Анонсирована следующая версия архитектуры для встроенных микропроцессоров ARM 11. В компании ARM утверждают, что благодаря ей удастся добиться улучшения качества воспроизведения аудио и видео различными портативными коммуникационными устройствами.
Новое семейство процессоров предназначено отчасти для нового класса PDA и смарт-телефонов, которые позволяют посылать и получать небольшие аудио- и видеоклипы, выполнять другие виды приложений обработки данных. Они, как предполагается, смогут найти применение в цифровых камерах, сетевых устройствах наподобие коммутаторов и маршрутизаторов и в автомобилестроении, где будут применяться в тормозных системах с антиблокировкой.
Английская компания ARM сама не производит процессоры, а лицензирует свою архитектуру таким корпорациям, как Motorola, Texas Instruments и Intel, которые воплощает дизайн ARM «в кремнии». ARM планирует закончить первые процессорные архитектуры на базе ARM 11 к четвертому кварталу, а соответствующие процессоры, как сообщил Эрик Шорн, менеджер ARM по продуктам, должны появиться во втором квартале 2003 года.
ARM 11 — это первое семейство процессоров, где использована шестая версия архитектуры системы команд ARM, обнародованная в октябре 2001 года. Она предусматривает применение более длинных, 8-стадийных конвейеров, которые должны увеличить первоначальную тактовую частоту до 500 МГц. В нее также входят новые процессорные команды, сокращающие время кодирования и декодирования музыкальных файлов в формате MP3 и видеоклипов в формате MPEG 4.
Площадь ядра процессоров архитектуры ARM 11 не превысит 7 кв. миллиметров; уровень потребления энергии составит менее 0,4 мВт в расчете на мегагерц. Он будет изготавливаться по 0,13-микронной технологии. Такие процессоры рассчитаны на работу операционных систем Microsoft Pocket PC, Palm OS, Symbian OS и Linux.
ARM объявила о разработке новой архитектуры на конференции Embedded Processor Forum, состоявшейся в начале мая в Сан-Хосе. Там же компания MIPS Technologies, один из главных конкурентов ARM, анонсировала новое 32-разрядное процессорное ядро для таких потребительских устройств, как телевизионные приставки и карманные компьютеры, а также для сетевого оборудования и других встроенных систем.
Ядро MIPS32 M4K призвано упростить интеграцию двух процессоров в одном кристалле, что все чаще делают разработчики сетевых систем хранения, домашних шлюзов и других устройств, стремясь увеличить скорость передаче данных. Ядро, как правило, поддерживает тактовую частоту не менее 300 МГц и потребляет всего 0,1 мВт в пересчете на мегагерц. Оно также производится по 0,13-микронной технологии. Приобрести лицензию на MIPS32 M4K можно уже сейчас, а массовое производство начнется в третьем квартале.
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.
Содержание
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.
Почему A11 получил приставку Bionic в названии? В большей степени это всего лишь маркетинговый ход, который намекает на то, что процессор стал более «человечным», но доля правды в названии все же есть. Этот чип помогает ускорить распознавание изображений, в том числе биометрию. Apple говорит, что это «самый мощный и самый умный чип в смартфоне», тонко намекая, что Qualcomm Snapdragon 835 сдает позиции.
Сколько ядер у A11 Bionic и как они работают
Во-первых, A11 Bionic — это шестиядерный процессор. В конструкции чипа есть 4 «высокоэффективных ядра» для подведенных задач и 2 мощных для тяжелых приложений и обработки 4K видео с высоким фреймрейтом. Эти ядра объеденные в 2 вычислительные кластера, а архитектура процессора похожа на big. LITTLE от компании ARM. В процессоре применяются гетерогенные вычисления, что позволяет устройствам работать эффективно с ядрами разной мощности.
- 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
Модель Big.LITTLE не уникальна для дизайна чипов Apple, ведь такие процессоры как Samsung Exynos 8895, MediaTek X30 и Qualcomm Snapdragon 835, уже давно используют подобную архитектуру. Но вот что нового в A11 Bionic — так это удвоение количества ядер с более низкой мощностью, чего еще никто до Apple не делал.
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.
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.
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 %.
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.
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 . 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.
Процессор А10 со знаковой припиской Fusion – первый мобильный процессор от Apple, где впервые была использована экономная, но при этом высокопроизводительная архитектура на базе двух «прожорливых» и производительных ядер в паре с еще двумя экономными ядрами.
Это позволяет не только поднять производительность смартфона или планшета, но и при этом увеличить время его автономной работы, переключая нагрузку на небольшие, энергоэффективные ядра во время простоя или спящего режима гаджета.
Эти изменения позволили сделать наиболее значимый прорыв как в энергоэффективности, так и в производительности микропроцессоров со времен появления 64-битной архитектуры.
Главные особенности А10
- Увеличения количества физический ядер на две штуки.
- Сохранении старого 16-нанометрового техпроцесса производства.
- Более крупный размер кристалла А10 по сравнению с А9.
Фото: Сравнение Apple A10 характеристик и параметров других микропроцессоров.
Отказ от перехода на 14 нанометров, скорее всего, был связан с большими объемами производства, которое было бы слишком усложнено переходом на более свежую технологию. Однако сохранение накатанной схемы производства дало возможность компании больше уделить времени на оптимизацию, причем как готовых продуктов, так и самого чипа и его архитектуры.
Производительность А10
Вот тут Apple сделала большой скачек вперед по сравнению с А9. Сорокапроцентный скачек производительности по сравнению с предшественником поражает.
Конечно, добиться этого удалось по большей мере добавлением еще двух физических ядер процессора, но и улучшенная архитектура, а также более высокие частоты (на четверть выше предшественника) внесли свою значительную лепту.
К слову, значительное увеличение частоты ядер (до 2.33 гигагерца) при таком же техпроцессе стало возможным из-за повышения напряжения на чип и улучшенной системы теплоотвода.
Два ядра хорошо, а четыре лучше
Вместе с добавлением двух дополнительных ядер была добавлена:
- Система изменения частоты и напряжения в реальном времени, причем, с отключением как целых ядер, так и отдельных вычислительных блоков. Это дало много гибкости как в энергопотреблении, так и в производительности процессора;
- В iPhone 7 был добавлен новый контроллер, позволяющий более эффективно распределять нагрузку между ядрами или загружать только некоторые из них
- Была создана специальная схема деления кэш-памяти процессора на каждое из ядер, что позволяет, когда это необходимо, отдельному ядру решать задачи самостоятельно, не обращаясь при этом к кэш-памяти других ядер
- Ну, и конечно был увеличен в два раза размер третьего уровня кэша памяти процессора с 4 до 8 мегабайт.
Графика в процессоре Apple А10x
Графическая подсистема, как и раньше, с чипом класса А9 основана на шестикластерной разработке, но при этом производительность в А10 по сравнению с его предшественником выросла на целых 50%.
Такой результат, по видимому, был достигнут путем программной и архитектурной оптимизации, и, конечно же, ввиду собственного интерфейса программирования для сложных приложений. Это значительно облегчило оптимизацию программного обеспечения, и, как следствие, повысило производительность.
Устройства с А10 на борту
iPhone 7 и iPhone 7 Plus
Очень похожие дизайном на своего предшественника, но при этом во многом благодаря Apple А10 Fusion процессору более производительные смартфоны, которые даже в 2019 году справляются на отлично с большинством приложений и мобильных игр.
Единственный значительный минус семерки, по сравнению с Plus версией – урезанный с трех до двух гигабайт объем оперативной памяти.
iPad 6 (2018)
Недорогой, бюджетный планшет, который действительно позиционирует себя как планшет. Ведь если взять тот же ультрасовременный iPad 10,5 того же (2018) года выпуска, который намного более мощнее – он может заменить собой ноутбук или даже ПК.
Однако не так уж и много людей, которые готовы полностью отказаться от ПК в пользу планшета. Зато людей, которым нужен сравнительно недорогой и производительный девайс для дороги, на котором можно почитать книжку или посмотреть фильм — более чем предостаточно.
Вот для них iPad 2018 подойдет лучше всего. Особенно если учесть, что время его автономной работы благодаря Apple A10 достигает 10 часов.
