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外媒揭秘苹果A13芯片:比三星华为高通芯片好在哪

【人工智能网】

在本年的iPhone宣布会举行了约莫72分钟后,苹果担任营销的高等副总裁菲尔·席勒(Phil Schiller)约请苹果担任芯片的副总裁斯里·萨萨纳姆(Sri Santhanam)上台,议论在所有三款新手机中运用的全新A13仿生芯片,后者宣布了四分钟的演讲。从很多方面看,这才是悉数苹果宣布会上最重要的时刻,只是在全新iPhone及其诸多功用革新的掩映下,险些没有人注意到这一点。

 

当萨萨纳姆演讲结束时,我们所能记着的就是那些数字了。苹果最新芯片包含85亿个晶体管,有六个CPU内核:包含两个运转频次为2.66 GHz的高机能内核(称为Lightning)和四个效力内核(称为Thunder)。A13仿生芯片有四核图形处置惩罚器、LTE调制解调器、苹果设想的图象处置惩罚器以及用于机械智能功用的八核神经引擎,每秒可举行凌驾5万亿次运算。

这款新芯片更智能化、更快、更壮大,但功耗却比前一代芯片更低。与客岁的A12芯片比拟,这款芯片的效力提高了约30%,这也是促使新款iPhone天天电池续航时刻增添5个小时的重要因素之一。

 

iPhone 11系列宣布,只是重申了苹果相关于协作对手的真正上风,即具有独家的软件、体系硬件和芯片设想。你可以在iPhone的诸多功用中看到这些优点,包含加强实际功用和盘算拍照形式,如深度融会(Deep Fusion)与夜间形式等。

 

席勒在议论A13仿生芯片及其功用时说:“本年机能提拔优点的最大例子之一是文本转语音功用。我们已加强了iOS 13中的文本转语音才能,供应了更壮大的自然言语处置惩罚才能,而这一切都是经由过程机械进修和神经引擎完成的。”

 

时钟周期

 

自2007年推出第一代iPhone以来,苹果已走过了很长的路。该公司第一部智能手机速率很慢,以至不能实行最基本的使命,如复制和粘贴文本。初代iPhone的电池续航才能很蹩脚,拍摄效果也不佳。最初的iPhone险些不存在多使命处置惩罚功用,它的芯片主频唯一412 MHz。这款手机可以说是拼集的产物,包含运用了三星DVD播放器中的芯片组件。很难设想,如许的装备竟然会推翻悉数手机、盘算和通讯范畴。

 

苹果很快意想到,假如它想坚持抢先于协作对手的上风,特别是那些安卓生态体系中的协作对手,它就须要构建悉数体系,无论是硬件照样软件。苹果设想和制作自家芯片的决定是在2008年的某个时刻做出的。当时,该公司只要40名工程师在集成来自种种供应商的芯片。

 

然后,在2008年4月,苹果以2.87亿美圆收买了名为P.A.Semi的芯片始创公司。这使得其芯片工程师的总数增添到约莫150人,并带来了手机方面最重要的专业知识——能效。这个团队的劳动成果初次经由过程iPad 4和iPhone 4向天下展现,这些装备都由名为A4的处置惩罚器驱动。A4是ARM控股公司芯片设想的改良版,其重要关注点是凸显视网膜显示屏。

 

多年来,苹果芯片已支撑起很多令人惊叹的新功用,比方智能助手Siri、视频通话、基于指纹和图象的辨认以及摄像头的浩瀚功用,所有这些都是苹果在芯片研发取得希望的效果。在2017年iPhone X宣布时,曾有博文称:“Face ID是苹果不那末隐秘的‘隐秘武器’的圆满例证,这类隐秘武器是半导体、物理硬件、软件和为愉悦而设想的理念的圆满融会。他们有将庞杂手艺转变为奇异时刻的才能,这也是史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)为他配合建立的公司留下的真正遗产。”

 

猛烈协作

 

强尼·斯洛基(Johny Srouji)担任苹果巨大的芯片营业以及其他硬件手艺。很多人以为,公司年度研发预算的很大一部份,特地拨付给了斯洛基的团队。几年前,斯洛基在接收采访时示意:“乔布斯得出的结论是,苹果要想真正脱颖而出,供应真正奇特、真正巨大的产物,唯一的要领就是具有本身的芯片。”听说,苹果有数百人特地从事芯片研发,但向苹果高管们诘问细节时,他们都邑挑选逃避。

 

苹果的芯片上风在业界从未被忽视过。商用芯片的提高速率老是赶不上苹果,后者一直在致力于加强本身的芯片上风,每次宣布手机和平板电脑都是云云。华为和三星很快意想到,挪动手艺的将来将须要定制芯片,这将使它们可以坚持抢先于安卓协作对手,并更好地与苹果协作。

▲苹果芯片营业副总裁斯里·萨萨纳姆(Sri Santhanam)上周在加州库比蒂诺的史蒂夫·乔布斯剧院讲台上谈到了A13仿生芯片

 

这些公司以及高通(Qualcomm)等芯片制作商,都在举行一场芯片军备竞赛,且在排行榜上的位置不停洗牌。上一代A12仿生芯片在宣布时,让苹果较协作对手比拟略占上风,然后本年,苹果运用iPhone 11宣布会加强了其抢先上风。

 

林利·格文奈普(Linley Gwennap)是研讨征询公司The Linley Group的创始人,也是有名芯片杂志《微处置惩罚器报导》(Microprocessor Report)的发行人,被普遍以为是最重要的处置惩罚器专家之一。格文奈普一生中的大部份时刻都致力于处置惩罚器和芯片,但市场营销言语并不那末轻易给他留下深刻印象。但他认可,苹果有个上风,而且在基准方面取得了成功,只管上风还不太显著。

 

格文奈普在采访中谈到上一代A12仿生时指出,虽然苹果在单CPU协作中处于抢先地位,但其他与之相对的公司一样具有协作力。他说:“我不以为苹果有太大上风,估计三星、高通和华为都将加速追逐速率。”

 

那末,自从客岁苹果推出A12以来,他们有无加大追逐力度?与苹果三大协作对手的最新芯片比拟,新的六核A13仿生芯片究竟是怎样堆叠的?让我们看看相干数字:

 

三星最新处置惩罚器Exynos 9825有八个内核,散布在三个集群中:两个高机能定制Mongoose内核运转在2.73 GHz频次之下,别的两个Cortex A75内核在2.4 GHz下运转,四个效力聚焦内核Cortex A55运转在1.9 GHz频次下。它设置Mali GPU和三星的神经处置惩罚单位,支撑LTE和内存功用。

 

华为的芯片名为麒麟990 5G,采纳相似的三簇八核要领:两个运转频次在2.86 GHz的高机能内核Cortex A76,别的两个A76双核运转在2.35 GHz频次下,四个效力聚焦内核Cortex A55在更慢的1.95 GHz下运转。完全的芯片是16核GPU以及有三个核的达芬奇神经引擎。华为的芯片包含103亿个晶体管。

 

高通新推出的骁龙855 Plus,异常像麒麟990和Exynos。它运用定制的Kryo 485金核,个中一个壮大聚集的运转频次为2.96 GHz,别的三个Kyro 485金核在2.42 GHz频次下运转,四个注意效力的Kryo 485银核运转频次为1.78 GHz。它包含Adreno GPU和高通Hexagon 690 AI引擎。

 

这些芯片设置了速率更快的组件,而且数目更多,所以你能够会以为它们的机能比苹果芯片更好。但实际是,我们险些从来没有运用过挪动装备中芯片的悉数容量,一两个高机能内核足以满足我们在手机上的大部份运动。与协作对手的八核处置惩罚器比拟,苹果的六核设想能够看起来落伍。但实际上,其芯片上的两个大处置惩罚器易如反掌地凌驾了协作对手的设想。

 

苹果处置惩罚器的能效更高,这使它们比协作对手具有显著的上风。比方,三星的Mongoose芯片须要郑重运用,以避免致使设置它们的装备过热。即使是A13中新设想的定制效力内核也优于其协作对手。本年早些时刻,格文奈普在《微处置惩罚器报告》中指出:“只管苹果的内核不是最大的,但它们在挪动机能方面继承抢先。”在他写这篇文章的时刻,他正在议论的是A12芯片,而A13的机能提高了最少20%。

 

因而,这里得出的结论是,规格和基准没有考虑到苹果的真正上风,即与装备严麋集成,以及该公司的生长战略,即在提拔症结运用机能的同时,从电池中挤出更多运转时刻。

 

机能提拔

 

那末,手机公司怎样以一种与客户产生共鸣的体式格局来申明这些手艺带来的优点呢?有关芯片方面的言辞可有可无。重要的是具有最好的摄像头、最快的手机,另有最大的电池。我们运用Instagram、Facebook或YouTube的时刻越长,我们就越情愿在这些高端手机上费钱。苹果iPhone 11 Pro和iPhone 11 Pro Max的电池续航时刻离别延伸4个小时和5个小时,它们是怎样做到的?

 

这个题目的答案清楚地申清楚明了苹果具有悉数体系的固有上风。为了相识垂直整合是怎样在A13仿生芯片上体现出来的,席勒和阿南德·辛皮(Anand Shimpi)接收了采访,后者是个专注于半导体和体系的着名记者,他建立了AnandTech网站。辛皮如今是苹果平台架构团队的一员。

 

新的A13芯片机能远远凌驾了客岁的A12,其所有重要组件:六个CPU内核、图形处置惩罚器和神经引擎的机能都提高了20%。关于已算是高机能的芯片来讲,看到云云明显的提拔,不禁让人以为有点儿像看着尤塞恩·博尔特(Usain Bolt)在短跑中击败本身。

 

辛皮说:“我们常常公然议论机能,但实际是,我们将其视为机能功耗比。我们将其视为动力效力,假如你构建出更高效的设想,那意味着你也正好构建出了高机能设想。”

 

辛皮和席勒都重点强调这类对能效和机能的关注。比方,CPU团队将研讨怎样在iOS上运用运用程序,然后运用数据优化将来的CPU设想。如许,当下个版本的装备问世时,它将能更好地支撑大多数人在iPhone上做的事变。辛皮说:“关于不须要分外机能的运用程序,用户可以根据客岁的机能运转,而且只需以低很多的功耗运转即可。”

 

这类战略不仅适用于CPU。一样的机能功耗比划定规矩也适用于机械进修功用和图形处置惩罚。比方,假如一个开辟iPhone摄像头软件的开辟人员看到GPU的运用率很高,那末他可以与GPU架构师协作,找出一种更好的事情体式格局。这将为将来的图形芯片带来更有用的设想。

 

协同效应

 

那末,当A13仿生芯片最先事情时,内里会发作什么呢?一般触及分派、委派和移交。关于低能耗使命,比方翻开和浏览电子邮件,iPhone将运用更高效的内核。但关于能耗更麋集的使命,如加载庞杂的网页,这将由高机能内核担任。关于某些例行的和机械进修已胜任的事情,神经引擎可以单独负担。而关于更新、更尖端的机械进修模子,CPU及其特地的机械进修加速器可以供应协助。

 

但是,苹果的隐秘在于,芯片的所有这些差别部份可以更节约能耗的体式格局协同事情。在典范的智能手机芯片中,芯片的某些部份被翻开以实行特定的使命。你可以把它设想成翻开悉数社区的电源,让他们吃晚饭,看《权利的游戏》,然后关掉电源,然后为另一个想玩电子游戏的社区翻开电源。

 

关于A13来讲,在做上述一样事变的时刻,它以精准掌握单个家庭为基本,为此被糟蹋的电量更少。席勒说:“机械进修在悉数过程当中都在运转,无论是治理电池续航时刻照样优化机能。10年前还没有机械进修运转。如今,它老是在运转,做很多差别的事变。”

 

归根结柢,这项手艺的生长取决于我们想从手机中取得哪些东西,比方在手机上玩流通运转的游戏,或许在幽暗的夜色中拍摄优美而清洁的照片。当我们敲击和滑动手机屏幕时,苹果的工程师们正在关注和从新思索他们的设想,并致力于开辟来岁更先进的芯片,这将诱使我们不停晋级装备。

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