مقدمة عن مفهوم تقنية الـ Mantle من AMD

**Ahmad Rady** · 02-10-2013, 01:48

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته،

هذا الموضوع محاولة لتبسيط ما تم ذكره عن تقنية الـ Mantle الجديدة المقدمة من AMD.

في البداية تعريف لبعض المصطلحات المستخدمة

API تعني Application programming interface

بالعربي؛ واجهة برمجة التطبيقات

AMD هي شركة رائدة في صناعة البطاقات الرسومية
NVidia شركة رائدة في صناعة البطاقات الرسومية
Intel شركة رائدة في صناعة المعالجات وأيضًا تصنع معالجات رسومية مدمجة
D3D أو Direct3D هو عبارة عن API
OpenGL هو عباة عن API
Mantle هي ما نحن بصدد الكلام عنه وهي عبارة عن API
GCN هو Graphics Core Next هو اسم المعمارية الحديثة المستخدمة في جيل 7XXX وجيل R200 من AMD
Glide هو عبارة عن API ظهر في التسعينيات

التقنية هي عبارة عن API رسومي بسيط المستوى مصمم خصيصًا لجيل GCN

في تغطية عرض منتجات AMD لهذا الاسبوع؛ أعلنت AMD أخيرًا عن API جديد سمي بـ Mantle.
Mantle هي عبارة عن لغز محير حتى الان -حيث لم تشرح AMD كل شيء عن هذه التقنية حتى الان ومن المفترض أن يتم ذلك في شهر نوفمبر -ولذا هذا عبارة عن تحدي حقيقي لوضع مفهوم بسيط عن هذه التقنية واستراتيجية AMD الجديدة والتي ربما تكون الأكثر أهمية والتي ربما تضع AMD في المركز الأول مرة أخرى خلال الفترة القادمة.
وللأسف أنا لا أملك التفاصيل المطلوبة لكي أشرح شرح تفصيلي؛ لكن سأبذل قصارى جهدي في شرح تقنية Mantel قدر المستطاع.

المنظور الأول: الأداء

أفضل بداية لشرح التقنية هو المنظور العام لها. ما هو الـ Mantle؟

Mantle هي API رسومي جديد بسيط المستوى مصمم خصيصًا للجيل الجديد من معمارية GCN.
حيث أن الـ API مثل OpenGL و Direct3D تعمل بشكل برمجي معقد لكي تقدم الصورة المطلوبة حيث أن هذه البرمجيات تعمل على الكثير من المنصات.

Mantle من البساطة بمكان؛ حيث تعتبر اللغة الأبسط الان بين أكواد البرمجة والعتاد. Mantle الان عبارة عن مشروع علمي يهدف لإنتاج API قادر على التعامل مع جيل GCN. من حيث المبدئ هذه التقنية بسيطة في حد ذاتها وقد صنع مثلها من قبل.

ولتبسيط المعقد سنبدئ بالنقاش لماذا وجدت هذه التقنية وليس فقط ماهيتها.

تم تصميم الـ Mantle بشكل بسيط لأن الـ API المتقدمة والمعقدة المستوى انخفضت قدرتها على دعم العديد من المعالجات الرسومية الجديدة. حيث التجريدات في هذه الـ APIs تعمل على تقليل مقدرة الهاردوير والكود الذي يحوي هذه التجريدات معًا يبين مقدرتها الأدائية.

ومن فوق كل مشاكل الأداء هناك مشكلة رئيسية هي أوامر الرسوم؛ التي هي في الأصل أوامر منفردة ترسل للمعالج الرسومي لكي يحدث لها Render. قد يكون الإطار الواحد مكون من عدة أوامر رسومية أو حتى المئات أو أكثر وكل هذه الأوامر تحتاج الوقت كي تتم معالجتها.

لذا حظيت هذه المشكلة بالاهتمام وتم التركيز عليها مؤخرًا وأعلنت باسم Mantle؛ ولقد عرف مجموعة من المطورين أنه لا يوجد توافق تام بين العتاد والبرامج من حيث الأداء الرسومي. ميكروسوفت وباقي الشركات التي تستخدم Direct3D حاولوا حل المشكلة بإصدار Direct3D الاصدار العاشر؛ وأقد أظهر نتائج جيدة وتحسن الأداء بشكل ملحوظ وأضاف المزيد من الإكساءات.

لكن المشكلة لم تحل كليًا والان يوجد معالجات رسومية أقوى بكثير من ذي قبل وأيضًا أقوى من معالجات قوية مثل عائلة Xeon وCore من انتل من حيث القدرة على معالجة الرسوميات أو حتى البرامج اليومية مثل حزمة أوفيس. الحل المؤقت أو المرحلي كان بتقليل عدد أوامر معالجة الرسوميات وبذا ينخفض استهلاك المعالج الرسومي بدفع بعض الأوامر إلى المعالج المركزي لكن هذا لن يؤثر في الكم الهائل من الأوامر في الألعاب التي تمتلئ بالإكساءات مثل Crysis 3

وبذا: ظهر الـ Mantle. تعلمية برمجية بسيطة تساعد على تقليل المشاكل الناتجة عن معالجة الأوامر الرسومية وأيضًا اختصار الوقت اللازم للمعالجة في حد ذاتها.

المنظور الثاني: العلاقة بـ الـ كونسول

وبالرغم من الحديث عن الأوامر الرسومية وعن مشاكلها لم نوضح كليًا لماذا وجدت تقنية الـ Mantle؛ ولفهم التقنية بشكل عام يجب أن نعرف لماذا وجدت. لو أن هذه التقنية توفر حل برمجي بسيط المستوى لبنية GCN إذا المشكلة تتضح جلية والتقنية تظل شيء غامض يستحق الفضول لمعرفته؛ ولكن السؤال ما هو الشيء الأكثر أهمية من تحسن الأداء بتقنية Mantle؟ العلاقة بالـ كونسول!
اهتمت AMD بتوفير هذا الحل حيث أنها المزود الرئيسي لأجهزة الكونسول بالـ APU سواء لـ Xbox أو PS4. كلا الجهازين تم بناءه على تقنية GCN ولذا أصبح لزامًا على AMD التطوير في هذا المجال. ليس فقط في مجال العتاد ولكن أيضًا في مجال البرمجيات حيث يجب عليهم اصدار التعريفات وأدوات التطوير لأجهزة الكونسول بشكل يمكن المبرمجين من استغلال كامل طاقة العتاد.

في نفس الوقت كتاب البرامج لأجهزة الكونسول يكرهون استخدام برمجيات خاصة بالأجهزة الشخصية. حيث البرمجيات معقدة المستوى سهلة الاستخدام لكنها اصبحت من القدم بمكان؛ بل أصبحت أزلية نوعًا ما وأيضًا البرمجيات البسيطة الحديثة تحتاج المزيد من التدريب عليها كي نستطيع الاستفادة من كل ذرة من ذرات المعالج الرسومي أو العتاد بصفة عامة. كما هو من الجيد أن تكون ملم بهذه البرمجيات أيضًا مهم جدًا معرفتك للاختصارات والتحسينات التي تفتحها أمام هذه البرمجيات البسيطة مما يمكنك من طرح أقصى ما هو ممكن من الابداع الرسومي. لذا كان لزاما على AMD كتابة API جديد خاص بأجهزة الكونسول واحدة لأجهزة ميكروسوفت وآخر لأجهزة سوني! التعليمات البرمجية المستخدمة الان مثل D3D أو OpenGl إلى جوار التعليمات الجديدة البسيطة المقدمة من AMD قادرة بكل كفاءة على استخراج كامل طاقة العتاد.

وهذا يصل بنا إلى صلب الموضوع؛ وما لم يقال من قبل. وببساطة يأتي سؤال؛ ماذا يحدث لو تم استخدام برمجيات الكونسول سواء المعقدة أو البسيطة في الأجهزة الشخصية؟ ستكون الإجابة من السهل استخدام التعليمات البرمجية المعقدة والمرتفعة المستوى حيث أنها بالفعل مستخدمة في برمجيات D3D 11.2 وتبسط من خلال الـ API الجديد من صنع AMD الذي صمم خصيصًا لعتاد AMD المصمم بتقنية GCN. لكن ماذا عن التعليمات البرمجية البسيطة؟ كيف سيكون أدائها مع عتاد الأجهزة الشخصية؟

وهنا يأتي ما لم يفكر به الكثيرون من جلب برمجيات من الكونسول إلى الأجهزة الشخصية أو العكس لكن قدمت إلينا AMD شيء جديد كليًا وأطلقت عليه الـ Mantle الذي هو في الأصل تعليمة برمجية بسيطة المستوى عالية الأداء. وهي قريبة جدًا من البرمجيات الخاصة بـ Xbox

بعد كل هذه المقدمة الطويلة AMD تخبرنا الان لماذا بدأت مشروع الـ Mantle؛ صممت هذه التقنية لتحسين أداء الجيل الجديد من أجهزة الكونسول بالإضافة إلى أنها تستفيد وتستطيع التوائم مع البرمجيات المعقدة مثل D3D او HLSL المستخدمة في أجهزة Xbox

مزيد من التوضيح: AMD لم تناقش بدقة سبب النشأة وقد تؤكده هي بنفسها يومًا ما؛ ولذا هلم بنا لنضع خلفية واضحة عن هذه التقنية. بناءً على ما نعرفه وما نعتقده هو أن الـ Mantle عبارة عن تعليمات برمجية بسيطة المستوى جلبت من الـ Xbox إلى الأجهزة الشخصية.

بما أن الـ Mantle تعليمات برمجية بسيطة المستوى لذا يمكنها تقديم مستوى عالي من الأداء مقارنة بالبرمجيات الأخرى. وأنها صممت خصيصًا لعتاد AMD المبني بتقنية GCN والذي نجحت AMD في صناعة ألعاب خاصة بهذه التقنية مما يوفر هذه الألعاب لكلا من أجهزة الكونسول والأجهزة الشخصية. بما يسمح الان بكتابة لعبة لأجهزة الكونسول واستخدام معظم ما كتب لإنتاج نفس اللعبة للأجهزة الشخصية في المقام الأول. الـ Mantle لن تغني المبرمجين عن برمجيات D3D مطلقًا لكن AMD تهدف إلى استخدام هذه التقنية مع البطاقات الرسومية بشكل أساسي.

المنظور الثالث: المطورين ثم المطورين ثم المطورين ...

بالرغم مما قيل؛ لكن نجاح Mantle المحتمل في الاستخدام الفعلي للتقنية يتعمد على المبرمجين والمطورين؛ ولو أن نجاحها في أجهزة Xbox ليعني بالضرورة نجاحها بصفة عامة في باقي الأجهزة؛ فـالـ Mantle حتى الان هي مجموعة أدوات تمكنك من امكانية استخدام برمجيات بسيطة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية. ولكي تنجح هذه التقنية لابد لـ AMD أن توفر احتياجات المطورين حتى تستطيع استثمارهم في اصدار ألعاب مصممة خصيصًا لهذه التقنية ولكي تتشجع AMD على اصدار نسخ أحدث من هذه التقنية. وحتى هذا الحين هذه هي الوسائل المتاحة للبنيات المتعددة؛ فإن ألعاب الأجهزة الشخصية لازالت مسألة متخلفة تمامًا. وإن نجاح Mantle ليس ضروري لنجاح AMD في سوق ألعاب الأجهزة الشخصية؛ لكن بالطبع سيكون ذلك تقييمًا جيدًا لما تستطيع أن تقدمه هذه التقنية وبالطبع AMD نفسها لتطوير ألعاب الكمبيوتر الشخصي. وبعد كل هذا فإن فائدة تقنية Mantle للأوامر الرسومية فعلًا حقيقة بعيدًا عن المنصة التي تستخدم فيها أو اللعبة نفسها.

في الحقيقة إنه لا يجب مطلقًا التقليل من أهمية المطورين في هذا كله. هذه التنقية مثيرة للاهتمام لأنها أسرع بكثير من التقنيات الرسومية الأخرى؛ لأنها تمزج الأكواد المستخدمة في ألعاب الكونسول في الأجهزة الشخصية وهذا ما تريد أن تخبره AMD للمطورين؛ أننا سنوفر عليك الوقت والمجهود لعمل لعبة واحدة بنفس الأكواد لأكثر من منصة. وتعتبر أهم نقطة في هذا الأمر أن AMD تريد أن تكون القائد لهذه المرحلة وأن تكون ملمة ومتوقعة لكل ما هو ممكن من جدل محتمل بسبب هذه التقنية حتى يتسنى لها الدفاع عنها والنهوض بها. هذه التقنية أيضًا ليست مثيرة للاهتمام بسبب ألعاب الكونسول بقدر ما هي مثيرة للمطورين الذين عانوا لفترة ليست بالبسيطة بكتابة نفس اللعبة لكل منصة على حده. وإنه لمن المثير للإعجاب أن تقنية Mantle صممت لتلبي رغبات المطورين أكثر من كون AMD أرادات أن تصممها! فقد أتت التقنية من أجل المطورين أنفسهم وليس من أجل مجد AMD

وتعتبر لعبة Battlefield 4 أول لعبة تستخدم هذه التقنية كما أعلنت AMD في العرض التقديمي للجيل الجديد. لكن من الصعب أن تبرهن AMD أن هذه التقنية خاصة بالمطورين ويصعب بشدة على الصحافة والمستخدمين اليومين تقييهما لكن هي بالفعل كليًا وجزئيًا مصممة للمطورين الذين يهدفون دعم Mantle. ولكن من حسن حظ AMD أن تكون هي مبتكرة هذه التقنية. وادعاء AMD أن المطورين هم من طلبوا هذه التقنية صحيح وسيتضح ذلك جليًا بعد أن يطوروا هم أنفسهم هذه التقنية

المنظور الرابع: عيوب هذه التقنية

وكما يوجد من مزايا للمطورين واللاعبين من هذه التقنية لمن للأسف يوجد جوانب سلبية لاستخدامها.

فبعكس أجهزة الكونسول؛ فإن منصات تطوير ألعاب الأجهزة الشخصية ليست ثابتة؛ وذلك بسبب تعدد شركات انتاج البطاقات الرسومية. وبالنظر لـ البطاقات المدمجة أو المنفصلة فلدينا ثلاثة شركات؛ AMD وIntel وNVidia؛ كل منهم لها الهندسة الرسومية الخاصة بها بينما تربطهم جميعًا البرمجيات المعقدة عالية المستوى مثل D3D مما يصعب استخدام تقنية مثل Mantle مع جميع هذه البطاقات. وبذا فإن البرمجيات المعقدة مثل D3D أو OpenGL توفر مساحة عمل مشتركة بين هذه الشركات بما يمحى فروق الأداء والتوافقية.

والان AMD تحاول جاهدة الدعاية لهذه التقنية بمقارنتها بتقنية Glide. وGlide هي تقنية مشابهة لـ Mantle طورت بواسطة شركة 3dfx والتي ازدهرت في التسعينيات يومًا ما. وكانت Glide أبسط بمراحل عن D3D لكن كمثل Mantle الألعاب مدعومة فقط من Glide لكن بجوار التقنيات الأخرى مثل D3D أو OpenGL. وحتمًا كانت Glide هي الأفضل من حيث مسار معالجة الأوامر الرسومية من ناحية الأداء والخصائص وفي حل مشاكل الكروت المنفصلة. وكان هذا بالتالي شيء رائع لمالكي بطاقات 3dfx ولكن لم يكن كلا NVidia ولا AMD متحمسين في هذا الوقت لهذه الفكرة وكانوا خارج اللعبة تمامًا.

وبذا كانت Glide هي الأعظم في هذ الوقت ولكن بزوال التقنية أصبحت الريادة للبرمجيات المعقدة وخصوصًا Direct3D التي أصبحت ملكة متوجة على عرش برمجيات الرسوميات. وكنتيجة لهذا أصبح المطورين لا يفكرون في المنصات المتعددة وصبوا اهتماماتهم في منصة واحدة. بكتابة الألعاب بشكل عام ومن خلال برمجية واحدة تعمل على جميع المنصات.
أما Mantle فتعيد هذه المنافسة بشكل أكثر ملائمة مع البرمجيات الأخرى؛ D3D و OpenGL. وبما أن هذه التقنية مفيدة لمستخدمي AMD فهل هي مفيدة لمستخدمي Intel أو NVidia؟ هل سيقسم المطورون مواردهم ووقتهم المحدود بين Mantle وD3D مما يؤثر مع الوقت على D3D؟

وبرغم الخطى الثابتة التي قد تظهر أن هذه التقنية تمشي بها؛ لكن لازال هناك الكثير من الأسئلة تحتاج المزيد من الأجوبة. وهذه لا يعني أن نفقد الأمل أو أن هذه التقنية قد لا تنجح نظرًا لعدم توفر المعلومات الكافية حولها الان. ولحين توفر هذه الأجوبة سيبقي المطورون حذرين جدًا في التغيير لهذه التقنية الحديثة. إن مزايا هذه التقنية واضحة لكن صانعي الألعاب يريدون أن يتأكدوا أنها ليست ضارة بهم مثل Glide.

مخلص

عندما أظهرت AMD نيتها لتقديم Mantle سبب هذا نوع من الصدمة والارتباك والهلع؛ والحقيقة أن AMD تريد أن توسع مداها في أجهزة الكونسول بالرغم من حدة التغيير أو لا. ولو أن توقعاتنا صحيحة أن AMD جلبت هذه التقنية لأجهزة الكونسول لا لـتصبح مثل ميكروسوفت ولكن لتصبح هي قلب ألعاب الكونسول. لتكون ببساطة أسهل بكثير من مثيلاتها من البرمجيات.
وبالرغم من هذا فنحن قد أزلنا قشور بسيطة عن حقيقة هذه التقنية والتي لازالت محط أسئلة واستفسارات من الكثير وتحتاج مزيد من الأجوبة من AMD.

ويتضح من كلام AMD أن التطور في الأداء وسهولة الاستخدام على منصات مختلفة واضح وجلي؛ لكن كل ما خلا ذلك غير واضح تمامًا: هل جلبت بالفعل من Xbox؟ هل لو خير المطورون في استخدام Mantle، هل سيفعلون؛ وهل سيكون فرق الأداء واضح؟ هل ستكون التقنية مناسبة للأجهزة الشخصية مثل الكونسول؛ وهل ستستفيد من المعالجات الرسومية في الأجهزة الشخصية بنفس القدر؟
الأجوبة على هذا وكل المحير من علامات الاستفهام ستأتي في نوفمبر حيث ستطرح AMD هذه التقنية رسميًا.

مصدر الموضوع بتصرف يسير

اضافة مهمة من أخي أحمد معوض

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة أحمد معوض

الموضوع رائع يا اخى احمد وكان نفسى ان يقوم احد الاعضاء فعلا بترجمة المقال ده حيث انى كنت افكر فى الكتابة عن هذا الموضوع لكن انت ان شاء الله تعالى كفيت ووفيت ...

توضيح بسيط اخى الكريم :

Mantle هى API من نوع low level programming اى احدى لغات البرمجة منخفضة المستوى

(تعرف لغة البرمجة منخفضة المستوى في علم الحاسوب بأنها لغة برمجية توفر القليل من التجريد المأخوذ من مجموعة التعليمات الخاصة بالحاسوب أو قد لا توفره على الإطلاق. ويستخدم لفظ "منخفضة" لوصف القدر القليل أو المعدوم من التجريد الذي يربط بين لغة البرمجة ولغة الآلة، وذلك لأن مثل هذه اللغات منخفضة المستوى توصف أحيانا بأنها "قريبة من العتاد". يمكن تحويل اللغات منخفضة المستوى إلى شفرة الآلة بدون استخدام مفسّر أو مترجم لتعمل الشفرة الناتجة مباشرة في المعالج. ويتميز البرنامج المكتوب باستخدام اللغة منخفضة المستوى بسرعة التنفيذ واحتلاله حيزا صغيرا جدا من الذاكرة بعكس نظيره المكتوب بلغة عالية المستوى والذي يأخذ وقتا أطول ويحتاج إلى مزيد من المصادر. قد تكون اللغات منخفضة المستوى بسيطة غير أنها صعبة الاستخدام وذلك تبعا لعدة تفاصيل ينبغي أخذها في الحسبان).المصدر

لذلك فهى تستعمل بشكل اكثر فى اجهزة الكونسيل حيث ان هذا النوع من اللغات تتعامل بشكل مباشر تقريبا مع الهاردوير ، لذا ستجد المطورين يستطيعوا توفيق احدث الالعاب للعمل بشكل جيد على هاردوير منذ 7-8 سنوات ، فمثلا تجد لعبة مثل crysis 3 يمكن لعبها على على جهاز Xbox 360 الذى اصدر لاول مرة فى عام 2005 ، بامكان المطورين عصر كل قطرة من اداء الجهاز لكى يتوافق بشكل مقبول او جيد للالعاب الحديثة ويستفيدوا من الهاردوير الموجود بشكل عالى جدا .

للاسف فى الاجهزة الشخصية لا يتم الاستفادة بشكل كامل من الهاردوير على الرغم من قوته التى تاتى باضعاف قوة اجهزة الكونسيل ، وهذا بسبب نظام التشغيل ولغات API عالية المستوى مثل OpenGL و Direct3D وهما يعتمدان على لغات برمجة عالية المستوى

(لغة البرمجة عالية المستوى هي لغة برمجة لا تعرض المبرمج إلي تفاصيل تطبيق أوامر اللغة على مستوى عتاد الحاسوب. يعتبر هذا النوع من اللغات أسهل في استخدامه لأنه يستخدم في مفرداته كلمات قريبة للفهم، وجمله تكون أقرب للغات الطبيعية منها إلى لغة التجميع بعكس لغات البرمجة منخفضة المستوى. من أمثلة لغات البرمجة عالية المستوى: جافا وسي شارب) .

لذا ستجدها تهدر المزيد من الاداء لانها جعلت المطور يلجأ اليها ومن ثم يقوم نظام التشغيل ايضا بالعمل وتحويل الاوامر الى الهاردوير وفى كثير من الاحيان تكون لا تلبى طموح المطورين فى بناء تطبيقاتهم للعمل بشكل مباشر مع الهاردوير ومن ثم يحدث عدم استفادة بشكل كامل من الهاردوير الموجود فى الاجهزة الشخصية ....

Mantel ستكون API مفتوحة المصدر تسمح للمطورين تطويعها لرغباتهم ولالعابهم ....