Что такое бионик в айфоне
Как устроен A13 Bionic
Обойти по производительности Snapdragon 855 и Kirin 980 Apple удалось еще с предыдущим чипом, A12 Bionic. A13 Bionic, установленный в iPhone 11, закрепил результат и улучшил энергоэффективность. Новые айфоны могут проработать на 1–5 часов дольше, чем модели из предыдущего поколения.
A13 Bionic состоит из 8,5 миллиарда транзисторов и изготовлен по техпроцессу 7 нм. У него два высокопроизводительных ядра, 4 более слабых «ядра эффективности» для стандартных задач, 4 графических и 8 ядер Neural Engine.
Процессор расходует на 20 % меньше энергии, чем A12 Bionic и при этом на 20 % быстрее предшественника. Некоторые компоненты тратят на 40 % заряда, чем у A12 Bionic.
Экономии заряда удалось добиться благодаря современному техпроцессу и распределению задач между ядрами. Основную нагрузку берут на себя 4 ядра послабее, не требующие много энергии, а более мощные включаются только при необходимости.
Apple A11 Bionic: Это магия?
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.
Почему процессор в iPhone 13 такой медленный?
Apple A15 — самый быстрый чип для смартфонов и легких планшетов в мире. Он в полтора раза быстрее, чем самый быстрый чип конкурентов. Он быстрее, чем предыдущий A-чип компании. Я бы не сказал, что ненамного, но меньше, чем мы привыкли в последние годы. Кстати, а что сравнивается? Производительность центрального процессора чипов. Она избыточна. В обзорах новых iPhone год за годом отмечают: производительность выросла, но её рост не ощущается. Производительность пригодится через несколько лет, когда нагрузка на iPhone увеличится в разы. Стоит ли тратить столько сил и средств на эту гонку? Не лучше ли их потратить на решение других задач? Лидерство в гонке центральных процессоров поддерживать нужно, но не более того. Есть и другие задачи, которые гораздо важней.
Процессор A15 оказался быстрее A14, но ненамного
Публикации в СМИ о кадровом голоде в процессорном подразделении Apple причинили компании вред. Нет, даже если из-за них кто-то и передумал покупать iPhone 13, их все равно заказывают больше, чем год назад. В кадровых службах компании аврал. Слишком много желающих применить свой талант в подразделении микроэлектроники Apple. Их всегда было много, сейчас их много как никогда.
По словам бывшего сотрудника этого подразделения, недавно покинувшего Apple, с разработкой чипов в Apple все в порядке. Одновременный уход из компании большого числа инженеров и технических менеджеров был тяжелым ударом и привел к кризису, который был достаточно быстро преодолен. Ни одного секрета он не выдал, но предпочел сохранить анонимность.
Отличия процессора A15 от A14
Apple намеренно не стала сравнивать A15 и A14, сопоставив новый чип с чипами конкурентов
На первый взгляд, Apple A15 Bionic, почти один в один такой же, как его предшественник. Центральный процессор в обоих 6-ядерный. Как и в A14: в A15 два производительных ядра (Avalanche, “лавина”) и четыре энергоэффективных (Blizzard, “пурга”). Практически те же периферийные модули. Информации о большинстве из них у нас нет, что в них изменилось, мы не знаем. Нейронный процессор (NPU), как и прежде, 16-ядерный.
Мы даже не знаем, производятся ли Apple A15 по той же 5-нм технологии N5 что и Apple A14, или все-таки по улучшенной N5P. Про графический процессор в Apple A15 поговорим чуть позже, с ним посложнее, чем обычно. В Apple A15 15 триллионов транзисторов, в Apple A14 их 11,8 триллиона. Производительность “такого же 16-ядерного нейронного процессора как в Apple A14” в Apple A15 – 15,8 триллионов операций в секунду. У Apple A14 она почти в полтора раза меньше – 11 триллионов операций в секунду.
Чем отличается iPhone 13 и iPhone 13 Pro
A15 BIonic в iPhone 13 и iPad mini 6 — не один и тот же
Apple A15 существует, как минимум, в двух вариантах. Возможно, даже в трех. В iPhone 13 применяется чип с 4-ядерным графическим процессором (GPU), а в iPhone 13 Pro и в iPad mini 6 – с 5-ядерным. В iPhone 13 и iPhone 13 Pro тактовая частота центрального процессора (его производительных ядер) – 3,23 ГГц, а в iPad mini 6 она снижена до 2,99 ГГц. Зачем? Предположений много но ни одно из них не кажется правдоподобным. Apple A15 c 4-ядерным GPU и Apple A15 c 5-ядерным GPU – это разные варианты, без каких-либо сомнений. Что-то похожее, по словам Марка Гурмана из Bloomberg, будет и в мощных M-чипах (M1X?) которые должна быть представлены этой осенью.
Обзор iPhone 13: качество фото, дисплей, отличия от iPhone 12 и другое
Некоторые эксперты уверены? что Apple A15 c 5-ядерным GPU и пониженной тактовой частотой центрального процессора – это отдельный вариант чипа. Мне так не кажется. Целый ряд параметров чипов Apple настраивается извне. Это один из способов оптимизации чипа для работы с конкретным устройством. Было бы интересно почитать описание этих настроек и узнать пределы регулировок, но увы – это одна из тайн Apple. Известно? что можно управлять тактовой частотой центрального процессора. Снизить её с 3,23 ГГц до 2,99 ГГц, скорее всего, несложно. Я уверен что “третий вариант” — это обычный чип с 5-ядерным GPU с пониженной тактовой частотой.
Сравнение Apple A15 и Apple A14
Бенчмарк, как ни странно, лучше всего демонстрирует реальный прирост производительности нового процессора
Для сравнения я использую результаты? полученные в Geekbench 5 и Geekbench GPU. Это усредненные данные нескольких серий тестов, что делает их более объективными. В тестах производительности одного (производительного) ядра iPhone 12 набрал 1 591 балл, iPhone 13 – 1 721 балл. В тестах многоядерной производительности Phone 12 набрал 3 993 балла, iPhone 13 – 4 929 баллов. В тестах производительности машинного обучения iPhone 12 набрал 884 балла, iPhone 13 – 924.
В Geekbench Compute GPU, в среднем, все модели iPhone 12 набрали 9 468 баллов, iPhone 13 с 4-ядерным графическим процессором набрал 10 716 баллов, а iPhone 13 Pro с 5-ядерным графическим процессором – 14 490. Без информации о производительности iPhone mini 6-го поколения сравнение было бы неполным. Mac mini 6 в тестах производительности одного ядра набрал 1 587 баллов (чуть меньше чем iPhone 12), в тестах многоядерной производительности – 4092 балла (чуть больше чем iPhone 12), а в Geekbench Compute GPU – 13 430 баллов.
Apple A14 Bionic – все о первом в мире 5 нм процессоре с 5G
Было опубликовано 5 ноября 2020 года
Обновлено 8 декабря 2021 года
Apple A14 Bionic – ARM-система на кристалле (SoC), разработан Apple и изготовлен TSMC впервые по 5 нм техпроцессу. Cочетает в себе процессоры Firestorm и Icestorm с графическим процессором Apple GPU.
Впервые появился в iPad Air 4 – го поколения и iPhone 12 Mini, 12, 12 Pro и 12 Pro Max.
В Apple A14 Bionic установлено два высокопроизводительных ядра и четыре менее мощных ядра, которые на 16% быстрее чем в Apple A13 и на 40% быстрее Apple A12. Графика по утверждению компании на 8% мощнее.
О процессоре
Чип A14 изготовлен TSMC впервые в мире используя для ARM 5 нм техпроцесс. Содержит 11,8 миллиардов транзисторов, что больше на 40%, чем в A13 ( 8,5 млрд ). Поддерживает ARMv8.5 набор инструкций, что положительно влияет на безопасность.
Помимо уменьшенного техпроцесса до рекордных размеров, Apple также впервые внедрила технологию 5G, что дает более высокую пропускную способность, меньшее время задержки, скорость интернета до 2 Гбит/с, и уменьшенный расход энергии.
О ядрах CPU
Очередная система на кристалле от Apple оснащена 6-ю ядрами, двумя высокопроизводительными ядрами, работающими на частоте 3,1 ГГц под названием Firestorm и четырьмя энергоэффективными ядрами под названием Icestorm работающими на частоте 1,8 ГГц.
Основана работа ядер на технологии big.LITTLE – это технология объединия в одном кристале двух типов ARM-ядер.
Четыре ядра Icestorm предназначены для обычных задач и основаны на доработанных компанией быстрых ядрах от Apple A6. Оставшиеся два ядра необходимы для более сложных задач, где необходима максимальная мощь.
Apple A14 Bionic
Одновременно активны при необходимости могут быть все шесть ядер.
О ядрах GPU
В A14 встроен разработанный компанией Apple четырехъядерный графический процессор с производительностью графики на 8% быстрее, чем Apple A13 и на 30%, чем в Apple A12.
О графике больше особо ничего неизвестно.
О сопроцессоре
SoC Apple A14 Bionic содержит как и ранее сопроцессор движения Apple M14, он необходим для сбора данных датчиков со встроенных акселерометров, гироскопов и компасов и помощи основному процессору.
Рейтинг Antutu
Apple A14 Bionic в рейтинге Antutu набирает около 575.000 баллов. Для сравнения A13 набирает примерно в среднем 515.000 условных единиц.
Neural Engine
Apple A14 Bionic включает обновленное поколение нейронных сетей, которое Apple называет «Neural Engine 4 – го поколения«.
Данное поколение имеет 16 ядер, что в два раза больше, чем ранее. Это должно сильно повлиять на производительность в задачах с применением искусственного интеллекта. Кроме того, в нем есть ускорители, как и в A13, которые обозначаются как блоки AMX.
Нейронный процессор умеет выполнять до 11 триллионов операций за 1 секунду, что по утверждениям Apple на 80% быстрее.
Сторонние приложения имеют доступ к Neural Engine.
Поддержка
Начало поддержки iOS — iOS 14.1. Обновления программного обеспечения для систем, использующих этот чип продолжается до сих пор. Производство продолжается с 2020 года по настоящее время.
Технические характеристики
Базовая частота – 2x 3,1 ГГц ( Firestorm ) + 4x 1,8 ГГц ( Icestorm )
Количество ядер – 6
Модель ускорителя – Apple GPU
Количество ядер – 4
Тип оперативной памяти – LP-DDR4X 2133 МГц
Количество оперативной памяти – 6 ГБ
Прочее
Технологический процесс – 5 нм
Количество транзисторов – 11,8 млрд
Набор инструкций – ARMv8.5-A
Площадь кристалла – 88 мм^2
Версия Bluetooth – 5.0
Версия Wi-Fi – 6
Поддержка 5G – есть
Apple подробно рассказала о своем 5-нм чипсете A14 Bionic
В ходе вчерашней презентации компания Apple подробно рассказала о своем новом 5-нм чипсете A14 Bionic.
A14 Bionic оснащен 11,8 миллиардами транзисторов. Это на 40% больше, чем у чипа A13 Bionic (8,5 миллиардов). По словам купертиновцев, это позволит не только увеличить производительность, но и повысит энергоэффективность.
A14 Bionic получит 6-ядерный процессор, состоящий из двух высокопроизводительных ядер и четырех энергоэффективных. Графическая система тут 4-ядерная.
Чипсет может похвастаться 16-ядерным нейронным сопроцессором Neural Engine. Он умеет выполнять до 11 триллионов операций за 1 секунду. Заявлена также феноменальная скорость при операциях машинного обучения.
Почему-то Apple предпочла сравнить свой новый чип A14 не с прошлогодним A13, а с A12, представленным в 2018 году. iPad Air 4-го поколения, благодаря новой SoC, примерно на 40% быстрее модели с A12 внутри. Ожидаем такого же прироста производительности и в новых айфонах 12-ой серии по сравнению с iPhone XR, iPhone XS и XS Max.
Что касается модельного ряда iPhone 11, то тут скачок будет уже не таким ощутимым — учитывая примерно 20% преимущество A13 Bionic над A12 Bionic, мы ждем роста на 17% (центральный процессор) и 8% (графика).