Author: Passakorn Pacharoen

ARM กับ X86, RISC กับ CISC มหาอำนาจต่างขั้วบนโลกของซีพียู

หลายคนคงคลายความสงสัยเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมซีพียูในแบบ ARM และ x86 กันไปบ้างแล้ว คราวนี้ถึงเวลาที่เราจะมาดูรายละเอียดของชิปประมวลผลหรือซีพียูแต่ละตัวที่ถูกนำมาใช้บนสมาร์ทโฟนรุ่นต่างๆ ซึ่งในที่นี้ผมก็ได้หยิบยกมาเป็นตัวอย่างอยู่พอสมควร โดยได้ทำการแบ่งชิปประมวลผลออกเป็น 2 กลุ่มตามโครงสร้างพื้นฐานทางสถาปัตยกรรมที่ใช้ ถ้าพร้อมแล้วไปดูกันเล๊ยยยย.ย.ย.ย.ย!

ชิปประมวลผลที่ใช้สถาปัตยกรรม ARM

Apple A7 และ A6

ชิป A7 ถูกพัฒนามาจากชิป A6 ที่ใช้ใน iPhone 5 และ 5c โดยถูกนำมาใช้ทำเป็นชิปหลักให้กับ iPhone 5s ที่ซึ่งทั้งชิป A7 และ A6 ถูกผลิตขึ้นโดยบริษัท Samsung เหมือนกัน และหากมองที่รูปลักษณ์ภายนอกของตัวเครื่องทั้ง iPhone 5 และ 5s ก็แทบจะไม่แตกต่างกันมากนัก ยกเว้น 5c ที่ตัวเครื่องอาจดูแปลกไปเพราะทำจากพลาสติกแข็ง แต่หากมองลึกลงไปถึงตัวชิปที่นำมาใช้ระหว่าง A7 ใน iPhone 5s กับ A6 ใน iPhone 5 และ 5c จะเห็นได้ว่าหลายสิ่งหลายอย่างแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง โดยชิป A7 นั้น จะใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตที่เล็กกว่า ซึ่งช่วยให้ประหยัดไฟกว่าและตัวชิปมีขนาดเล็กกว่า นอกจากนี้ยังรองรับการประมวลผลได้ทั้งในแบบ 32 และ 64 บิต ซึ่งช่วยให้การประมวลผลทำได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ต่างจากชิป A6 ที่จะรองรับแค่เฉพาะ 32 บิต เท่านั้น อีกทั้งการประมวลผลกราฟิกบนชิป A7 ก็ยังดีกว่าชิป A6 อีกด้วย

สิ่งที่แตกต่างกันระหว่าง iPhone 5s กับ 5 และ 5c นอกจากเรื่องของชิปประมวลผลหลักที่ใช้คือ A7 กับ A6 แล้ว ยังต่างกันในเรื่องของชิปร่วมอีกด้วย เนื่องจากใน iPhone 5s จะมีชิปร่วมคือ M7 motion co-processor คอยทำหน้าที่ประมวลผลการตรวจจับการเคลื่อนไหวผ่านทางเซ็นเซอร์ต่างๆแบบเดียวกับชิปร่วม M8 ที่อยู่ใน iPhone 6 และ 6 Plus แต่สำหรับ iPhone 5 และ 5c จะมีแต่เฉพาะชิปหลักคือ A6 เท่านั้น จะไม่มีชิปร่วมแต่อย่างใด

A7 และ A6 เป็นชิปแบบ System on a Chip (SoC) คือมีองค์ประกอบทุกอย่างที่จำเป็นอยู่บนชิปซิลิกอนชิ้นเดียวกัน โดยชิป A7 องค์ประกอบที่ว่านี้ประกอบด้วยโครงสร้างในส่วนของซีพียู (CPU) แบบ 2 คอร์ ที่เป็น License ของ ARM (Cyclone) ทำงานบนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง ARMv8-A ที่รองรับการประมวลผลได้ทั้งในแบบ 32 และ 64 บิต ด้วยความเร็วสูงสุด 1.3 GHz นอกจากนี้ยังประกอบด้วยโครงสร้างในส่วนของกราฟิกที่ใช้ PowerVR G6430 แบบ 4 คอร์ และมีแรม LPDDR3 ขนาด 1 GB พร้อมส่วนควบคุมแรมขนาด 64 บิต ที่สนับสนุนแรม LPDDR3-1600 ในแบบ Single-Channel องค์ประกอบทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเล็กๆขนาดเพียง 102 ตร.มม. โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตเพียง 0.028 ไมครอน (28 nm)

ส่วนชิป A6 จะประกอบด้วยโครงสร้างในส่วนของซีพียู (CPU) แบบ 2 คอร์ ที่เป็น License ของ ARM (Swift) ทำงานบนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง ARMv7s ที่รองรับการประมวลผลแบบ 32 บิต ด้วยความเร็วสูงสุด 1.3 GHz นอกจากนี้ยังประกอบด้วยโครงสร้างในส่วนของกราฟิกที่ใช้ PowerVR SGX543 MP3 แบบ 3 คอร์ และมีแรม LPDDR2 ขนาด 1 GB พร้อมส่วนควบคุมแรมขนาด 32 บิต ที่สนับสนุนแรม LPDDR2-1066 ในแบบ Dual-Channel องค์ประกอบทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเล็กๆขนาดเพียง 96.71 ตร.มม. โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตขนาด 0.032 ไมครอน (32 nm)

Apple A8

ชิป A8 ถูกพัฒนามาจากชิป A7 ที่ใช้ใน iPhone 5s โดยถูกนำมาใช้ทำเป็นชิปหลักให้กับ iPhone 6 และ 6 Plus ที่เป็นสมาร์ทโฟนยอดฮิตรุ่นล่าสุดของค่าย Apple ซึ่งถูกผลิตขึ้นโดยบริษัท TSMC โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตที่เล็กลงกว่าเดิม ซึ่งนอกจากจะช่วยให้ประหยัดพลังงานมากขึ้นเพราะใช้ไฟน้อยลงแล้ว ยังช่วยให้ตัวชิปมีขนาดที่เล็กลงกว่าเดิมอีกถึง 13% เมื่อเทียบกับ A7 ทั้งๆที่บนชิป A8 มีจำนวนทรานซิสเตอร์อยู่มากกว่าถึง 2 เท่า นอกจากนี้ทาง Apple ยังให้ข้อมูลว่าประสิทธิภาพในการประมวลผลข้อมูลและชุดคำสั่งจะเร็วขึ้นกว่าเดิมอีก 25% และในส่วนของกราฟิกก็จะเร็วขึ้นอีก 50% ด้วย

สำหรับ iPhone 6 และ 6 Plus นอกจากจะมีหัวใจคือ A8 เป็นชิปหลักแล้ว ยังมีชิปร่วมอีกตัวนั่นคือ M8 motion co-processor ซึ่งจะคอยทำหน้าที่ประมวลผลการตรวจจับการเคลื่อนไหวผ่านทางเซ็นเซอร์ต่างๆด้วย เช่น Touch ID (ตรวจสอบลายนิ้วมือผู้ใช้เพื่อยืนยันตัวบุคคล), Barometer (ตรวจวัดความดันบรรยากาศหรือสภาพความกดอากาศบริเวณรอบๆ), 3-axis gyroscope (ตรวจจับการเคลื่อนไหวและลักษณะการหมุนของตัวเครื่อง), Accelerometer (ตรวจจับความเคลื่อนไหวของตัวเครื่อง), Proximity sensor (ตรวจจับระยะห่างระหว่างตัวผู้ใช้งานกับตัวเครื่อง), Ambient light sensor (ตรวจวัดสภาพแสงและปรับเพิ่ม/ลดความสว่างให้อัตโนมัติ) ฯลฯ

A8 ก็เป็นชิปแบบ SoC เช่นกัน โดยองค์ประกอบภายในประกอบด้วยโครงสร้างในส่วนของซีพียู (CPU) หรือหน่วยประมวลผลข้อมูลและชุดคำสั่ง แบบ 2 คอร์ ที่เป็นลิขสิทธิ์ (License) ของ ARM (บริษัท ARM ไม่ได้เป็นผู้ผลิตชิปให้กับทาง Apple โดยตรง แต่อาศัยการขายเป็น License ให้กับบริษัทผู้ผลิตชิปเอาไปผลิตขายแทน ซึ่งทำให้ ARM ไม่ต้องลงทุนก่อสร้างโรงงานผลิตชิปเอง) ทำงานบนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่งล่าสุดคือ ARMv8-A ที่รองรับการประมวลผลได้ทั้งในแบบ 32 และ 64 บิต ด้วยความเร็วสูงสุด 1.4 GHz นอกจากนี้ยังประกอบด้วยโครงสร้างในส่วนของ GPU หรือหน่วยประมวลผลกราฟิกที่ใช้ PowerVR GX6650 แบบ 4 คอร์ และมีหน่วยความจำแรม LPDDR3 ขนาด 1 GB พร้อมส่วนควบคุมแรม (Memory Controller) ที่มีความกว้างบัสขนาด 64 บิต ซึ่งสนับสนุนแรม LPDDR3-1333 ในแบบ Single-Channel องค์ประกอบทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเล็กๆขนาดเพียง 89 ตร.มม. หรือขนาดเท่าปลายนิ้วก้อย โดยใช้เทคโนโลยีขั้นสูงในการออกแบบเพื่อลดขนาดของลายวงจรและอุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ต่างๆที่มีอยู่กว่า 2 พันล้านตัว ให้มีขนาดเล็กลงมากๆจนถึงระดับไมครอน ซึ่งในชิป A8 จะใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตที่ว่านี้ให้มีขนาดที่เล็กลงจนเหลือเพียง 0.020 ไมครอน (20 nm) เท่านั้น

Qualcomm Snapdragon 801

เป็นชิปที่ถูกพัฒนามาจาก Snapdragon 800 โดยถูกเร่งความเร็วในการทำงานให้สูงขึ้นกว่าเดิม และเริ่มมีการนำเอาชิปหน่วยความจำ eMMC 5.0 ที่รองรับความเร็วในการรับส่งข้อมูล 400 MB/s มาใช้ โดย Snapdragon 801 นี้ ถูกผลิตขึ้นโดยบริษัท Qualcomm เพื่อนำมาใช้เป็นชิปหลักให้กับ Galaxy S5 ที่เป็นสมาร์ทโฟนบนระบบปฏิบัติการ Android จากค่าย Samsung คู่ปรับตลอดกาลของ Apple ด้วยคุณสมบัติของชิปประมวลผลที่ดูจะโดดเด่นเหนือคู่แข่ง ไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของความเร็วที่สูงกว่า, จำนวนคอร์ของซีพียูและความจุแรมที่มากกว่า, หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) ที่ทรงพลัง และหากรวมถึงคุณสมบัติในด้านอื่นด้วยแล้ว Galaxy S5 ก็ถือเป็นคู่ปรับที่น่ากลัวสำหรับ iPhone 5s อยู่ไม่น้อยเลยทีเดียว

Snapdragon เป็นชื่อที่ใช้เรียกกลุ่มของชิปแบบ SoC ที่ถูกนำไปใช้กับอุปกรณ์จำพวก สมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต และคอมพิวเตอร์พกพา (Smartbook) ที่ถูกผลิตขึ้นโดยบริษัท Qualcomm โดย Snapdragon 801 เป็นชิปแบบ SoC ที่มีโครงสร้างภายในประกอบด้วยซีพียู (CPU) แบบ 4 คอร์ ที่เป็น License ของ ARM โดยใช้ชื่อว่า Krait 400 ซึ่งทำงานบนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง ARMv7 ที่รองรับการประมวลผลในแบบ 32 บิต ด้วยความเร็วสูงสุด 2.5 GHz มีชิป Qualcomm Hexagon V50 เป็นหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP) ความเร็ว 800 MHz มีหน่วยความจำ L2 Cache ขนาด 2 MB นอกจากนี้ยังประกอบด้วยโครงสร้างในส่วนของกราฟิก (GPU) ที่ใช้ Qualcomm Adreno 330 ความเร็ว 578 MHz และแรม LPDDR3 ขนาด 2 GB พร้อมส่วนควบคุมแรมขนาด 32 บิต ที่สนับสนุนแรม LPDDR3-800 (12.8 GB/s) ในแบบ Dual-Channel โครงสร้างภายในทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเดียวกัน โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตเพียง 0.028 ไมครอน (28 nm)

Qualcomm Snapdragon 805

เป็นชิปที่ถูกพัฒนามาจาก Snapdragon 801 ให้มีความเร็วในการทำงานที่สูงขึ้น ความจุแรมเพิ่มมากขึ้น รองรับการบันทึกวิดีโอความละเอียดสูงในระดับ 4K ฯลฯ โดย Snapdragon 805 เป็นชิปหลักที่ถูกนำมาใช้กับ Samsung Galaxy Note 4 (โมเดล 910S ที่เป็น LTE Cat6) ที่เป็นสมาร์ทโฟนรุ่นล่าสุดของตระกูล Note ที่มีปากกา S Pen สำหรับเขียนหน้าจอติดมาให้ด้วยจากค่าย Samsung ซึ่งถูกเปิดตัวพร้อมกันทั่วโลกไปเมื่อวันที่ 3 กันยายน 2014 (ชิงเปิดตัวตัดหน้า iPhone 6 และ 6 Plus ไปก่อนเพียง 6 วัน) และหลังจากนั้นไม่กี่วันก็เริ่มทยอยออกวางจำหน่ายไปในหลายประเทศทั่วโลก

เป็นชิปแบบ SoC ที่มีโครงสร้างภายในประกอบด้วยซีพียู (CPU) แบบ 4 คอร์ ที่เป็น License ของ ARM โดยใช้ชื่อว่า Krait 450 ซึ่งทำงานบนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง ARMv7-A ที่รองรับการประมวลผลได้ทั้งในแบบ 32 และ 64 บิต ด้วยความเร็วสูงสุด 2.7 GHz มีชิป Qualcomm Hexagon V50 เป็นหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP) ความเร็ว 600 MHz มีหน่วยความจำ L2 Cache ขนาด 2 MB นอกจากนี้ยังประกอบด้วยโครงสร้างในส่วนของกราฟิก (GPU) ที่ใช้ Qualcomm Adreno 420 ความเร็ว 600 MHz และแรม LPDDR3 ขนาด 3 GB พร้อมส่วนควบคุมแรมขนาด 64 บิต ที่สนับสนุนแรม LPDDR3-800 (12.8 GB/s) ในแบบ Dual-Channel โครงสร้างภายในทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเดียวกัน โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตเพียง 0.028 ไมครอน (28 nm)

Qualcomm Snapdragon 808

เป็นชิปตัวแรกของ Qualcomm ที่นอกจากจะมี 6 คอร์ (2+4) แล้ว ยังได้มีการปรับมาใช้โครงสร้างสถาปัตยกรรมซีพียูในแบบ ARM big.LITTLE Processing เป็นครั้งแรก ที่ซึ่งเป็นการนำเอาซีพียู 2 ตัวมาช่วยกันทำงานโดยตัวนึงจะทำหน้าที่เป็นตัวหลัก (Big Cores) ในการประมวลผลสำหรับงานหนักๆที่ต้องการประสิทธิภาพในการประมวลผลสูง ส่วนอีกตัวจะทำหน้าที่เป็นตัวรอง (LITTLE Cores) ในการประมวลผลสำหรับงานทั่วๆไปที่ไม่จำเป็นต้องใช้พลังในการประมวลผลสูง โดยสถาปัตยกรรมซีพียูดังกล่าวนี้จะใช้เทคโนโลยี Heterogeneous Multi-Processing (HMP) มาช่วยควบคุมการกระจายงานให้กับทุกๆคอร์ของซีพียูทั้ง 2 ตัวอย่างเหมาะสมโดยอัตโนมัติ ซึ่งนอกจากจะก่อให้เกิดประสิทธิภาพในการประมวลผลแล้ว จุดเด่นที่สำคัญก็คือ ช่วยให้ประหยัดพลังงานได้มากยิ่งขึ้นนั่นเอง ปัจจุบัน Snapdragon 808 นี้ ถูกนำมาใช้กับสมาร์ทโฟนของ LG รุ่น G4

เป็นชิปแบบ SoC ที่มีโครงสร้างภายในประกอบด้วยซีพียูหลักคือ Cortex-A57 แบบ 2 คอร์ ความเร็ว 1.82 GHz และซีพียูรองคือ Cortex-A53 แบบ 4 คอร์ ความเร็ว 1.44 GHz รวมเป็นซีพียูแบบ 6 คอร์ (2+4) ร่วมกันทำงานในแบบ ARM big.LITTLE Processing บนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง ARMv8-A ที่รองรับการประมวลผลได้ทั้งในแบบ 32 และ 64 บิต มีชิป Qualcomm Hexagon V56 เป็นหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP) ความเร็วสูงสุด 800 MHz มีหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) เป็น Adreno 418 ความเร็ว 600 MHz และมีหน่วยความจำแรม LPDDR3 ขนาด 3 GB พร้อมส่วนควบคุมแรมแบบ 32 บิต ที่สนับสนุนแรม LPDDR3-933 (14.9 GB/s) ในแบบ Dual-Channel โครงสร้างภายในทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเดียวกัน โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตเพียง 0.020 ไมครอน (20 nm) เท่านั้น

Qualcomm Snapdragon 810

Snapdragon 810 เป็นชิปรุ่นถัดมาของ Qualcomm ที่ยังคงใช้โครงสร้างสถาปัตยกรรมซีพียูแบบ ARM big.LITTLE Processing อยู่ แต่ซีพียูตัวหลักถูกปรับมาใช้เป็น 4 คอร์ ทำให้มีจำนวนคอร์ทั้งสิ้น 8 คอร์ (4+4) และถือเป็นซีพียูรุ่นแรกที่นำเอาหน่วยความจำล่าสุดอย่าง LPDDR4 มาใช้ ซึ่งเราจะพบกับซีพียูรุ่นนี้ได้ในสมาร์ทโฟน LG G Flex, HTC One M9, Sony Xperia Z4 ฯลฯ

เป็นชิปแบบ SoC ที่มีโครงสร้างภายในประกอบด้วยซีพียูหลักคือ Cortex-A57 แบบ 4 คอร์ ความเร็ว 2.0 GHz และซีพียูรองคือ Cortex-A53 แบบ 4 คอร์ ความเร็ว 1.6 GHz รวมเป็นซีพียูแบบ 8 คอร์ (4+4) ร่วมกันทำงานในแบบ ARM big.LITTLE Processing บนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง ARMv8-A ที่รองรับการประมวลผลได้ทั้งในแบบ 32 และ 64 บิต มีชิป Qualcomm Hexagon V56 เป็นหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP) ความเร็วสูงสุด 800 MHz มีหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) เป็น Adreno 430 ความเร็ว 650 MHz และมีหน่วยความจำแรม LPDDR4 ขนาด 2 และ 3 GB พร้อมส่วนควบคุมแรมแบบ 64 บิต ที่สนับสนุนแรม LPDDR4-1600 (25.6 GB/s) ในแบบ Dual-Channel โครงสร้างภายในทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเดียวกัน โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตคงเดิมคือ 0.020 ไมครอน (20 nm)

Exynos 7 Octa 7410

หรือชื่อเดิมคือ Exynos 5 Octa 5433 เป็นชิปหลักอีกตัวนอกเหนือไปจาก Snapdragon 805 ที่ถูกนำมาใช้กับ Samsung Galaxy Note 4 แต่จะมีอยู่แต่เฉพาะในโมเดล 910C ที่เป็น LTE Cat4 150/50 Mbps เท่านั้น รวมไปถึง Galaxy Note Edge (LTE) ด้วย โดย Exynos 7 Octa 7410 เป็นชิปที่ถูกพัฒนาและผลิตขึ้นมาโดยบริษัท Samsung โดยมีโครงสร้างพื้นฐานที่เป็น License ของ ARM ซึ่งมาพร้อมการทำงานในแบบ ARM big.LITTLE Processing ที่เป็นการนำเอาซีพียู 2 ตัวมาช่วยกันทำงาน ดังที่ได้กล่าวถึงไปแล้วก่อนหน้านี้

Exynos 7 Octa 7410 หรือ Exynos 5 Octa 5433 เป็นชิปแบบ SoC ที่มีโครงสร้างภายในประกอบด้วยซีพียูหลักคือ Cortex-A57 แบบ 4 คอร์ ความเร็ว 1.9 GHz และซีพียูรองคือ Cortex-A53 แบบ 4 คอร์ ความเร็ว 1.3 GHz รวมเป็นซีพียูแบบ 8 คอร์ (4+4) ร่วมกันทำงานในแบบ ARM big.LITTLE Processing บนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง ARMv8-A ที่รองรับการประมวลผลทั้งในแบบ 32 และ 64 บิต มีหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) เป็น Mali-T760 MP6 ความเร็ว 700 MHz และมีหน่วยความจำแรม LPDDR3 ขนาด 3 GB พร้อมด้วยส่วนควบคุมหน่วยความจำแบบ 32 บิต ที่สนับสนุนแรม LPDDR3-825 (13.2 GB/s) ในแบบ Dual-Channel โครงสร้างภายในทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเดียวกัน โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิต 0.020 ไมครอน หรือ 20 nm

Exynos 7 Octa 7420

เป็นชิปที่ถูกนำมาใช้ในสมาร์ทโฟนรุ่นล่าสุดของ Samsung อย่าง Galaxy S6 และ S6 Edge ซึ่งยังคงใช้โครงสร้างพื้นฐานที่เป็น License ของ ARM ที่มาพร้อมการทำงานในแบบ ARM big.LITTLE Processing แต่ถือเป็นชิปรุ่นแรกที่ลดขนาดของกระบวนการผลิตให้เล็กลงเหลือเพียง 0.014 ไมครอน หรือ 14 nm เท่านั้น แถมยังนำเอาหน่วยความจำล่าสุดอย่าง LPDDR4 มาใช้เป็นครั้งแรกด้วย

Exynos 7 Octa 7420 เป็นชิปแบบ SoC ที่มีโครงสร้างภายในประกอบด้วยซีพียูหลักคือ Cortex-A57 แบบ 4 คอร์ ความเร็ว 2.1 GHz และซีพียูรองคือ Cortex-A53 แบบ 4 คอร์ ความเร็ว 1.5 GHz รวมเป็นซีพียูแบบ 8 คอร์ (4+4) ร่วมกันทำงานในแบบ ARM big.LITTLE Processing บนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง ARMv8-A ที่รองรับการประมวลผลทั้งในแบบ 32 และ 64 บิต มีหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) เป็น Mali-T760 MP8 ความเร็ว 772 MHz และมีหน่วยความจำแรม LPDDR4 ขนาด 3 GB พร้อมด้วยส่วนควบคุมหน่วยความจำแบบ 64 บิต ที่สนับสนุนแรม LPDDR4-1555 (24.8 GB/s) ในแบบ Dual-Channel โครงสร้างภายในทั้งหมดที่กล่าวมานี้ได้ถูกบรรจุลงในชิปซิลิกอนชิ้นเดียวกัน โดยใช้เทคโนโลยีในกระบวนการผลิตเพียง 0.014 ไมครอน หรือ 14 nm

ที่กล่าวมาทั้งหมดล้วนแล้วแต่เป็นชิปประมวลผลหรือซีพียูที่มีการใช้โครงสร้างพื้นฐานทางสถาปัตยกรรมในแบบ ARM ซึ่งจะเห็นได้ว่าหลายๆตัวนั้นได้ถูกนำมาใช้บนสมาร์ทโฟนรุ่นใหม่ๆที่กำลังได้รับความนิยมแพร่หลายอยู่ในปัจจุบัน ทีนี้เราหันมามองทางฝั่งของชิปประมวลผลหรือซีพียูที่ใช้สถาปัตยกรรม x86 กันบ้าง ซึ่งก็แน่นอนว่าซีพียูที่ใช้ก็ต้องมาจากแบรนด์ Intel นั่นเอง แต่..อ๊ะๆ เพื่อป้องกันความสับสน ผมขอยกเอาเนื้อหาไปไว้เป็นบทความในครั้งถัดไปแล้วกันนะครับ ส่วนในครั้งนี้ผมขอพักไว้เท่านี้ก่อน เข้าหน้าฝนแล้วแต่น้องฝนมามั่งไม่มามั่งเล่นเอาจนแล้งจัดไปหลายพื้นที่ ยังไงช่วงนี้อากาศแปรปรวนขอให้ผู้อ่านทุกท่านระมัดระวังรักษาสุขภาพกันด้วยนะครับ แล้วเจอกันใหม่บทความหน้านะคร๊าบบ.บ.บ.บ!

“เทคโนโลยีสมาร์ทโฟน”ตอนต่อไป

ARM กับ X86, RISC กับ CISC มหาอำนาจต่างขั้วบนโลกของซีพียู

ARM กับ X86, RISC กับ CISC มหาอำนาจต่างขั้วบนโลกของซีพียู

กลับมาพบกันอีกครั้งนะครับ แล้วก็ไม่ลืมที่จะทำตามสัญญาอย่างที่ได้บอกไปคราวที่แล้วว่า ในบทความครั้งนี้ผมจะมาแจกแจงรายละเอียดเกี่ยวกับที่มาที่ไปของคำว่า สถาปัตยกรรมซีพียูในแบบ ARM และ X86 ให้ฟัง ว่าไอ้เจ้าสถาปัตยกรรมที่พูดถึงนี้ มันคืออะไร แตกต่างกันยังไง และมันเกี่ยวข้องกับชิปประมวลผลบนสมาร์ทโฟนอย่างไรบ้าง อ้าวววว! พร้อมยางง.ง.ง หนายยยไหนใครนั่งหลับ (แปรงลบกระดานปลิว…ฟิ้วววว!) …อ้าวววว! ถ้าพร้อมแล้วงั้นไปกันเล๊ยยยย!

สถาปัตยกรรมซีพียูในแบบ ARM และ X86

สถาปัตยกรรม (Architecture) ในที่นี้หมายถึง การออกแบบในส่วนต่างๆที่สำคัญของซีพียู ไม่ว่าจะเป็นโครงสร้าง จำนวนรีจิสเตอร์ที่จำเป็น หน้าที่ที่จำเป็นของหน่วยประมวลผลตัวเลขและหน่วยควบคุม ฯลฯ แรกเริ่มเดิมทีนับตั้งแต่ซีพียูในยุค 32 บิต จนมาถึงยุค 64 บิตในปัจจุบัน การออกแบบโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมของซีพียูได้ถูกแบ่งแยกออกเป็น 2 แบบ

แบบแรกคือ ARM ที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยบริษัท ARM Holding ซึ่งการออกแบบโครงสร้างชุดคำสั่งของ ARM จะอาศัยแนวคิดเดียวกันกับสถาปัตยกรรม RISC ที่ออกแบบให้ซีพียูทำงานในวงรอบสัญญาณนาฬิกา (Cycle) ที่แน่นอน คือ 1 Cycle ต่อ 1 คำสั่ง ซึ่งจะเป็นเวลาโดยรวมเมื่อเฉลี่ยออกมาแล้ว โดยจะพยายามลดจำนวนคำสั่งต่างๆลงให้เหลือเป็นคำสั่งพื้นฐานให้มากที่สุด แล้วอาศัยหลักการของไปป์ไลน์ (pipeline) มาช่วยทำให้เกิดการทำงานในแบบคู่ขนานเหลื่อมกัน (overlap) หรือให้มีการทำงานในลักษณะเป็นแถว (pipe)ในแต่ละสถานีตามลำดับเรียงกันไปอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา อีกทั้งยังได้มีการพัฒนาในส่วนอื่นๆเพิ่มเติมอีก อาทิ เข้าควบคุมการทำงานของหน่วยประมวลผลตัวเลขและหน่วยควบคุมได้ในทุกๆคำสั่ง ทำให้การทำงานลดความซับซ้อนและลดขนาดของโปรแกรมลง เพิ่มจำนวนผลลัพธ์ของข้อมูลและการทำงานของคำสั่ง เป็นต้น

ผลที่ได้ก็คือ ทำให้ซีพียูบนสถาปัตยกรรม ARM มีประสิทธิภาพสูงขึ้น กินไฟน้อยหรือใช้พลังงานที่ต่ำมากและราคาถูก อีกทั้งยังสามารถลดขนาดของ die ให้เล็กลงมากๆได้ ดังนั้นซีพียูบนสถาปัตยกรรม ARM จึงมักถูกนำไปใช้บนมือถือและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาหลากหลายชนิดทั้ง สมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต, โน้ตบุ๊ค หรือแม้แต่คอมพิวเตอร์ตั้งแต่ระดับ Desktop ขึ้นไปของ IBM และ Apple ในบางรุ่นที่มุ่งเน้นใช้งานในแบบประหยัดพลังงานเป็นหลักด้วย

แบบต่อมาก็คือ X86 ที่เป็นสถาปัตยกรรมแบบดั้งเดิมของ Intel มาตั้งแต่ยุคถือกำเนิดซีพียูหรือไมโครโพรเซสเซอร์รุ่นแรกๆเมื่อ 30 กว่าปีก่อน โดยสังเกตได้จากที่มาของชื่อ X86 ถ้าใครอายุราวๆ 40 หรือมากกว่า ก็น่าที่จะทราบดีว่ามันคือ เลข 2 ตัวท้ายของซีพียูหรือไมโครโพรเซสเซอร์ยุคแรกในตระกูล 8086 ไปจนถึง 80486 ที่เราคุ้นเคย และ 80586 หรือชื่อใหม่ที่ได้รับการจดทะเบียนการค้าในตอนนั้นว่า Pentuim นั่นเอง ที่ผ่านมาตลอดจนถึงปัจจุบันถ้ายังนึกภาพคอมพิวเตอร์ที่ใช้ซีพียูบนสถาปัตยกรรม X86 ไม่ออก ให้นึกถึงคอมพิวเตอร์ที่ใช้ระบบปฏิบัติการ Windows รุ่นต่างๆ น่านนนนแหละ….ซีพียูในเครื่องคุณนั่นแหละใช้สถาปัตยกรรม X86 เค้าแหละ แล้วถ้าถามว่าไอ้เจ้า X86 เนี่ย มันต่างยังไงกับ ARM ที่พูดถึงไปก่อนหน้านี้แล้วบ้าง อันนี้จะค่อยๆละเมียดให้ฟังนะครับ ^^

เริ่มแรก X86 ถูกพัฒนาขึ้นโดยบริษัท Intel นับตั้งแต่ยุค 16 และ 32 บิต เรื่อยมา จนมาถึงยุค 64 บิต เนื่องจาก AMD ได้พัฒนาซีพียูตัวใหม่อย่าง Athlon 64 จึงได้มีการปรับปรุงโครงสร้างชุดคำสั่งของ X86 เสียใหม่ให้รองรับการทำงานในแบบ 64 บิต ด้วย โดยให้ชื่อชุดคำสั่งว่า AMD64 ส่วน Intel ก็ได้ปรับปรุงให้รองรับการทำงานในแบบ 64 บิต นี้ด้วยเช่นกัน โดยให้ชื่อว่า EM64T การออกแบบโครงสร้างชุดคำสั่งของ X86 จะเป็นไปตามแนวคิดเดียวกันกับสถาปัตยกรรม CISC คือ การจะเพิ่มประสิทธิภาพของซีพียูจำเป็นที่จะต้องอาศัยวิธีการเพิ่มขีดความสามารถของคำสั่งแต่ละคำสั่งให้ทำงานเพิ่มขึ้นและซับซ้อนมากยิ่งขึ้น นั่นจึงทำให้สถาปัตยกรรมซีพียูในแบบ x86 นี้ จำเป็นที่จะต้องสนับสนุนชุดคำสั่งใหม่ๆที่จะเพิ่มขึ้นอยู่ตลอดเวลา อีกทั้งซีพียูก็ยังทำงานในวงรอบสัญญาณนาฬิกา (Cycle) ที่ไม่แน่นอน บางครั้งอาจทำ 1 คำสั่งเสร็จภายใน Cycle เดียว แต่ในบางครั้งอาจต้องใช้หลายๆ Cycle ต่อ 1 คำสั่ง

“อ้าว…แล้วถ้างั้น X86 มันดียังไง ที่ผ่านมาจนทุกวันนี้ถึงยังเห็นใช้กันอยู่อย่างแพร่หลายกว่า ARM ตั้งเยอะ”

คำตอบมันอยู่ที่ความแรงครับ นั่นเพราะซีพียูบนสถาปัตยกรรม x86 จะได้รับการปรับปรุงให้สนับสนุนชุดคำสั่งใหม่ๆที่เพิ่มเข้ามาอยู่เสมอ จึงสามารถเร่งความเร็วในการทำงานให้สูงยิ่งขึ้นไปได้ เพราะฉะนั้นที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบันเราจึงมักเห็นซีพียูบนสถาปัตยกรรม x86 นี้ ถูกนำไปใช้บนคอมพิวเตอร์แทบจะทุกระดับ แต่ถ้าถามว่า…แล้วจะเอาไปใช้บนมือถือหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาอื่นๆเหมือนกับซีพียูบนสถาปัตยกรรม ARM ได้มั๊ย!

ที่ผ่านมาก็เป็นปัญหาและจุดบอดของ Intel มาโดยตลอด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อก้าวเข้าสู่ยุคของสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต เนื่องจากซีพียูบนสถาปัตยกรรม x86 ถึงแม้จะมีข้อดีในเรื่องของความแรง แต่ก็มีข้อเสียและถือเป็นจุดอ่อนที่สำคัญอย่างยิ่งต่อการแข่งขันกับซีพียูจาก ARM บนตลาดอุปกรณ์สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต นั่นก็คือ ความร้อนและการบริโภคพลังงาน เนื่องจากซีพียู x86 มีความเร็วในการทำงานสูง ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการกินไฟและความร้อนไปไม่ได้ ดังจะเห็นได้จากซีพียูบนคอมพิวเตอร์ Desktop รุ่นใหม่ๆในปัจจุบัน ผู้ใช้มักจะนิยมหาชุดระบายความร้อนขนาดใหญ่หรือชุดระบายความร้อนด้วยน้ำมาติดตั้งนั่นเอง แต่ปัจจุบัน Intel ก็เริ่มที่จะตั้งตัวได้และมองเห็นช่องทาง โดยได้ทยอยจัดส่งซีพียูประหยัดไฟสำหรับตลาดสมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาอื่นๆ อย่าง Atom ในตระกูล Zxxx ต่างๆลงมาชิมลางบ้างแล้วในสมาร์ทโฟนราคาประหยัดอย่าง Asus ZenFone รุ่นต่างๆ และล่าสุดก็ได้ทยอยส่งซีพียูประหยัดไฟรุ่นใหม่ๆอย่าง Atom x3 มาแล้ว และกำลังเตรียมตัวส่ง x5 และ x7 มาลุยตลาดแท็บเล็ตและโน้ตบุ๊คบางเบาในไม่ช้า

“สรุปว่าทั้งสถาปัตยกรรมซีพียูในแบบ ARM และ X86 ทั้ง 2 ต่างก็มีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป”

ซีพียู ARM มีจำนวนชุดคำสั่งที่น้อยไม่ซับซ้อนและแน่นอน สามารถปรับปรุงคำสั่งเพิ่มเติมได้ด้วยคำสั่งพิเศษที่ช่วยให้เข้ากันได้กับซอฟต์แวร์เดิมที่มีอยู่แล้ว พร้อมกันนี้ยังมีกระบวนการในการทำงานแบบไปป์ไลน์ที่ไม่สลับซับซ้อนและทำงานได้รวดเร็ว จึงมีประสิทธิภาพในการประมวลผลที่ดี ซึ่งเมื่อเทียบประสิทธิภาพในการทำงานโดยรวมกับซีพียู x86 ที่ความเร็วเดียวกัน เผลอๆอาจจะดีกว่าเสียด้วยซ้ำ แต่เนื่องจากซีพียู ARM มีความเร็วต่ำกว่า ประสิทธิภาพในการทำงานโดยรวมจึงอาจยังสู้ x86 ไม่ได้ แต่ข้อดีของ ARM ที่ต่างจาก x86 โดยสิ้นเชิงคือ ใช้ไฟน้อยมากทำให้สิ้นเปลืองพลังงานน้อย และราคาถูก

ส่วนซีพียู X86 จุดเด่นก็คงหนีไม่พ้นในเรื่องของความเร็วหรือประสิทธิภาพในการทำงานที่สูง ซึ่งคงต้องยกให้ X86 เหนือกว่าหากมองที่ความเร็วและจำนวนบิตเท่าๆกัน แต่ข้อเสียที่เห็นได้ชัดก็คงเป็นเรื่องของความร้อนและการบริโภคพลังงานนั่นแหละ เพราะฉะนั้นเนื่องจากทั้งสถาปัตยกรรมซีพียูในแบบ ARM และ X86 มีหลายสิ่งหลายอย่างที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ทั้งโครงสร้าง ชุดคำสั่ง และอื่นๆ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะนำเอาซอฟต์แวร์หรือแม้แต่ฮาร์ดแวร์ของอย่างหนึ่งอย่างใดมาใช้งานร่วมกัน ก็คงต้องเลือกใช้อย่างหนึ่งอย่างใดเอานะครับ หรือแม้ปัจจุบันจะมีทางเลือกให้รันผ่านโปรแกรมจำลองอื่นๆ ก็คงฟันธงได้ว่าใช้งานได้ไม่สมบูรณ์ราบรื่นเหมือนกับที่ออกแบบมาให้ใช้กับสถาปัตยกรรมซีพียูของมันเอง ว่างั้นเหอะ!

“เทคโนโลยีสมาร์ทโฟน”ตอนต่อไป

โทรศัพท์มือถือยุคใหม่ หัวใจอยู่ที่ “ชิปประมวลผล”

สมาร์ทโฟน (Smartphone) คำนี้จริงๆก็มีใช้งานมานานแล้ว เป็นชื่อที่ใช้เรียกโทรศัพท์เคลื่อนที่หรือมือถือที่มีคุณสมบัติหรือมีความสามารถเพิ่มเติม นอกเหนือไปจากการสนทนาและส่งข้อความหากันผ่านเครือข่ายฯ นั่นคือ ใช้งานเป็นคอมพิวเตอร์ได้ด้วยในตัว เช่น มีซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการ (OS), ติดตั้งและใช้งานแอปพลิเคชั่นได้, เชื่อมต่ออินเตอร์เน็ตได้ ฯลฯ

แรกเริ่มหลายคนคงเคยรู้จักและเคยใช้งานโทรศัพท์มือถือบางรุ่นในอดีตที่ใช้ซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการบนมือถืออย่าง Symbian, Windows Mobile, BlackBerry ฯลฯ มาก่อน ซึ่งมือถือเหล่านี้ถือเป็นอุปกรณ์สมาร์ทโฟนรุ่นแรกๆ แต่ผู้คนอาจยังไม่ค่อยรู้จักหรือคุ้นเคยกับคำว่าสมาร์ทโฟนในอดีตซักเท่าไหร่ เพราะตัวเครื่องมีราคาแพงแถมการสื่อสารข้อมูลบนเครือข่ายก็ดูชักช้าอืดอาด แต่เมื่อเทคโนโลยีการสื่อสารบนโทรศัพท์มือถือก้าวรุดหน้า จากอดีตที่เคยเป็นแค่โทรศัพท์ที่ใช้พูดคุยหรือสนทนากันด้วยเสียงและส่งข้อความ SMS หากันในยุค 2G แต่ด้วยอัตราความต้องการการบริโภคข้อมูลข่าวสารที่ดูจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีในการสื่อสารให้ก้าวรุดหน้าไปอีกขั้น ด้วยการจัดสรรให้มีช่องสัญญาณหรือคลื่นความถี่ที่รองรับอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่เพิ่มสูงขึ้นกว่าเดิม และรองรับกับปริมาณข้อมูลจำนวนมหาศาล จึงเป็นที่มาของการสื่อสารข้อมูลในยุค 3G และ 4G ในปัจจุบัน

โทรศัพท์มือถือหรือสมาร์ทโฟน (Smartphone) ก็เช่นกัน นอกจากจะเปลี่ยนมาใช้ซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการอย่าง Windows Phone, Android และ iOS แล้ว ปัจจุบันยังถูกพัฒนาให้มีความสามารถหลากหลายจนแทบจะไม่ต่างอะไรกับคอมพิวเตอร์พกพาทั่วไป ไม่ว่าจะเป็น ดูหนังฟังเพลงออนไลน์, ถ่ายรูปและวิดีโอด้วยกล้องความละเอียดสูง พร้อมฟังก์ชั่นในการตกแต่งภาพหรือตัดต่อคลิปวิดีโอ, สนทนาแบบเห็นหน้ากันเป็นภาพเคลื่อนไหวในแบบ Real-Time, ตรวจสอบภาพเคลื่อนไหวจากกล้อง IP Camera ผ่านมือถือ, อัพโหลดคลิปวิดีโอของตัวเองขึ้นเผยแพร่บน Youtube ฯลฯ ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจเลยว่าทำไมอุปกรณ์ Smartphone ถึงได้รับความนิยมสูงสุด จนเรียกได้ว่าแทบจะกลายเป็นปัจจัยที่ 5 ที่สำคัญต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ในปัจจุบันไปแล้ว เพราะทุกวันนี้ถือเป็นอุปกรณ์ที่แทบทุกคนจะต้องมีพกติดตัวไปไหนมาไหนอยู่ทุกที่ด้วยเสมอ จิงป่ะ!

เกริ่นมาพอละ ทีนี้ขอเข้าเรื่องเลยละกัน ก็อย่างที่ได้บอกไปแล้วว่าโทรศัพท์มือถือในปัจจุบัน ก็ไม่ต่างอะไรกับคอมพิวเตอร์พกพาขนาดจิ๋วที่เป็นโทรศัพท์ให้พูดคุยกับคนอื่นได้ด้วย เพราะฉะนั้นในตัวของมันจะต้องมีส่วนประกอบสำคัญ ซึ่งเป็นหัวใจหลักที่จะคอยทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลทุกอย่างที่ถูกส่งมา และนั่นก็คือ ซีพียู (CPU) หรือในที่นี้ก็คือ ชิปประมวลผล นั่นเอง ซึ่งมันจะมีความสำคัญแค่ไหน ทำหน้าที่อะไรบ้าง และมีหน้าตาเป็นอย่างไร ไปดูกันครับ

ชิปประมวลผล (CPU) บนมือถือ

ก่อนอื่นอยากให้มองภาพง่ายๆว่า มือถือหรือสมาร์ทโฟนของเราจริงๆแล้ว มันก็เปรียบเสมือนกับเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องนึงแบบเดียวกับพีซีหรือโน้ตบุ๊คที่คุณคุ้นเคยนั่นแหละ เพียงแต่เค้าคิดค้นและออกแบบให้ชิ้นส่วนทุกๆอย่างของมันเล็กมากๆ เล็กเสียจนเรียกได้ว่าเป็นการจับเอาคอมพิวเตอร์ทั้งชุดยัดใส่ลงไปในมือถือหรือสมาร์ทโฟนที่มีขนาดเพียงแค่ฝ่ามือของคุณนั่นแหละ ฟังดูแล้วน่าทึ่งใช่มั๊ยล่ะ!! ทีนี้ลองนึกภาพว่าหากเราแกะฝาครอบและชิ้นส่วนต่างๆที่เป็นพลาสติกออกก็จะเหลือแต่ส่วนประกอบที่สำคัญต่างๆ อาทิ จอแสดงผล แบตเตอรี่ กล้อง ปุ่มกด ฯลฯ ซึ่งเป็นชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่สามารถถอดเปลี่ยนได้ (ไม่ได้ถูกติดตั้งตายตัวลงบนแผงวงจร) และแผงวงจรรวมที่ติดตั้งชิป ส่วนเชื่อมต่อ และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆที่สำคัญเอาไว้มากมาย ซึ่งแผงวงจรรวมดังกล่าวนี้มีความสำคัญมาก เพราะมีชิปประมวลผล (CPU) ซึ่งถือเป็นหัวใจหลักของมือถือหรืออุปกรณ์สมาร์ทโฟนอยู่ด้วย

ทีนี้เรามาพูดกันเน้นๆถึงชิปประมวลผล (CPU) อ๊ะ…ไม่ใช่สิ !!! จริงๆต้องเรียกว่า “ชิปเอนกประสงค์“ เพราะในความเป็นจริงแล้วชิปดังกล่าวเป็นชิปแบบ System on a Chip (SoC) หรือพูดให้เข้าใจง่ายๆก็คือ เป็นการรวมเอาองค์ประกอบที่สำคัญต่างๆ ซึ่งจะคอยทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบ เช่น หน่วยประมวลผลข้อมูล (CPU), หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU), หน่วยความจำ (ROM/RAM/EEPROM/FLASH), ส่วนควบคุมหน่วยความจำ (Memory Controller), ส่วนควบคุมการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอกและอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ, ส่วนควบคุมแรงดันไฟฟ้า (Voltage Regulators) และวงจรการจัดการพลังงาน (Power Management Circuits) มาผนวกรวมกันเอาไว้อยู่ภายในชิปเพียงตัวเดียว โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อช่วยให้เกิดการประหยัดพลังงาน ลดค่าใช้จ่าย และประหยัดพื้นที่นั่นเอง

เมื่อเข้าใจถึงความสำคัญของชิปประมวลผลบนมือถือหรืออุปกรณ์สมาร์ทโฟนกันดีแล้ว ก่อนจะไปทำความรู้จักกับชิปประมวลผลบนอุปกรณ์สมาร์ทโฟนรุ่นต่างๆในปัจจุบัน ว่าไอ้รุ่นนั้นรุ่นนี้ที่เค้ากำลังฮิตกันทั่วบ้านทั่วเมืองนั้น มันใช้ชิปประมวลผลอะไรกันบ้าง ผมจะขอคั่นด้วยการใช้โอกาสนี้อธิบายถึงที่มาที่ไปของคำว่า สถาปัตยกรรมซีพียูในแบบ ARM และ X86 ไว้เป็นข้อมูลพื้นฐานสักเล็กน้อย ซึ่งผมเชื่อว่าหลายท่านคงเคยเห็นผ่านหูผ่านตามาบ้างแล้วแต่อาจยังไม่เข้าใจว่ามันคืออะไรหรือแตกต่างกันยังไง ตรงนี้ผมจะมาแจกแจงรายละเอียดให้ฟัง แต่…อ๊ะๆ ผมขอพักเข้าโฆษณา อ๊ะ! ไม่ช่ายยยย! ขอยกไปเป็นบทความถัดไปแล้วกันนะครับ เพราะรายละเอียดดูจะเข้มข้นสักนิดนึง แล้วอย่าลืมติดตามอ่านกันหล่ะ กิ๊วๆ

“เทคโนโลยีสมาร์ทโฟน” ตอนต่อไป

ARM กับ X86, RISC กับ CISC มหาอำนาจต่างขั้วบนโลกของซีพียู

1-2-3-4 มือถือ Gen ไหนคุณทันใช้บ้าง [ดักแก่!]

สวัสดีคร๊าบบบ! เน่ๆ คุณเป็นคนนึงที่คอยเฝ้าติดตามข่าวสารเทคโนโลยีในแวดวงโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อื่นๆที่เกี่ยวข้องจากเพจและเว็บของ Oopsmobile มาโดยตลอดอ๊ะป่าว! ถ้าใช่ จุ๊จุ๊ ผมมีอะไรจะบอก เอียงหูเข้ามาใกล้ๆสิ

“ปุกาดๆ! ตอนนี้เว็บ Oopsmobile เค้าเพิ่มหมวดหมู่หรือ Catagory ที่เป็นบทความหรือเนื้อหาที่เป็นสาระประโยชน์ที่อัดแน่นเกี่ยวกับเทคโนโลยีต่างๆที่มีอยู่บนโทรศัพท์มือถือหรือสมาร์ทโฟนมาให้แฟนๆได้ติดตามอ่านกันแล้วนะจ๊ะ…รู้ยางงงงง!”

โดยกระผมผู้ที่เฝ้าตามติดเทคโนโลยีของอุปกรณ์สื่อสารมาตั้งแต่ยุคเพจเจอร์หรือยุคที่พี่ เจ เจตริน ยังไม่เข้าวงการ ^^ จะเข้ามารับหน้าที่เป็นผู้นวดเฟ้นข้อมูลเหล่านี้ให้ได้ที่จนพร้อมเสิร์ฟแล้วนำมาวางไว้บนหน้าเว็ป Oopsmobile ให้ทุกๆท่านได้คอยติดตามอ่านกันเป็นระยะๆ ซึ่งกระผมหวังเป็นอย่างยิ่งว่าข้อมูลเหล่านี้จะช่วยให้ท่านผู้อ่านที่เคยมีข้อสงสัยในหลายๆประเด็นเกี่ยวกับเทคโนโลยีต่างๆบนโทรศัพท์มือถือได้คลายข้อสงสัยกันหรืออาจช่วยให้เข้าใจถึงรายละเอียดต่างๆเหล่านั้นมากยิ่งขึ้น

ถ้าอย่างนั้นบทความสำหรับการเปิดตัวในครั้งแรกนี้ ผมขอยกเอาเรื่องประวัติความเป็นมาของโทรศัพท์มือถือนับตั้งแต่ในยุคแรกๆจนถึงยุคปัจจุบันมาเล่าสู่กันฟังดีกว่า ก่อนที่จะนำไปสู่เรื่องราวของเทคโนโลยีต่างๆที่มีอยู่บนโทรศัพท์มือถือกันอย่างจริงจังในโอกาสต่อๆไป ว่าแล้วจะรอช้าอยู่ใย…ไปดูกันเล๊ยยยย!

วิวัฒนาการของโทรศัพท์มือถือ

ยุค 0G หรือ Zeroth Generation

การสื่อสารด้วยโทรศัพท์เคลื่อนที่หรือโทรศัพท์มือถือในยุคแรกๆ จะเป็นการสื่อสารกันด้วยวิทยุสื่อสารไร้สายในระบบอนาล็อค (Analog) ผ่านคลื่นความถี่วิทยุ (Radio Waves) โดยจะเป็นการสื่อสารกันในแบบกึ่งสองทาง (Half Duplex) คือ ผลัดกันเป็นผู้รับและผู้ส่ง หรือสลับกันพูด จะพูดพร้อมกันในเวลาเดียวกันไม่ได้ เช่น วิทยุสื่อสารที่ใช้ติดต่อกันระหว่างเรือกับเรือ หรือรถไฟกับรถไฟในสมัยนั้น ฯลฯ ต่อมาหลังผ่านพ้นสงครามโลกครั้งที่ 2 หลายๆประเทศเริ่มพัฒนาความก้าวหน้าทางด้านการสื่อสารด้วยโทรศัพท์เคลื่อนที่กันอย่างจริงจัง โดยมีบริษัท Bell Mobile System ของอเมริกาได้เข้ามาริเริ่มปรับปรุงโครงสร้างการให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่เป็นรายแรก แต่ก็ยังไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นการให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่อย่างเต็มระบบ เพราะยังรองรับการโทรพร้อมๆกันได้น้อยและมีค่าใช้จ่ายที่แพงมาก ซึ่งตรงนี้เองที่ถือเป็นจุดเริ่มต้นของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ในยุค 0G หรือ Zeroth Generation

ยุค 1G หรือ First Generation

ต่อมาในปี พ.ศ. 2516 โทรศัพท์มือถือเครื่องแรกจึงได้ถือกำเนิดขึ้นโดยเป็นผลงานการคิดค้นร่วมกันของนาย John F.Mitchell และนาย Martin Cooper จากบริษัท Motorola ซึ่งโทรศัพท์เครื่องนี้มีน้ำหนักมากถึงเกือบ 2 กิโลกรัม แถมยังต้องชาร์จไฟนานถึง 10 ชั่วโมงเพียงเพื่อให้ใช้งานโทรศัพท์ได้นานแค่ 30 นาที ถัดมาหลังจากนั้นอีก 6 ปี บริษัท NTT ก็ได้เปิดตัวเครือข่ายโทรศัพท์มือถือระบบอัตโนมัติในเชิงพาณิชย์ขึ้นในญี่ปุ่นเป็นรายแรก พร้อมๆกับการที่ Motorola ก็ได้เปิดตัว DynaTAC 8000X ซึ่งเป็นโทรศัพท์มือถือรุ่นแรกที่ได้รับอนุญาตให้นำมาใช้งานในเชิงพาณิชย์ และหลังจากนั้นก็ตามมาด้วยการเปิดตัวโทรศัพท์มือถือในระบบอื่นๆจากอีกหลายประเทศ เช่น ระบบนอร์ดิก (NMT : Nordic Mobile Telephone System) ที่มีให้บริการในกลุ่มประเทศแถบสแกนดิเนเวียนอย่าง เดนมาร์ก ฟินแลนด์ นอร์เวย์ และสวีเดน ซึ่งในปี พ.ศ. 2529 ประเทศไทยเองโดยองค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทยก็ได้นำเอาระบบนี้เข้ามาใช้ แต่ได้ปรับเปลี่ยนความถี่ใช้งานจาก 450 MHz มาเป็น 470 MHz โดยให้ชื่อว่าระบบ NMT470 ซึ่งนับได้ว่าเป็นระบบโทรศัพท์มือถือระบบแรกที่ถูกนำมาใช้ในประเทศไทย โดยในระยะแรกเปิดให้บริการเฉพาะในเขตกรุงเทพฯ ปริมลฑล และจังหวัดชายฝั่งด้านตะวันออก ก่อนขยายการให้บริการไปทั่วประเทศในเวลาต่อมา สำหรับตัวเครื่องโทรศัพท์มือถือที่ถูกนำมาใช้งานในระบบ NMT470 นี้ จะมีหน้าตาคล้ายกระเป๋าหิ้ว และมีน้ำหนักมาก พูดแบบนี้คนที่เป็นผู้ใหญ่หลายท่านคงนึกภาพออกกันนะครับ ^^

ต่อมาในช่วงเวลาไล่เลี่ยกัน ประเทศไทยโดยการสื่อสารแห่งประเทศไทยยังได้นำเอาระบบ AMPS (Advance Mobile Phone System) ที่ใช้งานบนความถี่ 800 MHz เข้ามาเปิดให้บริการด้วย โดยใช้ชื่อว่าระบบ AMPS800 ซึ่งผมเชื่อว่าหลายท่านคงเคยได้ยินชื่อนี้เพราะเป็นระบบที่เคยได้รับความนิยมอย่างมากในยุคนั้น ด้วยข้อดีที่ว่าตัวเครื่องโทรศัพท์มือถือที่ถูกนำมาใช้งานกับระบบนี้ จะมีขนาดเล็กทำให้พกพาไปไหนมาไหนได้สะดวกกว่านั่นเอง

ในช่วงที่องค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทยเปิดให้บริการเครือข่ายโทรศัพท์มือถือในระบบ NMT470 เป็นครั้งแรกในประเทศไทยนั้น ก็ได้มีการกำหนดรหัสสำหรับการเรียกเข้าสู่ระบบโทรศัพท์มือถือที่เป็นการเฉพาะขึ้น นอกเหนือจากรหัสทางไกลสำหรับโทรไปยังภูมิภาคต่างๆ โดยรหัสที่กำหนดคือ 01 ซึ่งผู้ที่ต้องการติดต่อหรือโทรเข้ายังระบบโทรศัพท์มือถือต้องใส่รหัส 01 แล้วตามด้วยหมายโทรศัพท์มือถือ 7 หลัก ซึ่งภายหลังผู้ที่ใช้โทรศัพท์มือถือในระบบ AMPS800 ของการสื่อสารแห่งประเทศไทยเอง ก็ถูกปรับให้มาใช้รหัสเลขหมายที่ขึ้นต้นด้วย 01 นี้ด้วยเช่นกัน

การเปิดให้บริการโทรศัพท์มือถือในระบบต่างๆที่กล่าวมาในช่วงยุคตั้งแต่ปี พ.ศ. 2516 จนมาถึงราวๆปี พ.ศ. 2533 จะให้บริการรับส่งข้อมูลเฉพาะที่เป็นเสียง (Voice) หรือเป็นการโทรเข้าและรับสายอย่างเดียวเท่านั้น ไม่สามารถรับส่งข้อมูลที่เป็น Data อย่างเช่น ข้อความหรือ SMS ได้ จึงถูกจัดให้เป็นระบบโทรศัพท์มือถือในยุค 1G หรือ First Generation เนื่องจากเทคโนโลยีของระบบโทรศัพท์มือถือที่ใช้ยังคงเป็นแบบอนาล็อค (Analog) ซึ่งยังคงใช้หลักการพื้นฐานของการส่งสัญญาณแบบ FDMA (Frequency Division Multiple Access) อยู่ โดยอาศัยวิธีการแบ่งช่องความถี่ออกเป็นความถี่ย่อยหลายๆช่องแล้วใช้สัญญาณคลื่นวิทยุเป็นตัวนำพาคลื่นเสียงส่งไปยังสถานีรับ แต่ทั้งนี้เนื่องจากในทุกๆ 1 คลื่นความถี่จะเท่ากับ 1 ช่องสัญญาณ ซึ่งจะทำให้ผู้ที่ใช้โทรศัพท์มือถือที่เพิ่มขึ้นมาในเวลานั้นจะสามารถใช้บริการโทรศัพท์ได้เฉพาะในช่องความถี่ที่ว่างอยู่เท่านั้น ส่งผลให้เมื่อมีผู้ใช้บริการเพิ่มมากขึ้น ระบบก็ไม่สามารถรองรับการให้บริการพร้อมๆกันได้ จึงทำให้ระบบโทรศัพท์มือถือในยุคนี้ไม่ได้รับความนิยมมากนักและก่อให้เกิดเป็นแรงผลักดันเพื่อการพัฒนาไปสู่ระบบโทรศัพท์มือถือในยุคถัดไป

ยุค 2G หรือ Second Generation

หลังจากนั้นในปีต่อๆมาจึงได้มีการพัฒนารูปแบบของการสื่อสารไร้สายจากเดิมที่เป็นการส่งสัญญาณเสียงผ่านคลื่นความถี่วิทยุในระบบอนาล็อค (Analog) มาเป็นการเข้ารหัสสัญญาณเสียงในระบบดิจิตอล (Digital) ก่อนที่จะถูกส่งผ่านไปบนคลื่นความถี่ไมโครเวฟที่อาศัยหลักในการส่งสัญญาณแบบ TDMA ซึ่งในการเข้ารหัสสัญญาณในระบบดิจิตอลนี้ แน่นอนว่านอกจากจะช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้กับข้อมูลได้มากกว่าระบบอนาล็อคเดิมแล้ว ยังช่วยในเรื่องของคุณภาพของสัญญาณเสียงที่ได้ในระหว่างที่มีการติดต่อสื่อสารกันก็จะยิ่งชัดเจนมากยิ่งขึ้นด้วย โดยในยุคนี้นอกจากตัวเครื่องโทรศัพท์มือถือจะมีขนาดที่เล็กลงและบางเบาขึ้นแล้ว ยังได้เริ่มมีการนำเอาซิมการ์ดมาใช้ และถือเป็นยุคแรกของการเริ่มต้นใช้งาน Data ด้วยการเปิดให้บริการรับส่งข้อความสั้นๆที่เป็น Short Message Service หรือ SMS ร่วมด้วย

นอกจากนี้ยังได้มีการพัฒนาระบบเครือข่ายโทรศัพท์มือถือจากเดิมที่เป็นระบบอนาล็อคเซลลูล่าร์ (Analog Cellular) มาเป็นระบบดิจิตอลเซลลูล่าร์ (Digital Cellular) เพื่อรองรับการใช้งานร่วมกับโทรศัพท์มือถือในระบบเซลลูล่าร์ต่างๆที่จะตามมา โดยโทรศัพท์มือถือในระบบเซลลูล่าร์นี้จะติดต่อกับเครือข่ายโทรศัพท์มือถือผ่านทางการเชื่อมต่อกับสถานีฐานหรือ Cell Site ที่ในแต่ละจุดจะถูกกำหนดให้ดูแลครอบคลุมพื้นที่ใช้งานของตัวเองที่ถูกแบ่งออกเป็น เซลล์ (Cell) ทำให้นอกจากจะปลอดภัยจากการดักฟังแล้ว ยังช่วยให้เกิดการโทรข้ามประเทศหรือ International Roaming ได้อีกด้วย เพราะระบบดิจิตอลเซลลูล่าร์ถูกกำหนดให้เป็นมาตรฐานที่หลายๆประเทศจะต้องใช้งานร่วมกัน และนี่เองจึงก่อให้เกิดเป็นที่มาของคำว่า GSM หรือ Global System for Mobile ที่เรามักได้ยินกันอยู่บ่อยๆจนคุ้นหูนั่นเอง

2.5G

หลังจากนั้นมาตรฐาน GSM ก็ได้ถูกพัฒนาให้มีขีดความสามารถที่จะรองรับการสื่อสารข้อมูลด้วยอัตราความเร็วที่สูงยิ่งขึ้นจนทำให้เกิดเป็นมาตรฐาน GPRS ที่ในทางทฤษฏีจะรองรับความเร็วสูงสุดได้ถึง 115 Kbps (ในทางปฏิบัติอาจถูกจำกัดไว้แค่ 40 Kbps) ซึ่งช่วยให้สามารถรับส่งข้อมูลที่เป็น ข้อความ ภาพ และเสียงที่อยู่ในรูปแบบของมัลติมีเดียต่างๆหรือที่เรียกว่า MMS (Multimedia Messaging Service) ผ่านระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ตได้ อีกทั้งในยุคนี้ยังได้มีการเปลี่ยนแปลงหน้าจอโทรศัพท์ให้รองรับการแสดงผลที่เป็นสีสันต่างๆมากขึ้น รวมไปถึงเสียงเรียกเข้าก็ได้ถูกพัฒนาจาก Monotone มาเป็น Polyphonic ที่ให้ระดับและคุณภาพของเสียงที่ไพเราะยิ่งขึ้น ก่อนจะพัฒนามาเป็น MP3 ในอีกหลายปีถัดมา

2.75G

ก้าวเข้าสู่ยุคของ EDGE ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ถูกพัฒนาต่อยอดมาจาก GPRS ให้รองรับการสื่อสารข้อมูลด้วยความเร็วที่เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งในทางทฤษฏีจะมีความเร็วสูงสุดได้ถึง 384 Kbps แต่ในทางปฏิบัติความเร็วในระดับนี้คงเกิดขึ้นได้ยาก เพราะด้วยข้อจำกัดของระบบที่ต้องมีการแบ่งช่องสื่อสารสำหรับการใช้งานด้านเสียงไว้ด้วย เนื่องจากในยุคนี้เรายังไม่สามารถใช้งาน Data กับ Voice ไปพร้อมๆกันได้ ตรงจุดนี้ผมเชื่อว่าหลายท่านคงเคยได้มีโอกาสสัมผัสกับการใช้งานอินเตอร์เน็ตบนมาตรฐาน EDGE กันมาบ้างแล้ว
สรุปว่าระบบโทรศัพท์มือถือในยุค 2G หรือ Second Generation นอกจากจะเป็นประตูเปิดสู่โลกในยุคดิจิตอลของระบบโทรศัพท์มือถือแล้ว ยังเป็นประตูเปิดสู่ยุคของการใช้งานอินเตอร์เน็ตบนโทรศัพท์มือถืออย่างแท้จริงอีกด้วย เพราะนอกจากตัวเครื่องโทรศัพท์มือถือในยุคนี้จะถูกพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว เช่น เป็นหน้าจอสี มีกล้องถ่ายรูป ใช้งานอินเตอร์เน็ตได้ และใช้หน่วยประมวลผลที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นแล้ว ยังเป็นยุคเดียวกับที่บริษัทผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือหลายๆรายทั่วโลกต่างก็หันมาเปิดตัวโทรศัพท์มือถือหรือที่ในภายหลังถูกเรียกว่าสมาร์ทโฟน (SmartPhone) ขึ้นในประเทศไทย โดยเป็นการให้บริการในระบบ 2G ที่ใช้มาตรฐาน GSM บนคลื่นความถี่ 900 MHz และ 1800 MHz

ยุค 3G หรือ Third Generation

นับตั้งแต่ยุค 2G เป็นต้นมา ผู้ใช้งานโทรศัพท์มือถือมีจำนวนเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ประกอบกับความต้องการในการใช้งาน Data บนโทรศัพท์มือถือนับวันก็ยิ่งดูจะมีเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นทางออกจึงต้องทำให้ระบบโทรศัพท์มือถือที่ใช้อยู่มีอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่สูงยิ่งขึ้นไปอีก ในปี พ.ศ. 2544 หรือผ่านมาอีก 10 ปี ระบบโทรศัพท์มือถือในยุค 3G หรือที่เรียกว่าระบบ UMTS (W-CDMA) ซึ่งเป็นระบบที่ถูกพัฒนาต่อยอดมาจากยุค 2G จึงได้ถือกำเนิดขึ้น โดยเป็นการนำเอาข้อดีของระบบเครือข่ายบนมาตรฐาน CDMA ที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยสหรัฐฯมาปรับใช้กับระบบ GSM ในเมืองไทยที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยกลุ่มประเทศในแถบยุโรป โดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ หรือ ITU เป็นผู้กำหนดให้คลื่นความถี่ย่าน 2100 MHz เป็นคลื่นความถี่มาตรฐานสำหรับใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่างๆที่รองรับเทคโนโลยี 3G เพื่อให้ในทุกๆประเทศใช้เป็นมาตรฐานกลางร่วมกัน ดังนั้นจะเห็นได้ว่าโทรศัพท์มือถือแทบทุกรุ่นทุกยี่ห้อที่ถูกผลิตออกมาขายจะรองรับการใช้งานบนคลื่นความถี่ 2100 MHz เป็นหลักแทบทั้งสิ้น ส่วนจะมีคุณสมบัติรองรับความถี่ย่านอื่น เช่น 850, 900, 1800 และ 1900 MHz ด้วยหรือไม่นั้น ตรงนี้ถือเป็นทางเลือกของผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือ ตามมาตรฐานสากลแล้วการใช้งานที่เข้าข่ายหรือถูกจัดว่าเป็นเทคโนโลยี 3G จะต้องมีอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลไม่ต่ำไปกว่า 2 Mbps (ในขณะใช้งานอยู่กับที่หรือในขณะเดิน) และต้องมีอัตราความเร็วไม่น้อยไปกว่า 384 Kbps (ในขณะใช้รถหรือในขณะวิ่ง) ซึ่งถ้าหากมีอัตราความเร็วที่ต่ำไปกว่านี้ก็จะถูกปรับเปลี่ยนไปใช้เป็น EDGE แทน นอกจากนี้โทรศัพท์มือถือที่รองรับกับเทคโนโลยี 3G จะต้องใช้งานร่วมกับโครงข่ายอื่นๆทั่วโลกได้ด้วย

3.5G

เป็นการต่อยอดจากเทคโนโลยี 3G เดิม ในระบบ UMTS (W-CDMA) ที่มีความเร็วสูงสุดเพียง 384 Kbps มาเป็น 3.5G ในระบบ UMTS (HSDPA) ที่ในช่วงแรกมีการเพิ่มอัตราความเร็วสูงสุดในการรับส่งข้อมูลโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับฝั่งขาลงหรือดาวน์โหลดให้สูงขึ้นเป็น 14.4 Mbps/384 Kbps (Download/Upload) แต่ในทางปฏิบัติผู้ให้บริการต่างๆยังคงจำกัดความเร็วไว้ให้ใช้งานจริงเพียงแค่ 7.2 Mbps เท่านั้น และในช่วงต่อมาก็ได้มีการพัฒนาการรับส่งข้อมูลทางฝั่งขาขึ้นหรือการอัพโหลดให้มีความเร็วเพิ่มสูงขึ้นเป็น 5.76 Mbps โดยให้ชื่อว่าระบบ HSUPA ซึ่งหลังจากนั้นไม่นานเมื่อรวมทั้ง 2 ระบบคือ HSDPA และ HSUPA เข้าไว้ด้วยกัน จนกลายมาเป็น 3.5G ในระบบ UMTS (HSPA) ที่ถูกใช้งานกันแพร่หลายในปัจจุบัน ซึ่งมีอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดเป็น 14.4 Mbps/5.76 Mbps (Download/Upload) นั่นเอง

3.9G

สั้นๆก็คือเป็นการต่อยอดจาก 3.5G ในระบบ UMTS (HSPA) เดิม ให้มีอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดขยับเพิ่มขึ้นไปอีกเป็น 42 Mbps/22 Mbps (Download/Upload) แล้วให้ชื่อเรียกเสียใหม่ว่าเป็น 3.9G ในระบบ UMTS (HSPA+) นั่นเอง

ก่อนจะไปต่อเดี๋ยวขออธิบายเพิ่มเติมไว้ตรงนี้นิดนึงนะครับว่าที่เห็นความเร็วสูงสุดเท่านั้นเท่านี้ เช่น 7.2 Mbps บ้าง 14.4 Mbps หรือ 42 Mbps บ้าง อันนี้อย่าเพิ่งกระหยิ่มยิ้มย่องดีใจไปนะครับว่าเครื่องชั้นแพ็คเกจชั้นต้องได้ความเร็วเท่านั้นเท่านี้ไปตลอด บางท่านทราบแต่อีกหลายๆท่านอาจไม่ทราบว่า ผู้ให้บริการมือถือทุกๆรายทั่วโลกจะมีนโยบายที่เป็นมาตรฐานสากลที่ต้องยึดถือเป็นข้อปฏิบัติร่วมกันสำหรับการให้บริการอินเตอร์เน็ตผ่านเครือข่าย 3G และ 4G บนมือถือ ซึ่งเรียกว่า FUP หรือ Fair Usage Policy

นโยบายตรงนี้มีไว้เพื่อกำหนดเงื่อนไขในการใช้งาน Data ผ่านเครือข่าย 3G และ 4G เพื่อให้ผู้ใช้งานโทรศัพท์สามารถใช้งานอินเตอร์เน็ตบนมือถือได้อย่างเต็มประสิทธิภาพและใช้งานได้อย่างเหมาะสม โดยคุณจะสามารถใช้งานอินเตอร์เน็ตบนมือถือได้ด้วยความเร็วสูงสุดตามแพคเก็จที่เลือกใช้และที่ตัวเครื่องรองรับไปตลอดจนกว่าปริมาณการใช้งาน Data จะครบตามจำนวนที่ผู้ให้บริการกำหนดไว้ ซึ่งถ้าหากใช้งาน Data ครบตามปริมาณการใช้งานที่กำหนดไว้แล้ว คุณจะได้รับ SMS เตือนว่าคุณใช้แพคเก็จความเร็วสูงสุดครบแล้ว ซึ่งทั้งนี้คุณยังคงสามารถใช้งานอินเตอร์เน็ตผ่านบนมือถือได้อยู่โดยไม่เสียค่าใช้จ่ายใดๆเพิ่มเติมเพียงแต่คุณจะถูกปรับลดความเร็วในการใช้งานลง จนทำให้ไม่ได้ใช้ความเร็วสูงสุดตามแพคเก็จที่เลือกไว้และที่ตัวเครื่องรองรับไปตลอดจนกว่าจะครบรอบบิลตามแพคเก็จที่คุณเลือก เช่น หากคุณเลือกใช้แพคเก็จรายเดือนแบบไม่จำกัดการใช้งาน 3G/4G หรือ Unlimited ความเร็วที่คุณจะสามารถใช้งานได้ทั้งก่อนและหลังที่คุณจะใช้งาน Data ครบตามปริมาณที่กำหนดของผู้ให้บริการแต่ละรายในประเทศไทยสามารถยกตัวอย่างได้ดังนี้

AIS 3G/4G ใช้ความเร็วสูงสุดได้ 7.2 Mbps (HSPA) หลังจากใช้งาน Data ครบ 3 GB แล้วความเร็วจะลดลงเหลือเพียง 384 Kbps
DTAC 3G/4G ใช้ความเร็วสูงสุดได้ 42 Mbps (HSPA) หลังจากใช้งาน Data ครบ 1-3 GB แล้ว ความเร็วจะลดลงเหลือเพียง 128 หรือ 384 Kbps (แล้วแต่แพคเก็จย่อยๆ)
TRUE 3G/4G ใช้ความเร็วสูงสุดได้ 42 Mbps (HSPA+) หลังจากใช้งาน Data ครบ 3 GB แล้วความเร็วจะลดลงเหลือเพียง 128 Kbps

ที่ผู้ให้บริการมือถือแต่ละค่ายทำเช่นนี้ก็เพื่อป้องกันไม่ให้มีผู้นำอินเตอร์เน็ตบนมือถือมาใช้งานในแบบที่ผิดวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น โหลดบิท โหลดหนัง หรือส่งคลิปวิดีโอขนาดใหญ่ ซึ่งจะมีการรับส่งข้อมูลในปริมาณมาก หากนำไปใช้งานในลักษณะนี้พร้อมๆกันหลายคน อาจส่งผลกระทบต่อผู้ให้บริการและผู้ใช้งาน Data ปกติบนมือถือคนอื่นๆที่อยู่บนเครือข่ายด้วย เพราะแบนด์วิธจะถูกดึงไปใช้จนทำให้คนอื่นๆที่อยู่บนเครือข่ายได้รับความเร็วลดลงนั่นเอง

กลับมาเข้าเรื่องกันต่อไหนๆก็พูดถึงข้อกำหนดต่างๆที่ใช้เป็นมาตรฐานกลางสำหรับเทคโนโลยี 3G และความเร็วในยุคต่างๆของ 3G กันไปแล้ว ทีนี้มาพูดถึงจุดเด่นกันบ้าง จุดเด่นที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดคงหนีไม่พ้นเรื่องของความเร็วในการใช้งานอินเทอร์เน็ตบนเครือข่ายโทรศัพท์มือถือที่ถือได้ว่ามีความเร็วมากพอที่จะรับส่งไฟล์ขนาดใหญ่หรือเข้าถึงข้อมูลข่าวสารต่างๆบนอินเทอร์เน็ตผ่านโทรศัพท์มือถือได้ภายในเวลาอันรวดเร็ว อีกทั้งยังรองรับการเปิดดูคลิปวิดีโอหรือแม้แต่การเปิดดูรายการถ่ายทอดสดต่างๆ ตลอดไปจนถึงการใช้งาน Data ที่สามารถใช้งานไปพร้อมๆกับการสนทนาหรือพูดคุยโทรศัพท์ได้ด้วยอย่าง Video Call เป็นต้น ซึ่งตรงนี้ในยุค 2G ยังทำไม่ได้ และจุดเด่นที่เห็นได้ชัดเจนอีกอย่างก็คือ มันจะมีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายอยู่ตลอดเวลา (Always On) เพื่อคงสถานะการออนไลน์เอาไว้ แม้การเชื่อมต่ออาจจะหลุดไปเองในบางครั้งแต่มันก็จะกลับมาเชื่อมต่อใหม่ให้เองโดยอัตโนมัติเสมอ คล้ายๆกับการใช้งานอินเทอร์เน็ตแบบ High Speed ที่บ้านคุณนั่นแหละ คือไม่ต้องมาคอย Log-On เพื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายเวลาที่จะใช้งานอินเทอร์เน็ตในแต่ละครั้งเหมือนกับโทรศัพท์มือถือในยุค 2G นั่นเอง

ยุค 4G หรือ Fourth Generation

นับตั้งแต่มีเทคโนโลยี 3G โทรศัพท์มือถือหรือสมาร์ทโฟนได้ถูกพัฒนาไปเร็วมาก ทำให้เราสามารถเข้าถึงและใช้งานอินเตอร์เน็ตได้จากบนมือถือตลอด 24 ชั่วโมง ทำให้เราสามารถพูดคุยโทรศัพท์แล้วมองเห็นหน้ากันและกันในแบบ Realtime ได้ ทำให้เราสามารถดูทีวีออนไลน์ที่เป็นรายการสดต่างๆได้จากบนมือถือในทุกๆที่ สิ่งเหล่านี้ล้วนแล้วแต่เป็นวิวัฒนาการอันน่าทึ่งของเทคโนโลยี 3G ที่ช่วยให้การรับส่งข้อมูลปริมาณมากๆผ่านเครือข่ายโทรศัพท์มือถือเป็นเรื่องง่ายๆสำหรับทุกคน แต่ก็ใช่ว่าการพัฒนาเทคโนโลยีในด้านความเร็วของการรับส่งข้อมูลบนเครือข่ายโทรศัพท์มือถือจะเพียงพอและหยุดนิ่งอยู่เพียงแค่นี้ เพราะที่ผ่านมาการใช้งาน 3G ต้องขอบอกเลยว่ายังพบกับปัญหาต่างๆอยู่อีกมากมาย เช่น เน็ตหลุด สัญญาณข้ดข้อง ภาพกระตุก ความเร็วในการรับส่งข้อมูลถูกจำกัด ฯลฯ สิ่งเหล่านี้ล้วนกลายเป็นแรงผลักดันก่อให้เกิดเป็นการพัฒนาไปสู่ยุคถัดไปนั่นคือเทคโนโลยี 4G นั่นเอง

ระบบโทรศัพท์มือถือในยุค 4G ได้ถูกกำหนดขึ้นครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2551 โดยได้รับการพัฒนาต่อยอดมาจาก ระบบโทรศัพท์มือถือในยุคก่อนๆให้มีประสิทธิภาพและมีความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่สูงยิ่งขึ้นไปอีก ซึ่งความเร็วบนมาตรฐาน 4G นั้น ได้ถูกกำหนดไว้ที่ 1 Gbps แต่ด้วยขีดจำกัดทางด้านเทคโนโลยีและความพร้อมของผู้ให้บริการ จึงทำให้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลบนมาตรฐาน 4G ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ยังมีความเร็วไม่ถึงตามที่กำหนด โดยที่ใช้ๆกันอยู่จะมีอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลอยู่ที่ 100 -120 Mbps เท่านั้น แต่ด้วยความเร็วที่สูงขึ้นนี้ก็ยังช่วยให้เราสามารถใช้งานโทรศัพท์มือถือหรือสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์อื่นๆที่รองรับกับเทคโนโลยี 4G นี้ได้หลากหลายยิ่งขึ้น ทั้งการดูวิดีิโอออนไลน์ด้วยความคมชัดและไม่มีการกระตุก, การโทรฯข้ามประเทศแบบมองเห็นหน้ากันและกันที่สามารถโต้ตอบกันได้ทันที ณ ขณะนั้น (Video Call) และการประชุมทางไกลผ่านโทรศัพท์ (Tele-Conference) ที่ช่วยเพิ่มความสะดวกให้กับผู้เข้าร่วมประชุมที่อยู่นอกสำนักงาน เป็นต้น

ถ้าพูดถึงเทคโนโลยีของระบบโทรศัพท์มือถือในยุค 4G จริงๆแล้วจะแบ่งออกเป็น 2 ระบบด้วยกัน คือ WiMAX ซึ่งจะนิยมใช้แค่ในบางประเทศ เช่น ญี่ปุ่น, ไต้หวัน และบังคลาเทศ กับ LTE หรือ Long Term Evolution ที่ซึ่งเป็นระบบที่ถูกนำมาใช้กันแพร่หลายในบ้านเราเวลานี้ โดยอุปกรณ์สื่อสารที่สามารถรองรับการใช้งานร่วมกับเทคโนโลยี 4G LTE ได้นี้ ก็จะมีรูปร่างหน้าตาที่เหมือนๆกันกับอุปกรณ์สื่อสารที่รองรับกับเทคโนโลยี 3G ที่เราใช้ๆกันอยู่นี่แหละ เพียงแต่มีชิปที่รองรับกับเทคโนโลยี 4G LTE ติดตั้งอยู่ในเครื่อง

ปัจจุบันในประเทศไทยหลังจากผ่านพ้นการประมูลคลื่นความถี่ 4G ไปแล้ว ผู้ให้บริการจาก 3 ค่ายยักษ์ใหญ่ในประเทศที่ประมูลได้ไปคือ AIS, True Move H และ Dtac ต่างก็ไปจัดเตรียมและปรับปรุงเครือข่ายของตนที่มีอยู่แล้วเกือบทั่วประเทศให้รองรับกับการเปิดให้บริการ 4G ในอนาคต โดยปัจจุบัน True Move H ถือเป็นค่ายแรกที่ได้เปิดให้บริการใช้งาน 4G LTE บนคลื่นความถี่ 2100 MHz ไปแล้ว ที่ถึงแม้คลื่นดังกล่าวจะถูกประมูลมาเพื่อใช้ทำ 3G ก็ตาม แต่ True Move H ก็ได้ถือโอกาสแบ่งคลื่นความถี่บางส่วนมาใช้ทำ 4G ซึ่งนั่นก็หมายความว่า ถ้าลูกค้าจะใช้บริการ 4G LTE ของ True Move H ตัวเครื่องโทรศัพท์มือถือหรืออุปกรณ์สื่อสารที่นำมาใช้นอกจากจะต้องรองรับกับเทคโนโลยี 4G LTE แล้ว ก็จะต้องรองรับการใช้งานบนคลื่นความถี่ 2100 MHz ด้วย ส่วนอีกสองค่ายที่เหลือคือ AIS และ Dtac กำลังอยู่ในขั้นตอนของการทดสอบการใช้งาน ซึ่งคาดว่าภายในปีนี้น่าจะเตรียมเปิดให้บริการ 4G LTE บนคลื่นความถี่ 2300 MHz สำหรับ AIS และคลื่นความถี่ 2100 MHz สำหรับ Dtac แล้วด้วยเช่นกัน

4.5G

เป็นระบบเครือข่ายโทรศัพท์มือถือที่ถูกพัฒนาขึ้นไปอีกขั้นจาก 4G LTE เดิม ให้มีความเร็วเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าจนกลายมาเป็น 4.5G LTE-Advanced หรือ 4.5G ( LTE-A ) ซึ่งมีอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 150 Mbps หรือประมาณให้เข้าใจง่ายๆก็คือ สามารถดาวน์โหลดไฟล์หนังขนาด 1GB ให้เสร็จได้ภายในเวลาไม่ถึง 1 นาทีนั่นเอง นอกจากนี้ LTE-A ยังสามารถทำงานร่วมกับระบบ LTE เดิมได้ แต่อาจไม่สามารถใช้งานลูกเล่นใหม่ๆ บางประการของ LTE-A บนระบบ LTE ได้

ระบบ LTE-A จะมีประโยชน์ทั้งต่อผู้บริโภคและผู้ประกอบการ ไม่ว่าจะเป็นด้านความเร็วของระบบที่สูงขึ้นมาก, การใช้คลื่นความถี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ, สัญญาณบริเวณขอบเซลล์ที่ดีขึ้น, เซลล์ครอบคลุมพื้นที่กว้างขึ้น ตลอดจนช่วยลดค่าใช้จ่ายสำหรับการบริหารจัดการโครงข่ายที่มีความซับซ้อนยิ่งขึ้น ปัจจุบันเริ่มมีบางประเทศอย่างเช่นเกาหลีใต้ ได้เริ่มให้บริการเครือข่ายโทรศัพท์มือถือในระบบ LTE-A นี้กันแล้ว อีกทั้งโทรศัพท์มือถือรุ่นใหม่ๆภายในปีนี้ก็อาจที่จะรองรับระบบ LTE-A นี้กันมากขึ้นด้วย

“เทคโนโลยีสมาร์ทโฟน”ตอนต่อไป

ARM กับ X86, RISC กับ CISC มหาอำนาจต่างขั้วบนโลกของซีพียู