે છે, પરંતુ ઉદ્યોગના દૃષ્ટિકોણથી, તે ખૂબ જ ટૂંકા સમય છે. હાર્ડવેરની દ્રષ્ટિએ, અમે પ્રક્રિયાને સુધારવામાં અને વધુ સચોટ કાર્ય કરવા માટે અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશનો ઉપયોગ કરવામાં સક્ષમ થયા છીએ, અને સોફ્ટવેરની દ્રષ્ટિએ, અમે હજુ પણ પાવર લોસ ઘટાડવા પર કામ કરી રહ્યા છીએ. હજુ પણ ઘણા સુધારા કરવાના બાકી છે, અને નવી ટેકનોલોજી અને પદ્ધતિઓ સમસ્યાઓ હલ કરવાનો પ્રયાસ કરતી રહેશે. જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ આપણા જીવનનો વધુને વધુ ભાગ બનતા જાય છે, તેમ તેમ તેઓ જે ભૂમિકા ભજવે છે તે વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બનતી જાય છે. AP ટેકનોલોજી વિકસિત થતી રહેશે, અને દરેક નવા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ સાથે, AP ટેકનોલોજી તેની સાથે વિકસિત થશે. તેથી, AP વિશે જાણવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, અને તાજેતરના વર્ષોમાં AP પર લાગુ થયેલી નવી ટેકનોલોજીઓને સમજવી એ ઉદ્યોગના ભવિષ્યની આગાહી કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.