Микропроцессор Apple A11 Bionic: технические характеристики, плюсы, где используется?

Сравнение характеристик

Архитектура

Как видно с таблицы, оба чипсета имеют 64-битную архитектуру и 4 вычислительные ядра в своем составе. Такая конструкция была создана ARM, она называется big.LITTLE Heterogeneous Multi-Processing (HMP) и означает, что не все ядра в кластере равны между собой. У Snapdragon 821 два ядра работают на частоте 2.4 ГГц на ядро и два — на 2.0 ГГц. У чипа от Apple применяется такая же конструкция, максимальная тактовая частота процессора достигает отметки 2.34 ГГц на ядро.

Это сделано с той целью, чтобы процессор мог выдавать максимальную производительно в тяжелых приложениях, а в слабеньких процессах максимально сохранять заряд батареи. Apple A10 Fusion — первый 4-ядерный процессор от компании из Купертино, который построен на базе архитектуры big.LITTLE.

Искусственный интеллект

Когда дело доходит до Искусственного интеллекта, Apple A11 Bionic сочетает в себе как нейронные сети, так и машинное обучение. Это означает, что вместо явного программирования чипа о том, как воспринимать данные, Machine Learning позволяет устройству читать и учиться на данных.

Например, эти данные используются для разблокировки смартфона с помощью лица (Face ID), распознавания образов, голоса и речи или при передаче информации о лице в анимацию.

Фактически, эту возможность можно даже распространить на раздел со здоровьем, проанализировав Apple Watches при определении состояния сердца.

Qualcomm не новичок в обработке AI. Snapdragon 845 – платформа для мобильных AI третьего поколения. Разница между двумя чипами заключается в том, как они используют возможности Искусственного интеллекта для выполнения работы.

Qualcomm фокусируется на оптимизации ядра, что означает, что процессор сможет выбрать, какое ядро ​​он будет использовать для конкретной работы. Это будет в основном зависеть от того, какой тип мощности необходим для выполнения поставленной задачи.

Интересный факт: Snapdragon 845 выполняет задачи в 3 раза быстрее.

Если мы говорим о числах, Snapdragon 845 выполняет задачи в 3 раза быстрее, чем его «старшие братья». В целом, эти возможности превращаются в лучшую систему распознавания голоса, отличные функции камеры, более продолжительное время автономной работы.

Разница между двумя ведущими чипами 2020 года с точки зрения AI в конечном итоге заключается в том, как они могут быстро работать, сохраняя при этом энергоэффективность.

Графика и LTE модем

Что касается графики, оба чипсета использую свою собственную графическую систему. У Qualcomm Snapdragon 821 — это Adreno 530 GPU с тактовой частотой 650 МГц. Apple ранее использовала графику PoweVR GPU от компании Imagination Technologies. Но с процессором 10 Fusion она перешла на графический чип собственной разработки на 6 ядер. Официального названия у графики Apple до сих пор нет.

Snapdragon 821 поддерживает OpenGL ES 3.2 и Vulkan 1.0, в то время, как A10 Fusion — OpenGL ES 3.0 и Metal API (собственную разработку Apple). Еще одним различием между чипсетами является поддержка быстрой зарядки Quick Charge 3.0 в SD 821 и ее отсутствие в Apple. Также SoC Snapdragon 821 имеет встроенный на кристалле модем X12 LTE, в то время, как Apple A10 не имеет встроенного LTE модема и использует стороннее решение на отдельном чипе.

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.

Производительность

Процессор Snapdragon 821 можно посчтитеть более производительным, так как для сравнительно одинаковой архитектуры и частоты, он построен на меньшем технологическом процессе (14 нм против 16 нм). Также это положительно скажется на меньшем потреблении энергии. Но в популярных бенчмарках, вроде AnTuTu, Geekbench и Basemark OS III, Apple A10 Fusion набирает большее количество баллов, чем SoC от Qualcomm.

Стоит отметить, что производительность будет еще разниться от устройства к устройству, ведь производители используют разную степень оптимизации железа и софта, а также разный «обвес» процессора: оперативная и флеш-память и прочее.

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.

Детальные результаты в бенчмарке AnTuTu

В AnTuTu разница между производительностью чипов — всего 6%, а вот в одноядерном тесте Geekbech разница составила 126% в пользу Apple. В AnTuTu чип Snapdragon 821 показал себя лучше, только в 3D тесте и набрал 56890 баллов, где A10 Fusion получил всего 44996 баллов.

Результаты тестирования

Тесты проводились в популярном бенчмарке AnTuTu. Первым тестирование проходил чип от компании Apple. Результаты его оказались вполне ожидаемыми для процессора такого класса.

Результаты для A10 Fusion

Вторым тестировался Qualcomm Snapdragon 845. И его результаты тоже оказались вполне ожидаемыми. В грязь лицом он точно не ударил.

Результаты для SD 845

По вышеприведенным диаграммам становится понятно, что «дракон» в несколько раз мощнее чипа от Apple.

Потребление энергии

Сравнение проводилось на смартфонах Apple iPhone 7 и Google Pixel. Как видно со слайда, в 3D играх iPhone 7 показал себя лучше и его батарея сохранила больше заряда, чем аккумулятор Google Pixel. При этом, во время просмотра видео на смартфонах, Pixel от Google на Snapdragon 821 выдал результат немного лучше, чем у Apple. Из этого можно сделать выводы, что если процессор SD 821 отлично справляется с тяжелыми играми в плане производительности, то это все-же не лушчее решение для игр в плане автономности.

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