Apple a11 bionic в каких телефонах

Обновлено: 10.01.2025

Если проанализировать презентация Apple от 10 сентября, на которой компания показала три новый iPhone 11, то становится ясно, что из нового только возможности камер и новый чипсет. Остальное подтянули, подмарафетили и прикрывшись красивыми речами, выдали "на гора" как очередную революцию. Однако современный пользователь стал более подробно разбираться в смартфонах и даже прорывная система трех камер, как ее именует Apple, далеко не такая уж и инновационная (подробнее о камерах здесь). Но с камерами мы разобрались, а что там с процессором? Apple утверждает, что Apple A13 Bionic в 1,5-2 раза мощнее Snapdragon 855 и на 20% мощнее прошлогоднего A12 Bionic. Так ли это на самом деле и чем может удивить чипсет, сейчас разберемся.

Айфон 11 - чем интересен Apple A13 Bionic?

Для начала - все три iPhone, а именно iPhone 11, iPhone 11 Pro и Pro Max, оснащены одним и тем же чипсетом A13 Bionic. По производительности и по другим возможностям чипсета они никак не отличаются, поэтому для упрощения в статье будет упоминаться только iPhone 11.

Что такое Apple A13 Bionic? Это новейший чип компании, предназначенный для смартфонов Apple, а также планшетных ПК. На текущий момент процессор обладает самым мощным графическим ускорителем из всех существующих мобильных чипсетов. По крайней мере такое заявление сделала Apple во время презентации, показав свои графики мощности современных чипов.

Ежегодно процессоры Apple ставят все новые и новые рекорды в бенчмарках и держат первые места в них вплоть до выхода новых чипов из Купертино. К примеру, прошлогодний Apple A12 Bionic до сих пор обладает такой мощностью, что ее не превосходят более ранние решения конкурентов, а именно Snapdragon 855, Exynos 9825 и прочие. В свою очередь Apple A13 Bionic получился в среднем на 20% мощнее A12 Bionic, а также энергоэффективнее примерно на 30% (по GPU и CPU вместе). Свежие результаты бенчмарков нам станут известны чуть позже, но если верить более ранним утечкам, то в Antutu чип выдает порядка 400 000 очков. Это новый рекорд, а пока он не подтвердился, давайте более подробно разберемся с возможностями Apple A13 Bionic.

Айфон 11 - машинное обучение A13 Bionic

Искусственный интеллект нынче правит миром. В мобильных чипах без него тоже никуда (по крайней мере нам так говорят), поэтому A13 Bionic получил новый блок Neural Engine. Математические вычисления, которые являются основой машинного обучения, выполняются сразу тремя блоками в чипе: CPU, GPU и Neural Engine. На этот раз в блоке CPU под нейровычисления отводится два мощных ядра, за счет чего скорость обработки данных возросла в 6 раз по сравнению с предшественником. Всего же ЦП способен выдать до 1 трлн операций в секунду, или как еще это называют, TFLOPS.

Айфон 11 - высокая энергоэффективность A13 Bionic

Несмотря на то, что толщина техпроцесса не изменилась, все же выполнен Apple A13 Bionic по нормам 7нм+ второго поколения EUV. Это дало возможность снизить энергопотребление при возросшей мощности, а именно:

Производительные ядра CPU стали энергоэффективнее на 30%;
Графический ускоритель GPU и маленькие ядра CPU стали энергоэффективнее на 40%;
Энергоэффективность блока Neural Engine улучшилась на 15%.

Также вице-президент инженерного подразделения Apple заявил, что снизить потребление процессором энергии получилось еще и за счет новых цепей питания. Теперь энергия подается более точечно, запитывая именно те звенья вычислительного центра, которые работают в данный момент. Таким образом простаивающие транзисторы остаются полностью обесточенными, что в итоге и приводит к высокой энергоэффективности, повышению КПД и снижению нагрева чипа.

Айфон 11 - основные характеристики A13 Bionic

Если сравнивать Apple A13 Bionic, то это единственный мобильный чип, имеющий в распоряжении 6 ядер (у всех конкурентов их 8 штук). Но дело ведь не в количестве ядер, а в том, что они собой представляют и как работают. Из 6 ядер в A13 Bionic только 2 ядра мощные, а остальные 4 энергоэффективные.

Большие ядра, коих две штуки, - это мощные решения (в основном для игр и сложных задач), которые работают на частоте до 2,5 ГГц. Они мощнее высокопроизводительных ядер в Apple A12 Bionic на 20%, а энергоэффективнее на 30%;
Маленькие ядра, коих четыре штуки, - это маломощные решения (для повседневных задач), которые работают на частоте до 1,6 ГГц и они мощнее аналогичных ядер в A12 Bionic на 20%, а энергоэффективнее на 40%;
В свою очередь видеоускоритель GPU все также включает в себя 4 ядра, но при этом производительность 3D-графики увеличилась на 20%, а потребление энергии снизилось на 40%;
Нейронный блок Neural Engine содержит до 8 ядер, как и ранее. Он также стал производительнее предшественника на 20% при уменьшении энергопотребеления на 15%;
Хотя Apple A13 Bionic и не является рекордсменом по количеству транзисторов (лидер Kirin 990 с 10 млрд), это не мешает xxbge быть самым мощным. Так, если прошлогодний A12 Bionic предлагал почти 7 млрд транзисторов, то теперь в A13 Bionic их аж 8,5 млрд.

Айфон 11 - показатели в бенчмарках A13 Bionic

Если результаты Antutu пока ничем не подтверждены и 400 000 очков - это пока что слухи, то в ситуации с GeekBench все иначе. Итак, iPhone 11 уже протестирован в данном бенчмарке и показывает 5472 балла в одноядерном, а также 13769 очков в многоядерном режиме. Результат солидный, но ни о каком 1,5-2 кратном преимуществе по сравнению со Snapdragon 855 нет. Так, Snapdragon 855 демонстрирует в аналогичных тестах 3500 и 11170 баллов соответственно. Более того, Snapdragon 855 Plus показывает баллы 3632 и 11304. То есть превосходство есть и более или менее оно ощущается в одноядерном режиме, но ведь современные приложения используют как минимум 2 ядра, а как максимум весь арсенал, имеющийся в чипе. А как показывает GeekBench, в многопотоке преимущество Apple A13 Bionic незначительное.

Поэтому можно смело утверждать, что любой современный флагман на Android практически не будет уступать последним iPhone в скорости работы, не говоря уже о плавности и количестве FPS в играх. А что касается 1 трлн операций в секунду - здорово, только вот где эта мощность необходима? Как утверждают владельцы iPhone, даже на iPhone 7 все работает быстро и плавно, хотя там используется Apple A10 Fusion. Так что обновляться владельцам iPhone 10 или iPhone 10s до модели iPhone 11 ради мощного чипа не стоит, так как это лишено хоть какого-нибудь смысла.

Айфон 11 - видео обзор

12 сентября Apple провела крупную презентацию, в ходе которой представила Apple Watch Series 3, Apple TV 4K, iPhone 8 и 8 Plus, а также iPhone X. Все три новых айфона 2017 года вышли на новом процессоре Apple A11 Bionic, о котором мы просто обязаны рассказать подробно и во всех красках. Почему он так крут, что стоит ждать от новых смартфонов в плане производительности, и что могут противопоставить ему конкуренты на рынке мобильных процессоров.

Apple A11 Bionic характеристики

Название: Apple A11 Bionic
6-ядерный процессор: 2 производительных ядра Monsoon + 4 энергоэффективных ядра Mistral
Максимальная частота - 2,4ГГц
Независимая работа каждого ядра!
Техпроцесс 10нм FinFET TSMC
4.3 млрд.транзисторов
Графический сопроцессор (GPU) собственной разработки, 3 ядра
ISP собственной разработки
Поддержка беспроводной зарядки по стандарту Qi

Apple A11 сколько ядер и какая производительность

В новом чипе Apple A11 был применён ряд новых технологий, напрямую повлиявший на производительность процессора и устройств на нём. Сконцентрируемся на трёх из них:

Apple A11 техпроцесс 10нм

A11 выполнен по современным проектным нормам 10нм. Производством занималась Тайваньская TSMC, как и в прошлый раз. До TSMC чипы Apple собирали на микропроцессорных заводах Самсунга, но в прошлом году произошло переключение. Решение политическое, так как Самсунг является основным конкурентом Apple на большинстве рынков. Благодаря переходу на более тонкий техпроцесс в новом чипе Apple уместилось рекордное количество транзисторов - 4,3 миллиарда! В прошлогоднем iPhone 7 установлен чип Apple A10, так там всего 3,3 миллиарда транзисторов: прирост 30%! Количество транзисторов у конкурентных решений (например, Snapdragon 835) не разглашается, так что можно предположить, что их там реально меньше, а то бы Куалком не преминул бы блеснуть числом.

Apple A11 - шестиядерный

У Apple A11 свой графический сопроцессор GPU

Apple на этот раз пошла дальше в кастомизации своего чипа и теперь разрабатывает самостоятельно все его элементы, включая и графический сопроцессор. Ранее Apple была вынуждена использовать графику сторонних производителей, выбирая решения от PowerVR и подгоняя её под свои нужды. В 2017 году настал чёрный день для PowerVR: яблоко отказалось от их услуг, разработав собственный GPU, который на 30% быстрее, чем PowerVR GT7X, использовавшегося в Apple A10. Если же он будет работать с тем же уровнем производительности, что графика прошлого поколения, то будет тратить в два раза меньше энергии на это. Графический чип пока не обзавёлся громким именем, но известно, что у него всего три ядра и, судя по всему, здесь тоже имеет место техпроцесс 10нм, иначе откуда же появиться такой впечатляющей производительности?

Зачем айфону крутой процессор?

Да, Apple A11 - это очень крутой процессор не только в сравнении с текущими топовыми решениями других производителей, но и с тем, что они собираются показать в следующем году. Apple уловила тенденцию и нашла способ эффективно эксплуатировать потребности своих потребителей: надо больше FPS в играх, надо больше баллов в антуту, надо поддерживать не только VR, но и AR (дополненную реальность) в реальном времени. И чтобы это всё хорошо работало, нужно иметь запас производительности и возможность разгоняться когда это надо. Помимо общей высокой производительности Apple внедрила в новый чип ещё несколько краеугольных технологий, без которых концепция яблочной экосреды была бы неполной. Вот о чём я говорю:

Можно, конечно, поспорить, что элементы машинного обучения уже используют процессоры Samsung Exynos последнего поколения, что KIRIN 970, который выйдет в конце года, будет более ИИ-ориентированным, чем предшественники, но это всё отдельные элементы. Apple же не только постулировала поддержку технологии, но и показала её реальное применение в системе Face ID.

Если вы не заметили в ходе презентации, то обратите внимание: у новых iPhone 8 и iPhone X нет Touch ID. Вам некуда будет приложить палец, чтобы разблокировать айфон: эту функцию полностью взяла на себя Face ID - технология распознавания лиц с точностью 1000000 к 1. А машинное обучение здесь нужно для того, чтобы узнавать вас и в здравии и в болезни, и зимой в шапке и летом в солнечных очках, и даже пьяным в стельку с закрытыми глазами. Смартфон будет ежедневно учиться и адаптироваться к переменам в лице его хозяина. Это было бы невозможно без машинного обучения!

На базе этой технологии также работают и такие развлекухи, как Animoji (анимоджи), но о них мы расскажем в другой статье.

2. Кастомный ISP от Apple. Это ещё один сопроцессор в составе сложного чипа, отвечающий за обработку фото и видео в режиме реального времени. Новая версия ISP в чипе A11 позволяет накладывать эффекты на снимаемое фото и настолько чётко распределять фон и объект, что в ряде случаев позволяет вовсе исключить фон из фотографии! Из заявленных фишек также:

Faster Low-light autofocus - ускоренная работа автофокуса при недостатке освещения
Improved pixel processor - улучшенный пиксельный процессор (для обработки изображения попиксельно)
Hardware multiband noise reduction - хардовый многоканальный шумодав (фотографы поймут) - технология, позволяющая уменьшать шумы на фотках в несколько потоков, причём на уровне железа, а не программно, что очень и очень ценно для хорошей фотографии

3. Беспроводная зарядка по протоколу Qi. Это уже далеко не новая технология, но вот Apple добралась до неё и, возможно, теперь она станет популярной. Заряжать смартфон, просто положив его на специальный кружок на столе - это удобно, но до сих пор имело ряд ограничений: скорость зарядки была очень маленькой, телефон нагревался при заряде и добить до 100% иногда бывало сложно из-за суммы этих двух факторов. Хочется надеяться, что Apple решила обозначенные проблемы и готова представить действительно рабочую беспроводную зарядку для айфона. Байка про отказ от разъёма USB в айфоне приобретает зловеще реальные очертания.

Apple A11 в сравнении с Apple A10 и A10X

Apple A10	Apple A10X	Apple A11
4 ядра, 2 Hurricane +2 Zephyr	6 ядер, 3 Hurricane + 3 Zephyr	6 ядер, 2 Monsoon + 4 Mistral
Частота до 2,34ГГц	Частота до 2,38ГГц	Частота до 2,4ГГц (уточняется)
Техпроцесс 16нм	Техпроцесс 16нм	Техпроцесс 10нм
GPU PowerVR GT7600 Plus MP6 (6 ядер)	GPU PowerVR GT7600 Plus MP12 (12 ядер)	Apple GPU (3 ядра)
Память LPDDR4 1600МГц	Память LPDDR4 1600МГц	Память LPDDR4 1600МГц
Тест антуту 181900 баллов	Антуту 236317 баллов	Тест антуту 240000 баллов (уточняется)
Тест GeekBench 4 3500/5900 баллов	Тест GeekBench 4 3900/9400 баллов	Тест GeekBench 4 4400/9900 (уточняется)
Выход сентябрь 2016	Выход июнь 2017	Выход сентябрь 2017
Устройства: iPhone 7, iPhone 7 Plus	iPad Pro 10.5", iPad Pro 12.9" (2017), Apple TV 4K	Устройства: iPhone 8, iPhone 8 Plus, iPhone X

Как можно увидеть из сравнения, рабочие частоты чипов не меняются, а основные перемены происходят в архитектуре процессоров, в количестве и особенностях ядер, в техпроцессе и в применяемых графических подсистемах. И при этом показатели тестов значительно отличаются. А это в который раз говорит о том, что частота процессора уже давно мало что значит и для определения действительной мощности и крутизны устройства нужно лезть глубже под капот.

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.

По-настоящему прорывной микропроцессор Apple A11 Bionic, вместе с самим юбилейным iPhone Х, на годы вперед задал рынку смартфонов свои собственные правила.

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.

Apple a11 Bionic характеристики:

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:

Удвоенное количество энергоэффективных экономных ядер. В А10 их было 2, в А11 Бионик 4.
Возможность использования как одного ядра ЦП отдельно, так и всех шести сразу.
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.

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.
А11 процессор получил новый звуковой процессорный блок, что, по словам производителя, должно значительно повысить качество звука, более тщательно удалять шумы, искажения.
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; ;
виртуальной реальности;
портретной съемке;
для работы с Библиотекой Apple Кор.

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.

Применение А11 Bionic

Применяется А11 Bionic в последних версиях iPhone 8 и 8 Plus, и, конечно же, в юбилейном iPhone Х.

Читайте также: