Процессор a11 bionic что это

Обновлено: 18.05.2024

Одним из самых важных новшеств двухчасовой презентации iPhone X была не столько говорящая какашка, сколько однокристальная система нового поколения с 4,3 млрд транзисторов — A11 Bionic, — с помощью которой такая передовая технология стала возможной. Ну а если серьёзно, то в беседе с журналистами Mashable главный маркетолог Apple Фил Шиллер (Phil Schiller) отметил, что в настоящее время основным новшеством каждого нового поколения продуктов компании являются чипы.

A11 Bionic стал следующим важным шагом Apple по пути вертикальной интеграции продуктов для полного контроля над всеми аспектами своих устройств. Старший вице-президент подразделения аппаратных технологий Apple Джони Сруджи (Johny Srouji) отметил: «Проектирование наших собственных кристаллов началось примерно десять лет назад, потому что это наилучший способ создать по-настоящему оптимизированные с аппаратной и программной сторон продукты Apple».

Он также подчеркнул, что на разработку новых чипов у Apple уходит порядка трёх лет, так что A11 Bionic начал создаваться ещё во времена выхода на рынок смартфона iPhone 6 и чипа A8. Во время этого цикла планы могут несколько корректироваться в соответствии с запросами команды разработчиков продуктов под руководством Джонатана Айва (Jonathan Ive). Но именно три года назад было сделано решение о добавлении на кристалл нейронного движка для ускорения вычислений в области искусственного интеллекта.

Обновлённые ядра CPU на общей площади кристалла A11: 2 высокопроизводительных и 4 энергоэффективных

Разумеется, каждое поколение чипов Apple разрабатывается на основе предыдущих наработок, но некоторые блоки перерабатываются полностью. Например, два высокопроизводительных ядра CPU от A10 Fusion получили небольшое обновление, а количество энергоэффективных ядер было удвоено (в A11 их стало четыре), появилась возможность задействовать от одного до всех шести ядер одновременно. Благодаря этим оптимизациям и новому 10-нм техпроцессу блок CPU в A11 Bionic стал потреблять меньше энергии, чем аналогичный в A10, несмотря на то, что высокопроизводительные ядра теперь на 25 % мощнее, а энергоэффективные — на 70 %.

Как можно видеть, немалую площадь A11 Bionic занимает процессор обработки изображений

Другим важным новшеством стал существенно более мощный специализированный процессор обработки изображений, который позволяет добиться более качественной цветопередачи камеры, улучшенного шумоподавления при недостатке света, а также ускорить различные эффекты вроде студийного освещения в новом портретном режиме. Благодаря этому новому блоку ISP впервые на рынке смартфонов стала возможна запись видео в разрешении 4K при 60 кадрах/с или 1080p при 240 кадрах/с.

Многие годы Apple использовала в своих однокристальных системах графику Imagination Tecnologies — последним примером стал 6-ядерный ускоритель PowerVR GT7600. Но в A11 компания приняла решение интегрировать спроектированный собственными силами блок GPU. Этот трёхъядерный GPU, по словам Apple, на 30 % мощнее использовавшегося в A10 Fusion блока от Imagination, а при прежней производительности потребляет вдвое меньше энергии. Ускоритель оптимизирован для наилучшей работы с низкоуровневым графическим API Metal 2 и, по словам Apple, позволяет создавать игры консольного класса.

Джони Сруджи отметил, что компания уже 30 лет придерживается принципа, согласно которому в тех областях, где она считает возможным внедрить новации, она старается создавать собственные решения: однокристальная система, CPU, ISP, дисплей и так далее. Следующим шагом в этом направлении стал GPU, благодаря чему Apple теперь может полностью контролировать графику на своих iOS-платформах: начиная от аппаратной части до компиляторов, языков программирования, библиотек и операционной системы. Всё это создаётся, чтобы работать в единой оптимальной связке.

Новый разработанный в недрах Apple графический ускоритель на фоне общей площади кристалла A11

Совершенно новым блоком для ускорения специфических задач стал двухъядерный нейронный движок с производительностью 600 млрд операций в секунду. Он эффективно справляется с задачами матричного умножения и вычислений с плавающей запятой и используется для ускорения специфических алгоритмов, связанных с машинным обучением, вроде Face ID, Animoji, дополненной реальности, студийного освещения при портретной съёмке и многого другого. Создан он для эффективной работы с ИИ-библиотекой Apple Core ML.

Такие ускорители — относительное новшество индустрии. Например, Google лишь в прошлом году представила специальные аппаратные серверные ускорители TPU (Tensor Processor Unit) для вычислений, использующих её ИИ-библиотеку TensorFlow. В этом году она выпустила второе поколение TPU, а также оптимизированную для мобильных устройств версию библиотеки машинного обучения TensorFlowLite. Другие компании тоже двигаются в аналогичном направлении. Например, у Facebook подобная технология называется Caffe2Go — она была представлена в ноябре прошлого года и позволила создать фильтры для фото и видео на основе нейронных сетей, работающих прямо на устройстве пользователя в реальном времени.

Google наверняка планирует реализовать и аппаратные блоки TPU для мобильных устройств, но Apple на этом фронте оказалась впереди и первой интегрировала такой ускоритель в свой чип для смартфонов. До сих пор большинство ИИ-расчётов производились в облаке, но исполнение таких алгоритмов прямо на устройстве позволяет сократить задержки, не требует интернет-соединения и обеспечивает более высокий уровень приватности (ведь данные не покидают устройство).

A11 Bionic включает и массу других блоков вроде цифрового сигнального процессора для качественной обработки звука, различных контроллеров ввода-вывода, специализированных алгоритмов корректирующего кода (ECC) и других блоков, повышающих безопасность и надёжность устройства. За 10 лет команда Apple проделала впечатляющую работу в полупроводниковой области, пройдя путь от 65-нм чипов со 100 млн транзисторов до 10-нм с 4,31 млрд.

По-настоящему прорывной микропроцессор Apple A11 Bionic, вместе с самим юбилейным iPhone Х, на годы вперед задал рынку смартфонов свои собственные правила.

История и особенности создания А11 Bionic

Не теряя времени зря, инженеры компании начали разработку данного ЦП еще во времена iPhone 6, который тогда был на архитектуре А8. Да-да, целое подразделение трудилось на три поколения «железа» вперед. Это связано с:

предугадыванием веяний рынка;
в попытках (и весьма успешных) создания этих самых веяний;
предугадыванием и развитием тех технологий, производительности и архитектуры устройств, которые будут актуальны на момент выхода процессора.

Так, к примеру, еще четыре года назад было решено добавить к кристаллу еще и нейронный движок, который позволил микропроцессору значительно повысить скорость вычислений в работе с задачами на основе искусственного интеллекта и нейронных сетей.

Apple a11 Bionic характеристики:

Процессор A10 Fusion и A11 Bionic сравнение:

Конечно, рисковать по полной ни одна компания мирового уровня не может, так как это чревато миллиардными убытками, и все новые чипы, конечно же, основаны на старых наработках, приплюсованных к новым технологиям.

Но при этом Apple не гнушается перерабатывать, убирать или добавлять целые вычислительные блоки, что добавляет возможность маневра, как в ценовой политике, так и в плане технологий и производительности.

Основные технологические отличия А11 от кристалла А10:

Удвоенное количество энергоэффективных экономных ядер. В А10 их было 2, в А11 Бионик 4.
Возможность использования как одного ядра ЦП отдельно, так и всех шести сразу.
Конечно же, один, если не самый главный, пункт – переход на 10-нанометровый техпроцесс, что позволяет:

Увеличивать количество транзисторов на тот же объем. Это поспособствовало возрастанию мощности кристалла на 25% в сравнении с А10.
Увеличивать энергоэффективность нового мобильного процессора на невероятные 70%. Хотя такого эффекта получилось достичь не только благодаря новому техпроцессу, но и удваиванию количества экономных ядер, то есть скачек энергоэффективности был поставлен на первое место, а повышение производительности на второе. Однако как ни посмотри, а технологический скачек поражает.

Добавление вмонтированного процессорного блока, специализируемого на обработке, повышения качества и подавления «шумов» на фотографиях. Кроме того, благодаря новому блоку ускорена обработка многих эффектов для фотографий. Но главной фишкой этого вычислительного блока стала поддержка записи видео в разрешении 4К при 60 fps или в FULL HD (1080) при запредельных 240 fps.
А11 процессор получил новый звуковой процессорный блок, что, по словам производителя, должно значительно повысить качество звука, более тщательно удалять шумы, искажения.
Добавление двухядерного нейронного движка со скоростью вычислений в 600 миллиардов операций в секунду. Это позволило намного более эффективно работать над задачами матричного умножения для ускорения и оптимизации специализированных алгоритмов машинного обучения. На практике наиболее широко будет применяться в технологиях:

Animoji; ;
виртуальной реальности;
портретной съемке;
для работы с Библиотекой Apple Кор.

Последним (но не по значимости) отличием от старших версий процессора является использование разработанного полностью внутри Apple собственного GPU-блока. Он отличается от старых, разработанных Imagination Technologies, одновременно почти на треть более высокой производительностью, и при этом пониженной почти вдвое энергопотребляемостью.

Применение А11 Bionic

Применяется А11 Bionic в последних версиях iPhone 8 и 8 Plus, и, конечно же, в юбилейном iPhone Х.

Здесь все, что вам нужно знать о новом процессоре Apple A11 Bionic, который устанавливается в смартфоны в iPhone 8, 8 Plus и iPhone X. Galagram расскажет об основных характеристиках нового чипа, о его возможностях, улучшения и новых функциях.

Характеристики Apple A11 Bionic

6 ядер, 2 кластера
4.3 миллиарда транзисторов
интеллектуальное управление мощностью ядер
спроектирован для дополнительное реальности AR
графическое программное обеспечение Metal 2 и Core ML

С каждой презентацией нового iPhone, компания Apple выпускает одновременно и новый, либо слегка обновленный мобильный процессор. У чипа, который установлен в iPhone 8/8 Plus и iPhone X есть новое имя: прощай A10 Fusion, и поприветствуем Apple A11 Bionic.

Сколько ядер у A11 Bionic и как они работают

Сколько набирает в AnTuTu: более 110.000 баллов
Сколько набирает в GeekBench 4: 4061 single-core и 9959 multi-core

Сравнение A11 Bionic и A10 Fusion

По сравнению с прошлогодним A10 Fusion, Apple утверждает, что новый процессор получил на 25% выше производительность для кластера из 2 мощных ядер, в то время как четыре высокоэффективные ядра будут на 70% быстрее справляться с фоновыми задачами.

Что еще более интересно, так это то, что контроллер, который решает, какие ядра получают какие задачи, теперь позволяет всем шести ядрам работать над одной и той же задачей, обеспечивая 70-процентную скорость многопоточных рабочих нагрузок.

С точки зрения производительности графики, система GPU стал 30% быстрее, чем в прошлом году, потребляя половину мощности при работе с той же скоростью, что и A10 Fusion. Это впечатляет и теоретически поможет увеличить время автономной работы iPhone во время игр с требовательной графикой.

A11 Bionic включает в себя более быстрый процессор сигналов изображения (ISP) для лучшей производительности камеры, лучшей обработки пикселей и лучшего снижения шума на итоговых снимках и видео. Также, по словам Apple, ISP теперь быстрее обрабатывает изображения с двойных камер iPhone 8 Plus и iPhone X.

Выводы

Будет интересно узнать, сможет ли Apple серьезно улучшить время автономной работы, сокращая количество задач для выполнения на более мощных ядрах? Многие пользователи жаловались на неутешительное время автономной работы iPhone 7, возможно, с приходом iPhone 8 и процессора A11 Bionic все измениться.

12 сентября Apple провела крупную презентацию, в ходе которой представила Apple Watch Series 3, Apple TV 4K, iPhone 8 и 8 Plus, а также iPhone X. Все три новых айфона 2017 года вышли на новом процессоре Apple A11 Bionic, о котором мы просто обязаны рассказать подробно и во всех красках. Почему он так крут, что стоит ждать от новых смартфонов в плане производительности, и что могут противопоставить ему конкуренты на рынке мобильных процессоров.

Apple A11 Bionic характеристики

Название: Apple A11 Bionic
6-ядерный процессор: 2 производительных ядра Monsoon + 4 энергоэффективных ядра Mistral
Максимальная частота - 2,4ГГц
Независимая работа каждого ядра!
Техпроцесс 10нм FinFET TSMC
4.3 млрд.транзисторов
Графический сопроцессор (GPU) собственной разработки, 3 ядра
ISP собственной разработки
Поддержка беспроводной зарядки по стандарту Qi

Apple A11 сколько ядер и какая производительность

В новом чипе Apple A11 был применён ряд новых технологий, напрямую повлиявший на производительность процессора и устройств на нём. Сконцентрируемся на трёх из них:

Apple A11 техпроцесс 10нм

A11 выполнен по современным проектным нормам 10нм. Производством занималась Тайваньская TSMC, как и в прошлый раз. До TSMC чипы Apple собирали на микропроцессорных заводах Самсунга, но в прошлом году произошло переключение. Решение политическое, так как Самсунг является основным конкурентом Apple на большинстве рынков. Благодаря переходу на более тонкий техпроцесс в новом чипе Apple уместилось рекордное количество транзисторов - 4,3 миллиарда! В прошлогоднем iPhone 7 установлен чип Apple A10, так там всего 3,3 миллиарда транзисторов: прирост 30%! Количество транзисторов у конкурентных решений (например, Snapdragon 835) не разглашается, так что можно предположить, что их там реально меньше, а то бы Куалком не преминул бы блеснуть числом.

Apple A11 - шестиядерный

У Apple A11 свой графический сопроцессор GPU

Apple на этот раз пошла дальше в кастомизации своего чипа и теперь разрабатывает самостоятельно все его элементы, включая и графический сопроцессор. Ранее Apple была вынуждена использовать графику сторонних производителей, выбирая решения от PowerVR и подгоняя её под свои нужды. В 2017 году настал чёрный день для PowerVR: яблоко отказалось от их услуг, разработав собственный GPU, который на 30% быстрее, чем PowerVR GT7X, использовавшегося в Apple A10. Если же он будет работать с тем же уровнем производительности, что графика прошлого поколения, то будет тратить в два раза меньше энергии на это. Графический чип пока не обзавёлся громким именем, но известно, что у него всего три ядра и, судя по всему, здесь тоже имеет место техпроцесс 10нм, иначе откуда же появиться такой впечатляющей производительности?

Зачем айфону крутой процессор?

Да, Apple A11 - это очень крутой процессор не только в сравнении с текущими топовыми решениями других производителей, но и с тем, что они собираются показать в следующем году. Apple уловила тенденцию и нашла способ эффективно эксплуатировать потребности своих потребителей: надо больше FPS в играх, надо больше баллов в антуту, надо поддерживать не только VR, но и AR (дополненную реальность) в реальном времени. И чтобы это всё хорошо работало, нужно иметь запас производительности и возможность разгоняться когда это надо. Помимо общей высокой производительности Apple внедрила в новый чип ещё несколько краеугольных технологий, без которых концепция яблочной экосреды была бы неполной. Вот о чём я говорю:

Можно, конечно, поспорить, что элементы машинного обучения уже используют процессоры Samsung Exynos последнего поколения, что KIRIN 970, который выйдет в конце года, будет более ИИ-ориентированным, чем предшественники, но это всё отдельные элементы. Apple же не только постулировала поддержку технологии, но и показала её реальное применение в системе Face ID.

Если вы не заметили в ходе презентации, то обратите внимание: у новых iPhone 8 и iPhone X нет Touch ID. Вам некуда будет приложить палец, чтобы разблокировать айфон: эту функцию полностью взяла на себя Face ID - технология распознавания лиц с точностью 1000000 к 1. А машинное обучение здесь нужно для того, чтобы узнавать вас и в здравии и в болезни, и зимой в шапке и летом в солнечных очках, и даже пьяным в стельку с закрытыми глазами. Смартфон будет ежедневно учиться и адаптироваться к переменам в лице его хозяина. Это было бы невозможно без машинного обучения!

На базе этой технологии также работают и такие развлекухи, как Animoji (анимоджи), но о них мы расскажем в другой статье.

2. Кастомный ISP от Apple. Это ещё один сопроцессор в составе сложного чипа, отвечающий за обработку фото и видео в режиме реального времени. Новая версия ISP в чипе A11 позволяет накладывать эффекты на снимаемое фото и настолько чётко распределять фон и объект, что в ряде случаев позволяет вовсе исключить фон из фотографии! Из заявленных фишек также:

Faster Low-light autofocus - ускоренная работа автофокуса при недостатке освещения
Improved pixel processor - улучшенный пиксельный процессор (для обработки изображения попиксельно)
Hardware multiband noise reduction - хардовый многоканальный шумодав (фотографы поймут) - технология, позволяющая уменьшать шумы на фотках в несколько потоков, причём на уровне железа, а не программно, что очень и очень ценно для хорошей фотографии

3. Беспроводная зарядка по протоколу Qi. Это уже далеко не новая технология, но вот Apple добралась до неё и, возможно, теперь она станет популярной. Заряжать смартфон, просто положив его на специальный кружок на столе - это удобно, но до сих пор имело ряд ограничений: скорость зарядки была очень маленькой, телефон нагревался при заряде и добить до 100% иногда бывало сложно из-за суммы этих двух факторов. Хочется надеяться, что Apple решила обозначенные проблемы и готова представить действительно рабочую беспроводную зарядку для айфона. Байка про отказ от разъёма USB в айфоне приобретает зловеще реальные очертания.

Apple A11 в сравнении с Apple A10 и A10X

Apple A10	Apple A10X	Apple A11
4 ядра, 2 Hurricane +2 Zephyr	6 ядер, 3 Hurricane + 3 Zephyr	6 ядер, 2 Monsoon + 4 Mistral
Частота до 2,34ГГц	Частота до 2,38ГГц	Частота до 2,4ГГц (уточняется)
Техпроцесс 16нм	Техпроцесс 16нм	Техпроцесс 10нм
GPU PowerVR GT7600 Plus MP6 (6 ядер)	GPU PowerVR GT7600 Plus MP12 (12 ядер)	Apple GPU (3 ядра)
Память LPDDR4 1600МГц	Память LPDDR4 1600МГц	Память LPDDR4 1600МГц
Тест антуту 181900 баллов	Антуту 236317 баллов	Тест антуту 240000 баллов (уточняется)
Тест GeekBench 4 3500/5900 баллов	Тест GeekBench 4 3900/9400 баллов	Тест GeekBench 4 4400/9900 (уточняется)
Выход сентябрь 2016	Выход июнь 2017	Выход сентябрь 2017
Устройства: iPhone 7, iPhone 7 Plus	iPad Pro 10.5", iPad Pro 12.9" (2017), Apple TV 4K	Устройства: iPhone 8, iPhone 8 Plus, iPhone X

Как можно увидеть из сравнения, рабочие частоты чипов не меняются, а основные перемены происходят в архитектуре процессоров, в количестве и особенностях ядер, в техпроцессе и в применяемых графических подсистемах. И при этом показатели тестов значительно отличаются. А это в который раз говорит о том, что частота процессора уже давно мало что значит и для определения действительной мощности и крутизны устройства нужно лезть глубже под капот.

Читайте также: