如何评价苹果A11处理器?

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匿名用户1024   2021-5-25 14:37   7522   5
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
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有关回应  16级独孤 | 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
3#
有关回应  16级独孤 | 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%。
4#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-25 14:37:11


把上图中的”iPhone”改成”智能手机”
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有关回应  16级独孤 | 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。
6#
有关回应  16级独孤 | 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
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