استفاده از سیستم های هیبریدی, آری یا خیر

سیستم های هیبریدی چند صباحی است که پای خود را در دنیای سخت افزار محکم کرده اند و روزی نیست که گونه تازه ای از آنها معرفی نشوند در این گذر سعی دارم تا شما را با چند سیستم هیبریدی آشنا سازم

سیستم‌های هیبریدی چند صباحی است که پای خود را در دنیای سخت‌افزار محکم کرده‌اند و روزی نیست که گونه تازه‌ای از آنها معرفی نشوند. در این گذر سعی دارم تا شما را با چند سیستم هیبریدی آشنا سازم.

● اول؛ تهویه هیبریدی

اگر چیپ‌های الکترونیکی بیشتر فعالیت کنند، طبیعی است که گرمای بیشتری هم تولید خواهند کرد. برای خارج کردن گرما از حوالی چیپ‌ها از چهار شیوه مختلف استفاده می‌شود. در روش اول از هوا؛ در روش دوم از خاصیت رسانایی حرارتی؛ در روش سوم خاصیت ترموالکتریک و در روش چهارم از مایعات برای انتقال گرما استفاده می‌شود. آن چه در کامپیوترهای معمول استفاده می‌شود ترکیبی از روش‌های اول و دوم است. روش سوم کاربردهای خاص دارد و روش چهارم در کامپیوترهای حرفه‌ای مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد.

جابه‌جایی هوا در داخل کابینت می‌تواند گرما را از سطح چیپ پردازشی دور کند که این شیوه برای چیپ‌های تیز و فرز کنونی کارایی ندارد. به همین دلیل روی بیشتر این چیپ‌ها یک قطعه فلز با رسانایی بسیار بالای حرارتی مانند مس یا آلیاژی از آلومینیم نصب می‌شود تا گرما را به سرعت از سطح چیپ دور سازد. در همین هنگام عبور هوا از لابه‌لای فلز نصب شده روی چیپ پردازشی، گرما را از فلز دور می‌کند و ترکیب روش‌های اول و دوم کارآمد خواهد بود. در حال حاضر در اغلب مادربردها، قطعات حافظه، پردازنده‌ها و کارت‌های گرافیک از این شیوه ترکیبی استفاده می‌شود. در برخی مدل‌ها هم برای محکم‌کاری یک فن بر روی قطعه فلز نصب می‌شود تا به جابجایی هوا کمک کند. البته برخی سازندگان سعی دارند با انحاء مختلف از شر این فن پر سر و صدا و پر مصرف خلاص شوند. تکنولوژی OTES بر همین اساس معرفی شده است و با عناوین گوناگون بر روی مادربردها و کارت‌های گرافیک معروفی چون Asus، abit، Gigabyte، msi، Foxconn و DFI استفاده می‌شود.

در روش سوم خنک‌سازی قطعات الکترونیکی، از اصل ترموالکتریک استفاده می‌شود، به این ‌صورت که اعمال جریان الکتریکی به دو طرف یک ماده خاص می‌تواند باعث ایجاد اختلاف حرارت در طرفین آن شود و بالعکس!

موادی که چنین خاصیتی از خود بروز می‌دهند پلتایر (Peltier) نام دارند و بیشتر در محصولات بسیار ظریف و البته گران‌قیمت استفاده می‌شوند. گاهی اوقات از روش اول (فن) برای تقویت عملکرد پلتایر (روش سوم) استفاده می‌شود که متخصصان امر در حال حذف فن‌ها از این ترکیب هستند.

اغلب علاقمندان عملیات OverClocking و بازی‌ها با خنک‌سازهای مبتنی بر مایعات به‌خوبی آشنا هستند. در مسابقات رسمی اغلب از نیتروژن مایع برای خنک نگه‌داشتن سطح پردازنده یا به ‌طور کلی مادربرد استفاده می‌شود، اما در کاربردهای غیررسمی از خنک‌سازهای ترکیبی ویژه‌ای استفاده می‌شود که ترکیب شیوه‌های اول، دوم و سوم هستند. بدین‌صورت که فلزی رسانا مانند مس (روش دوم) روی قطعه الکترونیکی مانند پردازنده داغ قرار می‌گیرد و حرارت خود را به مایعی (روش چهارم) می‌دهد که از درون فلز مذکور جریان دارد. مایع گرم در لوله‌های ویژه جریان یافته و حرارت خود را در خارج از بدنه کابینت از خود دور می‌سازد. گاهی اوقات از روش اول (فن) برای خنک‌سازی مایع گرم استفاده می‌شود. در برخی مواقع مایع گرم در خارج از کابینت کامپیوتر وارد بخشی می‌شود که توسط فلزی رسانا مانند آلومینیوم احاطه شده است (روش دوم) تا عملیات جذب گرما از مایع با سرعتی بالاتر انجام شود. این بخش فلزی اغلب با هوا (روش اول) خنک می‌شود.

به‌طور خلاصه می‌توان گفت که برای انجام عملیات خنک‌سازی و تهویه نمی‌توان به یکی از شیوه‌ها بسنده کرد و ناگزیر به استفاده ترکیبی (هیبردی) از روش‌های مختلف هستیم.

● دوم؛ ذخیره‌سازی هیبریدی

به‌طور معمول از سه روش نوری، مغناطیسی و الکتریکی برای ثبت داده‌ها روی قطعات ذخیره‌سازی استفاده می‌شود. برای مخاطب عام بدیهی است که هر قطعه تنها از یکی از روش‌ها استفاده کند، اما مخاطب خاص می‌داند که استفاده از روش‌های هیبردی می‌تواند معایب ذاتی هر یک از روش‌های فوق‌ را پوشش دهد. برای مثال، مدت‌هاست که از دستگاه‌های ویژه‌ای استفاده می‌شود که داده‌ها را با کمک هدهای مغناطیسی ذخیره می‌کند و با کمک پرتوی لیزر و برعکس می‌‌خواند. همچنین داده‌ها در چیپ‌های فلش NAND توسط بارهای الکتریکی ثبت و خوانده و به کمک پدیده مغناطیس نگهداری می‌شوند. استفاده از روش‌های هیبریدی منحصر به ضبط و ربط داده‌ها در قطعات ذخیره‌سازی نیست و حوزه جدیدی در این‌باره افتتاح شده است. هارددیسک‌های هیبریدی از ترکیب پلاترهای مغناطیسی و چیپ‌های فلش NAND تولید می‌شوند. به ‌بیان دیگر یک قطعه فلش ۲۵۶ مگابایتی تا ۲ گیگابایتی بین مدار کنترلی هارددیسک و پلاترها قرار گرفته و داده‌ها را به‌صورت موقت در خود نگه می‌دارد. قبل از اینکه ظرفیت چیپ فلش سر ریز کند، داده‌های داخل آن روی پلاترهای هارددیسک ذخیره و چیپ فلش خالی می‌شود. مادربرد به هیچ عنوان متوجه نمی‌شود که داده درخواستی را از روی فلش دریافت کرده است!

با استفاده از این شیوه می‌توان عمر مفید هد خواندن و نوشتن، موتور محرکه و پلاترهای هارددیسک را به میزان قابل توجهی افزایش داد و اثرات مطلوبی در کاهش زمان دسترسی به داده و البته مصرف انرژی حاصل کرد.

هارددیسک‌های مربع (Hard Rectangular Drive) و حافظه‌های PRAM از جدیدترین گونه‌های قطعات ذخیره سازی هستند که از تکنولوژی‌های هیبریدی استفاده می‌کنند. چنانچه این دو قطعه وارد بازار شوند، گمان نمی‌کنم درایوهای جامد (SSD) یارای مقاومت داشته باشند. از تکنولوژی‌های هیبردی پلاریزاسیون نور و نانوتکنولوژی نیز در تولید درایوهای نوری جدید استفاده شده است که ظرفیت ذخیره‌سازی را بیش از ۵ ترابایت خواهد برد. همچنین امکان ذخیره‌سازی بلندمدت (یک تا دو هزار سال) داده‌ها روی رشته‌های DNA به‌صورت جدی در حال تحقیق است. این تکنولوژی مجموعه‌ای از تکنولوژی‌های بسیار پیچیده و البته هیبریدی است!

● سوم؛ پردازشی هیبریدی

بسیاری از چیپ‌های پردازشی دو وظیفه محاسبات و کنترل را برعهده دارند. چیپ‌ست‌های اصلی و فرعی مورد استفاده در مادربردها و چیپ‌ست‌های محاسباتی اصلی (CPU) و گرافیکی (GPU) از آن جمله‌اند. چهار پنج سالی می‌شود که سازندگان سیستم‌های پردازشی تلاش می‌کنند تا وظایف این دو گونه را در یک چیپ‌ست مجتمع گرد آورند. این مهم بدون استفاده از تکنولوژی‌های هیبریدی ممکن نخواهد بود. در اولین قدم قرار است که پردازنده‌های هیبریدی جدید تولید شوند که توانایی CPU و GPU را داشته باشد. تکنولوژی AMD Fusion در این راستا دنبال می‌شود. همچنین طرح‌هایی در دست انجام است که چیپ‌ست اصلی مادربرد و پردازنده‌ها در یکدیگر ادغام شوند.

رویکرد دیگری نیز در زمینه کاربرد چیپ‌ست‌ها در جریان است. استفاده از پردازنده‌های گوناگون مثال بارز این رویکرد است. در طراحی مادربردهای ارزان‌قیمت، موتور گرافیکی در داخل چیپ‌ست اصلی مادربرد تعبیه می‌شود. کاربران برای افزایش کارائی گرافیکی اقدام به نصب کارت‌گرافیکی مستقل می‌کنند و موتور گرافیکی داخلی مادربرد را غیرفعال می‌سازند. سیستم‌های گرافیکی هیبریدی این قابلیت را برای کاربران فراهم ساخته‌اند که به طور همزمان قادر به استفاده از دو سیستم پردازش گرافیکی باشند. به این ‌صورت که در پردازش‌های سنگین، کارت‌گرافیک مستقل (قوی‌تر) فعال شده و موتور گرافیکی داخلی چیپ‌ست در هنگام پردازش‌های سبک فعال شود. همچنین در گونه‌های جدید، شرایطی فراهم شده است که بتوان از کارت گرافیک مستقل و موتور گرافیکی داخلی چیپ‌ست به ‌صورت همزمان استفاده کرد. تکنولوژی‌های ATI CrossFire Hybrid و nVIDIA SLI hybrid بر این اساس ارائه شده‌اند.

آن‌گونه که اطلاع دارم، برخی سازندگان سیستم‌های پردازشی در حال مذاکره هستند تا چیپ‌های تبدیلی مودم، صدا و شبکه را نیز در داخل پردازنده‌ای مجتمع ادغام کنند!

● نتیجه‌گیری

پروژه استفاده ترکیبی از تکنولوژی‌های گاه هم‌خانواده و گاهی متناقض برای افزایش کارائی، در ابتدای راه قرار دارد. بدون شک ظرف دو سه سال آینده قطعاتی وارد بازار خواهند شد که کارائی بالاتر، ‌ماندگاری بیشتر، مصرف انرژی کمتر و قیمت مناسب‌تری نسبت به مدل‌های کنونی خواهند داشت و مدل‌هایی که از تکنولوژی‌های ترکیبی بهره نمی‌برند برای ماندگاری در بازار ناگزیر به کاهش قیمت خواهند شد. پیش‌بینی شده است که درایوهای جامد ۸۰ گیگابایتی کنونی که به‌طور متوسط ۳۰۰ دلار قیمت دارند تا سال ۲۰۱۱ میلادی با قیمتی کمتر از ۶۰ دلار عرضه شوند. سازندگان بزرگ چاره‌ای ندارند جز اینکه استفاده از تکنولوژی‌های ترکیبی را سرلوحه سیاست‌های آتی خود قرار دهند.