Процессор apple a11 bionic

Процессор apple a11 bionic

Apple A11 (A11 Bionic chip) — система на кристалле компании Apple из серии Apple Ax. В состав системы входит 64-битный 6-ядерный ARM-микропроцессор 2017 года с архитектурой ARMv8-A. Изготавливается по 10-нанометровому FinFET техпроцессу CLN10FF контрактным производителем TSMC [1] . Содержит 4,3 млрд транзисторов [2] .

Содержание

Описание [ править | править код ]

Основные блоки A11 Bionic — это вычислительные и графические ядра: чип содержит два производительных крупных вычислительных ядра и четыре энергоэффективных малых вычислительных ядра. По сравнению с Apple A10 место расположения основных блоков не изменилось и весовые доли основных блоков также не изменились: вычислительные ядра занимают 15 % кристалла A11 Bionic, а графические — 20 %, SRAM — 8 %.

Тип упаковки, в которой собран A11 Bionic, может относиться к фирменной упаковке package-on-package компании TSMC или InFo-PoP, и аналогичным образом упакован процессор A10. В качестве микросхемы памяти в составе микросборки используются 3-гигабайтовые чипы LPDDR4 компании Micron, а в некоторых случаях — компании Samsung [3] [4] .

A11 Bionic стал потреблять меньше электроэнергии, чем Apple A10, несмотря на то, что высокопроизводительные ядра теперь на 25 % мощнее и энергоэффективнее на 70 % [5] .

Neural Engine [ править | править код ]

Отличительной особенностью чипов A11 Bionic стало появление в составе данного чипа нейронного процессора Neural Engine [6] .

Применение [ править | править код ]

Устройства, использующие Apple A11 [7] :

В сентябре 2017 года, как обычно, Apple представила публике очередную систему-на-чипе, безнадежно проигрывающую в войне спецификаций, непостижимым образом приходящую первой к финишу, оставляя позади победителей в этой войне. Интересный стиль. Слово “Bionic” в названии SoC появилось неспроста. На кристалле теперь размещался еще один процессор, который маркетинг Apple назвала “нейронным движком” (Neural Engine), основан на нейронных сетях, которым еще лет 20 назад пророчили лидирующую роль в вычислительной технике, и освобождает центральный процессор от забот о машинном обучении и прочих проявлениях искусственного интеллекта в нескольких предметных областях. Для сторонних разработчиков NPU был недоступен.

Группу машинного обучения и искусственного интеллекта в Apple с 2016 года возглавляет Руслан Салахутдинов, выходец из Российской Федерации. Один из ведущих ученых в этой непростой и перспективной области. Разработка NPU (Neural Processing Unit, нейронный процессор) в Apple началась еще в 2014 или 2015 году. Это совместная разработка группы машинного обучения и искусственного интеллекта и группы микроэлектроники. В секунду NPU выполняет 600 миллиардов операций, и это было только начало.

Площадь кристалла Apple A11 Bionic (87,7 мм2) почти в полтора раза меньше чем площадь Apple A10 Fusion (125,0 мм2). NPU занимает на кристалле всего 1,83 мм2. Меньше чем ядро “с высокой производительностью” (2,68 мм2) и больше чем энергосберегающее ядро (0,53 мм2). И на этих 1,83 мм2 выполняется до 600 миллиардов операций в секунду?

Это продолжение серии про чипы разработанные Apple. Предыдущие части здесь.

Apple A11 Bionic и PoP

Apple A11 Bionic производился TSMC по технологии 10 нм FinFET (процесс CLN10FF), всего на чипе было 4,3 миллиарда транзисторов. На кристалле размещались 6-ядерный CPU, 3-ядерный GPU собственной “яблочной” разработки, уже упоминавшийся NPU, процессор обработки изображений (ISP) нового поколения, сопроцессор M11 и много разных других интересных вещей. Тот самый “Секретный Анклав”, обеспечивающий безопасность данных и целостность устройства. Он же превращает телефон в кирпич, при неудачном взломе.

SoC, вместе с оперативной памятью (2 или 3 Гигабайта LPDDR4X, в разных устройствах), объединялся в одном корпусе (PoP), по технологии TSMC InFO. Технология InFO для TSMC была предметом заслуженной гордости. Apple очень повезло с партнерами. LPDDR4X – это вариант LPDDR4 с уменьшенным раза в два энергопотреблением. Apple использовала чипы памяти от Samsung и Micron. В приобретенном iPhone с Apple A11 Bionic могли оказаться любые из них. Лотерея, на этот раз беспроигрышная. Проблем с чипами памяти не было.

CPU состоял из двух силовых ядер Monsoon (“муссон”) и четырех экономичных Mistral. Все ядра могли работать одновременно. Apple реализовала это далеко не первой в индустрии, более того, в 2017 технологию Fusion уже считали устаревшей, во всех её формах, и ей на смену уже шла новая технология, DynamicIQ, вот только в отделении микроэлектроники Apple спешить не любили, тщательно все обдумывая и просчитывая, в итоге применяя козырные приемы самыми последними, но вдумчиво и с поразительными результатами. Так было и на этот раз.

Тактовую частоту удалось достоверно определить только для ядер Monsoon. До 2,39 ГГц, в нормальных условиях. В неблагоприятных (при нагревании до температуры близкой к опасной) тактовая частота снижалась. Рабочая тактовая частота ядер Mistral достоверно неизвестна. Встречающиеся упоминания про 1,39 и про 1,57 ГГц почти наверняка не имеют отношения к действительности. Официально Apple сообщала о росте производительности, по сравнению с A10, на 25% (Monsoon), на 70% (Mistral). На 70% выросла эффективность контроллера производительности второго поколения. Этот контроллер оптимизировал взаимодействие ядер между собой, судя по результатам смартфонов использующих этот SoC в бенчмарках и в тестах из реальной жизни, у него это получалось неплохо.

Графический процессор в Apple A11 Bionic был свой, “яблочной” разработки. 3-ядерный, на 30% более производительный чем GPU в Apple A10 Fusion. В A9 и A10, отделение микроэлектроники все активнее вносило свои изменения в графические процессоры от PowerVR. В Apple A10 Fusion изменения были уже очень серьезными. И вот – свершилось. Внешне, под электронным микроскопом, “яблочный” GPU почти не отличался от прежнего. Эксперты даже насчитали в нем 6 ядер (кластеров, как их назвали в PowerVR), но едва ли Apple стала выдавать чужое за своё. И хозяин – барин. Если разработчик GPU заявляет о трех ядрах, значит их три. Шесть ядер было бы солиднее, но это не важно.

Достоинства собственного GPU очевидны: графический процессор был оптимизирован для работы с Metal 2. OpenCL и OpenGL поддерживались на приличном уровне, хоть и не самые свежие их версии. Радостные публикации в СМИ о том, что в Apple A11 Bionic все же нашлись недостатки Apple проигнорировала. У них были, как мы теперь знаем, совсем другие планы. 3-мерная производительность, игровые способности и все прочие важные для умного телефона элитного класса, естественно, поддерживались.

Гонки и выводы

В одной из статей, сравнивавших Apple A11 Bionic с Qualcomm Snapdragon 845, сначала сравнивались спецификации участников поединка. По всем сравниваемым параметрам Snapdragon или превосходил Bionic’а, или они были равны. Ядер больше (8 против 6), оперативная память у обоих противников LPDDR4X, но у Snapdragon её контроллер 2-канальный, более передовой DynamicIQ у Snapdragon вместо ассиметричного Fusion у A11, а результат – победил Apple A11 Bionic, с приличным отрывом. Вопреки всему.

Авторы пришли к выводу что гонки были нечестными: ядра ARM Corteх A75, используемый в Snapdragon 845 – универсальные, их эффективность зависит от особенностей смартфона в котором они применяются. А Apple A11 Bionic разработан специально для iPhone 8/8 Plus/X, и тщательно оптимизирован именно для них. Ну и – больше транзисторов на SoC, я бы к этим рассуждениям добавил яблочко на крышке SoC. Потому что именно так все и было задумано.

А эксперты, оценивая положение дел в процессорной индустрии, пришли к выводу что в победах Apple ничего удивительного нет. Отдел микроэлектроники Apple опережает всех конкурентов компании, как минимум, на два года. Только и всего. Ну не жулики?

Продолжение следует, а пока обсудить историю Apple вы можете в нашем Telegram-чате.

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 — 64 бита.

Количество ядер — 6.

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:

  1. Удвоенное количество энергоэффективных экономных ядер. В А10 их было 2, в А11 Бионик 4.
  2. Возможность использования как одного ядра ЦП отдельно, так и всех шести сразу.
  3. 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.

Фото: Обновлённые ядра CPU на общей площади кристалла A11

  1. 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.
  2. А11 процессор получил новый звуковой процессорный блок, что, по словам производителя, должно значительно повысить качество звука, более тщательно удалять шумы, искажения.
  3. 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;
  • Face ID;
  • виртуальной реальности;
  • портретной съемке;
  • для работы с Библиотекой Apple Кор.

Фото: Процессор обработки изображений в A11 Bionic

  1. 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.

Фото: Новый графический ускоритель от Apple в A11 Bionic

Применение А11 Bionic

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

Apple A11 Bionic
Центральный процессор
Производство 2017 года
Разработчик Apple Inc.
Производитель
Технология производства 10 (CLN10FF) [1] нм
Наборы инструкций A64, A32, T32
Микроархитектура

ARMv8-A-совместимая

Число ядер 6
L1-кэш На ядро: 64 KB для инструкций + 64 KB для данных
L2-кэш 8 MB общий для обоих ядер
Встроенный графический процессор Проприетарный Apple GPU (3 ядра)
Читайте также:  Перевести короткий номер в федеральный
Ссылка на основную публикацию
Программы для поиска транспорта
Грузы Широкие возможности фильтров позволяют найти точно подходящую для вашего транспорта загрузку. Несколько тысяч свежих предложений. Каждый сможет найти себе...
Программа для отформатировать флешку
Процесс форматирования флешки мало отличается от форматирования HDD или SSD-дисков. Далее мы рассмотрим лучшие программы для форматирования флешек (такие как...
Программа для оцифровки винила
Каталог продаваемых пластинок (49230) Минимальные аппаратные требования, или что надо иметь для оцифровки Компьютер со звуковой картой. Проигрыватель винила Корректор...
Программы для полной очистки жесткого диска
Подборка программ, которые помогут очистить жёсткий диск Windows компьютера и его съёмные устройства от ненужных файлов. Эти инструменты помогут найти...
Adblock detector