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x912017/10/20
新技术研习社 | 华为给Mate10塞的麒麟970 就为了击败这块芯片

当余承东双持华为最新的平板手机Mate 10笑嘻嘻地站在台上沐浴闪光灯的时候,他自己心里肯定比谁都清楚,号称“全球第一部”搭载NPU支持人工智能的手机,里面那颗麒麟970 SoC想要打败那个大家都知道但就是不愿明说是谁的对手。

苹果A11 Bionic。都说知己知彼方能百战不殆,在发动进攻之前,摸清对方的实力非常重要。那A11 Bionic究竟有哪些已经不是秘密的武器?

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全自主设计的GPU

这大概是麒麟970面对A11 Bionic时要翻的最大的一座山了,在苹果抛弃Imagination的PowerVR GPU之前,苹果的手机处理器图形性能在智能手机圈子里已经是拔群级别的,高通的Adreno GPU长期占不到便宜,Mali家更是已经被甩老远,结果现在苹果都有自信甩开Imagination单干,A11 Bionic的GPU绝对非同小可。

在苹果所透露的有限信息里,大家知道A11 Bionic内的自主设计GPU是一个“三核心设计”,很显然这里的核心与我们对桌面GPU核心的认知相去甚远。苹果的这颗GPU除了应付图形渲染工作之外,还有“通用计算”和机器学习要照顾。我们尚且不知苹果会如何在几个GPU核心之间安排这些任务,不过从芯片X光图看,A11 Bionic和A10 Fusion在GPU模块上的设计还是颇为相似,不禁让人猜想苹果的自主设计究竟在何处有所不同。

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A11 Bionic的GPU在芯片上分布的位置和A10 Fusion大体类似,三个模块共同连在一个共享逻辑模块上,在整个A11 Bionic上占到的面积比例也大概是20%左右,不过因为A11 Bionic芯片整体面积比上一代SoC缩小了30%,所以GPU部分的面积也相应地缩小了40%。很巧合,A11 Bionic的GPU性能也刚好比之前苹果采用的Imagination PowerVR GT7600高30%,而且在实现后者的同等性能条件下,能耗只有一半。

在这里面台积电的10nm FF制程肯定也帮了忙,不过我个人觉得苹果的“自主设计”恐怕在这里面有功劳,而且在靠近CPU的一侧,GPU模块和CPU模块之间多出来的那一大块东西,恐怕也是需要GPU在连接处进行重新设计的。

当然好马也要配好鞍,有A11的自主设计GPU,自然还得有Metal 2图形API的辅助才能发挥到最佳状态。不怕硬件好,就怕硬件和软件都在同一只手下面发生化学反应,这往往是安卓生态圈里比较怵的一个点。在最新的Metal 2 API下,A11 Bionic GPU Family 4架构使用了一种叫TBDR的渲染技术(Tile-Based Deferred Rendering,块式延迟渲染)。这个技术吧其实不是新的,早在2010年的SIGGRAPH图形技术大会上就已经提出来了,Imagination和这个技术的渊源颇深,早先两家公司还因为技术是否重叠而争吵过,现在Imagination已经卖身,也就无从谈起了。

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TBDR简单说来就是把屏幕上的空间划分成格状,让着色器计算每一个格子和光源照射区域进行碰撞检测,然后对那些通过检测的格子计算光照,而不是每次都全屏算一遍,也不用每一帧都清屏。也就是说,能看见的地方我就渲染,看不见的我就不管,在大量光源存在的情况下,这种做法的效率很好,能让渲染画面的速度快很多。Metal 2 API现在把TBDR的相关用法开放给了iOS开发者之后,想必之后的iOS平台游戏运行起来能更流畅些吧。

双核ISP神经引擎

苹果A11 Bionic的ISP在上一代的基础上,升级了低光照下自动对焦性能,而且优化了像素处理,新增硬件级别的多频段降噪,不过这些都不是重点,而是这颗ISP里有着A10 Fusion里不存在的神经网络单元,或者叫它NPU,AI芯片……都可以。

A11 Bionic的NPU具备两个并行计算核心,每秒钟可以执行6000亿次操作,苹果使用这部分计算力来完成为照片附加特效的工作,以前这部分事情是由ISP做的,但苹果觉得让ISP来做这件事情又费时又耗电,所以把任务转交给了NPU来完成,而且这么做之后,在视频里也可以加特效了。

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在传统方法里,摄像头所拍摄的实时画面分析和计算通常交给GPU来完成,同理,苹果觉得这是不够效率的,所以也让擅长矩阵乘法和浮点运算的NPU做了——这也是为什么A11 Bionic中的NPU还要负责Face ID,动态表情Animoji的面部识别等卖点的实现。

2大核+4小核新CPU

虽然苹果在A11 Bionic的CPU部分又增加了两个小核心,但得益于整体芯片面积的缩减,它的占地相比A10 Fusion也少了30%,内存控制器也变小了40%。两个性能核心(大核)的速度比上一代快25%,四个性能核心(小核)的速度更比上一代快出70%。

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但此处不能光看各个核心的速度,它们之间的协调能力同样对性能大有影响。苹果为此升级了自己的性能控制器,让它能更好地调控非对称多任务处理——视情况需要,A11 Bionic可以自由决定在什么时候需要负载哪一个或是哪几个核心。你也能想到,玩游戏的时肯定会调动起大部分核心,不过在一些日常使用的场合,例如预判键盘输入的下一个待选词语,也让大核心来处理以获得最快的响应。

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新的多任务处理机制使得A11 Bionic能够在多线程复杂下比上一代处理器快出70%,虽然不能代表实际场合,但Geekbench那爆表的跑分数据总会有它的参考意义。

绝密SSD主控

华为的UFS闪存门让很多人都关注起来原先很少会被重点提及的“ROM”,而这却是苹果一直都没有放松过的环节。

A11 Bionic处理器里内建了一块苹果自研的SSD主控,而且还配备的是自己的ECC除错算法。如果要说速度那可能大家都有,而为了数据安全去专门折腾ECC算法,至少在手机行业中很少见。苹果在iPhone 6s时代其实就已经引入了NVMe SSD,而且因为当时没有现成的方案,苹果便自己设计了主控,连带传输协议都一并搞定了。

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现在A11 Bionic内的这枚NVMe SSD主控已经发展到了第三代,而在发布会上苹果对此只字未提。

自行设计的编解码器

苹果在推出iPhone 6时,为A9处理器加入了HEVC硬件解码器,改善H.265视频的回放;而随着iPhone 7发布,A10 Fusion获得了HEVC硬件编码器,使手机能够拍摄储存H.265编码的视频。

到了A11 Bionic身上,苹果虽然未明说在H.265/HEVC硬编解码上做出的调整和优化,但在iOS 11里,用户可以在高效格式和兼容格式之间做出选择已经是这一功能成熟的标志。通过提供高效格式(HEVC/HEIF),用户拍摄的内容所占用存储空间相比以前能减少一半,在闪存金贵的当下,这是一件非常有价值的改进。

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制高点确立

抛开充满争议的跑分测试不谈,A11 Bionic确实已经达到了智能手机处理器目前所能及的最高水平,从整体体验来讲苹果的iOS生态和硬件仍然是目前最优秀的,不过这个领先差距在安卓阵营的硬件条件暴力堆砌(摄像头升级,屏幕和造型设计)之下正在逐渐被蚕食,加入高通、华为和三星在处理器上能追平苹果的整体设计水准,那Google大概能少操几分自己生态圈碎片化的问题吧。

 

全文完
文章来自:爱活网
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发表评论

全部评论 3条
  1. 匿名:

    用学生比的话,苹果就是学霸里面有天分又努力家里又富的,有些同学像华为、三星之类的知道学霸在干什么,也跟着学学;有些同学怕是连人家在干什么都不知道,顾着打磨联发科呢

  2. 匿名:

    855也达不到A11仿生的性能水准

    1. 匿名:

      甚至845根本没有AI芯片,高通还是回去做基带吧……
      虽然感觉上NPU用处不如dsp和cpu就是。

评论
Imac那十年不变的祖传外观,真的没有改善空间了吗?审美疲劳了????
游客 1小时前
手机看着不错,价格也合适,考虑入一台
游客 7小时前
刚去京东看了下 黑色款也不错 买台专门自拍用哈哈
游客 8小时前
恩,第一次看到那么多如此真实的评价,感觉爱活网要火了。
游客 8小时前
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