如何评价苹果A11处理器？

高通845该如何反击，才有可能追平A11，希望有专业人士来从专业角度回答，不要抖机灵

有关回应 · 2021-5-25 14:37:09

一般来说，苹果公司宣布推出新iPhone时，随之也会推出一款全新的系统级芯片，同往常一样，今年新推出的iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X都使用苹果自研发的A11仿生处理器。
苹果最新的SoC（芯片、处理器）与高通、三星、华为的最新产品都不可避免地进行比较，结果当然是苹果完胜。那么，为什么苹果的SoC似乎总是打败竞争对手？为什么Android的总是落于人后？
[h1]我们从苹果A11仿生处理器开始[/h1]
苹果芯片的设计和使用，都是源于ARM（公司）的64位架构的处理器，这意味着苹果与高通，三星，华为等厂商，均使用相同的RISC芯片架构。
但不同之处在于，苹果拥有ARM的架构许可证，允许它从头开始设计自己的芯片。苹果第一个64位ARM处理器是iPhone 5S中使用的A7芯片。拥有双核心，主频率为1.4 GHz，并采用四核PowerVR G6430 GPU（图形处理器）。
而苹果最新推出的A11芯片，拥有六核心，采用异构多处理（HMP）和自研发GPU。其中，六个内核由两个高性能内核（代号为Monsoon）和四个节能内核（代号为Mistral）组成，能同时用所有核心进行工作。比上一代A10分开工作的高性能核心集群和高效能核心集群更加出色。
苹果声称这两个高性能内核比A10内核快25％，而四个高效能核心比A10的节能核心快了70％。工艺方面，A11采用台积电的10纳米制造工艺，芯片包含43亿个晶体管。尺寸为89.23平方毫米，比A10小30％。
来自iPhone 8 Plus的跑分测试，该设备在Geekbench的单核测试中得分4260，在多核测试中得分为10221。
[h1]我们再来对照一下高通骁龙835[/h1]
苹果A11与高通骁龙835采用相同的制造工艺。A11是六核，而835是八核。A11仿生处理器可以在每个核心上进行进程调度，835也可以实现，而A10不能。尽管有着类似的规格，但是A11的单核Geekbench得分是高通骁龙835的两倍。
为什么？
这里有个前提，Geekbench不会测试SoC的其他部分。像DSP，ISP和任何与AI相关的功能，都将影响这些处理器设备的日常体验。但仅仅速度上，苹果A11更具毁灭性。
[h1]在这里需要来一段苹果和高通的竞争历史课[/h1]
目前可以肯定的是，苹果公司在2013年宣布推出64位A7芯片后，高通就追不上了。在那之前，苹果和高通都出货生产32位的ARMv7处理器，并应用在手机上。当时高通32位的骁龙800处理器还处于领先地位，与之配合的图像处理器Adreno 330命运也很好。
而当苹果公司突然宣布推出64位ARMv8芯片时，高通意识到危机，但是手上什么都没有。
相隔一年的2014年4月，高通推出了具有四个Cortex-A57内核和四个Cortex-A53内核的骁龙810，这是一款不完善的64位处理器。在同一年，苹果公司已经宣推出其第二代内置64位的A8处理器。
直到2015年3月，高通才宣布推出其第一代内置64位处理器，即骁龙820与其定制的Kryo CPU内核。同年9月，苹果推出第三代 64位处理器，即iPhone6S采用的A9，领先高通整整两个版本。
2016年，高通公司的产品再次迎来更新。源自ARM最新的CPU设计，高通量身定制开发出了Kryo 280 内核架构，也就是骁龙835处理器，采用四个Cortex-A73内核（具备调整功能）和四个Cortex-A53内核（具备调整功能）。发布时间拖到2016年冬季，意图对标苹果iPhone7的A10处理器。
然后就到了今年iPhone8的A11处理器了，与之对标的2018高通旗舰处理器还未出现。

[h1]苹果的CPU内核有什么不同？[/h1]一、虽然ARM自己在2012年10月份就公布了Cortex-A57（64位处理器），但在时间上，ARM的合作伙伴在2014年才能适配第一批64位处理器。不过，苹果可不用顾及那么多，2013年的iPhone 5S就有64位ARM CPU了。从此，苹果设法将这一年的距离越拉越大，事实亦是如此，每年苹果都会有一个新的CPU核心设计。
二、苹果设计的芯片与手机发布紧密相连，虽然设计高性能的手机CPU很难，但苹果适配的机型就那么两三部，比起高通想要适配的安卓手机轻松多了，这是高通的死穴，无解。（Cortex-A57于2012年10月发布，但直到2014年4月高通才让它出现在智能手机上。）

三、苹果的CPU很大。在这项竞争中，大则意味着贵。据Linley集团的2016年报告，苹果A10的核心“是其他高端移动CPU的两倍”。即使较小的Zephyr内核比其低功耗的芯片要大得多。
这里最关键在于，苹果卖的是手机，而不是芯片。因此，它可以使芯片用料很贵，并在其他地方收回资金，包括所使用芯片的手机的价格。
四、苹果的CPU有很大的缓存，里面所用到的硅材料同样很贵，对于一些芯片制造商而言，其利润率甚至可以靠节省0.5平方毫米硅片来实现。但就像刚才说到的，苹果在这方面无需拮涩。
在Cortex-A75之前，ARM的Cortex处理器都没有支持L3缓存。但自从A7以来，苹果一直在使用大型L3缓存。Apple A7和A8拥有1 MB L2高速缓存和4 MB L3高速缓存。A9和A10具有3 MB L2缓存和4 MB L3缓存，总共为7 MB缓存。根据Geekbench的信息显示，A11具有8 MB的L2缓存，没有L3缓存。虽然Cortex-A75现在支持L3缓存，最多4 MB和4 MB L2缓存（每个核心0.5 MB），但这些都是由高通公司等芯片制造商决定是否使用的。

总结
不可否认，苹果拥有世界级的CPU设计团队，在过去几年中一直在世界各地生产出最好的SoC。苹果的成功并不是魔术。
在苹果你可以看到，优于其竞争对手的开发应用实践，以及每次仅为一两款产品开发的堪称奢侈品的芯片。正常情况下，苹果是处于绝对领先地位的，高通三星华为都将面临大黑天，除非：
一、苹果作死
二、芯片厂商不顾利益的联合打击

有关回应 · 2021-5-25 14:37:10

2017.12.10更新X光图，以及各项目分析。
2017.10.20更新AI相关
原来TechInsight老早就更新芯片的果照了，我有点后知后觉，现在给大家补上：

Apple A11 Bionic Die Shot[h1]CPU：[/h1]发布会前，当4000/10000左右的GB4跑分泄露的时候，我既觉情理之中，又觉出乎意料。情理之中的是在移动SoC的晶体管开销的限制下，Apple也已经摸到了单核性能的天花板，算一下会发现，A11和A10X单核的同频性能是几乎一样的，已经没多少手脚可以动了。意料之外的是，2big+4LITTLE的配比，居然能跑到上万分。当时抱着手上的A10X酸酸地发了一下呆，之后我汗毛突然竖了起来。为什么？因为这意味着Apple很有可能在A11上使用了全新设计的Cache Coherent总线，使得大小核可以同时工作，并且衰减很低。之前一直觉得要是Ax开始堆核了，友商的ARM们怕是会很难受。3个月前在A10X上出现的时候，还觉得果然很遥远，现在突然啪的一下产品就放在眼前了，速度之快令人咋舌。
从X光扫描图可以看到，在台积电10nm FFT的制程下，A11整体面积相对A10减小了30%，CPU部分也减小了30%，内存控制器减小了40%。但占用整个芯片的面积比例几乎没有发生变化，CPU只占了大约15%的面积，内存控制器占用了8%的面积。也就是说，光在CPU核心上，A11就比A10多了将近30%的晶体管（这远不是多出来的2个小核可以达到的）。而在CPU性能上，A11与A10X对比是更加科学的，因为二者有着更加接近的频率以及同样的缓存结构。稍微算一下，我们能发现A11比A10X同频单核心能提升了大约6%，可能是架构微调带来的性能提升。在如此大的多核调度改进的同时，能稳步优化微架构，Apple也算是(比Intel)良心了。
[h1]GPU：[/h1]想起4月份Apple在挖空了PowerVR的人后宣布以后将不依赖PowerVR使用自主设计的GPU时，PVR股价大跌的惨状。这到底是Apple挖墙脚搞技术垄断，还是持着8%的股份不甘寂寞自导自演准备收购PVR，我们时至今日仍然不清楚Apple酒里卖的什么葫芦。我们只知道，当时说好的“Within the next two years”怎么过了半年就出来了？这个研发效率和实力，我只能说，还有这种骚操作？不过从硬件本身的性能上来说，在Mali，Adreno的ALU，API都动不了都没法继续往上堆的时候，Apple的GPU也显得保守，30%的提升似乎可以全部归功于10nm制程。从扫描图中可以看出来，A11的GPU面积相对于A10减少了40% (比Adreno540大了将近80%)，也就是说从晶体管数量上看，二者区别不大。而再仔细瞧一眼，这个声称三核的自主核心，其实还是一个6核心的架构，Chipworks也认为跟A10的整体结构区别不大。那么我们能不能推测，Apple提到的30%的性能提升，只来自于10nm制程带来的频率提升(可能要达到1100MHz以上)和Metal2带来的进一步针对性优化呢？还需要时间来验证。

[h1]Connection：[/h1]A11的配套基有两个型号，第一是在非CDMA地区使用的英特尔XMM7480（PMB9948）配合英特尔双PMB5757射频IC，最高Cat.15 4CA 800Mbps，官方的Product Brief如下：https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/platform-briefs/xmm-7480-brief.pdf
第二个是我们喜闻乐见的支持全网通的高通基带X16 （MDM9655）配合高通单WTR5975射频IC，最高支持Cat.16 4CA 1Gbps。
明明有14nm的Gigabite Modern XMM7560却赶不上，只能说相当遗憾。也许这是iPhone团队内够用党的又一次胜利，也许这是亦敌亦友的Intel拖后腿的无奈之举，毕竟连XMM7480都几乎不能如期交货。
此外，A11还配套博通的BCM4361——首款支持BT5.0的通讯SoC，与三星S8属于同款。因此A11搭载的机型支持BT5.0与2×2 MIMO WiFi，使得在无线连接性上能与骁龙835和猎户座8895看齐。这点上，华为可能要闭嘴不敢吭声了。

[h1]AI Relative：[/h1]对于新兴的AI模块/神经处理单元，我也属于小白。现在仅有的两个厂商的硬软件实现思路可能会有比较大的差别，所以目前还没有公认的评估体系去评价一个神经引擎的好与坏，我只能从最基础的晶体管开销，指令效率去大致推测其性能。A11比A10多了10亿晶体管，Kirin970比Kirin960多了15亿晶体管，考虑到4组G7x，我们可以大致说，A11的NE和Kirin970的寒武纪NPU使用了相近数量的晶体管。A11官网给出的是0.6T OPS(估计是FP32)，而Kirin970官方给出的是1.92T OPS(未知是否包含了GPU的能力)。A11给出了与970 NPU类似的Neural Engine，搭配了与Zeroth类似的开发平台Core ML用于机器学习，并且在发布会的时候，显摆了一下他们已经做到的程度，如Stage light等特殊滤镜，以及本由大型计算机完成的人脸识别与建模。虽然比起快了25X的寒武纪NPU是逊色了，但是这两家的眼光和实力都是值得肯定的。

[h1]ISP/DSP：[/h1]4K@60Hz HDR HEVC编码这个是首屈一指的，与8895规格相同，并且还支持240fps@1080P，是现今SoC中FHD慢速摄录的最高规格。而在音频方面，Apple至今还掐着Hi-res不肯支持也是首屈一指的。A11硬件本身配套的Codec对音频的支持到了什么程度呢？我们看到iFixit的iPhone X拆解图中，赫然出现了双晶振，并且上面就是老牌音频厂家Wolfson (已经被Cirrus收购)的IC，实在是让人浮想联翩，加上iPhone8/X新增了对FLAC的支持，是不是代表着Hi-Res的开放呢？

这两块iPhoneX独占的多出来的小板让X比8Plus多了35%的电路板面积[h1]总结：[/h1]A11很强，相当强。待到845，9810等等规格都出来之后，再对比一下这些SoC，将会是一件非常有趣的事。
2017.10.20更新：

从ImgTec新发布的PVR 2NX NNA来看，此神经网络加速器大约是A11的NE的6.6倍性能，大约是970的GPU+CPU+NPU合体的15倍性能，这些性能都是以苹果华为发布时的量化标准分别进行比较的，不仅告诉我们NE大约是NPU性能的2.25倍（左图第二行NNA达到二者夸张的百倍，参考意义似乎不是很大），还狠狠地打了华为的脸：当初970发布的时候声称A10 GPU只有每秒钟38张的图片识别速度，而ImgTec给出的第三方数据其实有1800张，与970的2000张性能只差10%。

有关回应 · 2021-5-25 14:37:11

把上图中的”iPhone”改成”智能手机”

有关回应 · 2021-5-25 14:37:12

开始堆核的苹果。

单核四千分有点难以置信。

如果这样散热能稳住，强无敌。

845可能都没法反击了，相比821，835单核性能没有提升，845单核至少要到3000分才能打，堆核也不能多堆，至多8核了。堆多了散热受不了。这基本是不可能的了。

a11很恐怖，我觉着这样性能肯定打core m了，但是tdp看起来更好。

有关回应 · 2021-5-25 14:37:13

845已经没啥可能反杀了，还是等855吧，苹果开始堆核心了，关键能耗控制的还好，很多人在质疑和桌面处理器的跑分问题，其实讲道理术业有专攻，指令集不同，跑的内容也不一样

如何评价苹果A11处理器？

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