Apple a13 bionic apl1w85

Как и каждый год, в очередном поколении смартфонов iPhone используется чип собственной разработки Apple. В последние годы эти чипы конкурируют только между собой, поскольку процессоры для Android-смартфонов заметно уступают им по вычислительной мощи.

Поэтому не стало сюрпризами, что и в этом году применяется процессор Apple A13 Bionic и он только упрочил лидерство над Qualcomm Snapdragon 855 из Android-флагманов. Другого никто и не ждал, поскольку даже прошлогодний Apple A12 Bionic быстрее, чем Snapdragon 855 нынешнего года.

Чего Apple смогла достичь на этот раз, так это не только прироста производительности, но и повышения энергоэффективности. По этой причине линейка смартфонов iPhone 11 обладает рекордной для аппаратов Apple автономностью.

На графике Apple показала, насколько именно быстр А13.

Snapdragon 855, Kirin 980 и Snapdragon 845 заметно уступают. Последний отстаёт от A13 почти в два раза.

Основные характеристики A13 Bionic:

8,5 млрд. транзисторов
Техпроцесс 7 нм второго поколения
Четыре экономичных вычислительных ядра центрального процессора, которые используются большую часть времени
Возможность выборочно задействовать компоненты процессора для достижения максимальной эффективности. В зависимости от задач нагрузка на процессор варьируется
Эффективность: на 20% выше по сравнению с A12
Центральной и графический процессор на 20% производительнее
Лучшая непрерывная производительность в истории чипов Apple
1 трлн. операций в секунду, машинное обучение

Снижению расхода энергии разработчики уделили самое пристальное внимание. Способствует этому не только второе поколение техпроцесса 7 нм, но и использование четырёх экономичных вычислительных ядер для выполнения большинства каждодневных задач.

Два производительных ядра стали на 20% быстрее и используют на 30% меньше энергии по сравнению с A12
Четыре экономических ядра тоже на 20% быстрее и расходуют энергии на 40% меньше
Графический процессор 4-ядерный, он стал на 20% быстрее и на 40% экономнее
Блок нейронных вычислений 8-ядерный, производительность выросла на 20%, расход энергии сократился на 15%

Apple говорит, что A13 обладает лучшей среди смартфонов платформой машинного обучения. Главным усовершенствованием стали новые ускорители, которые позволяют выполнять большинство распространённых задач машинного обучения в 6 раз быстрее. Центральный процессор способен производить 1 трлн. операций в секунду.

Имеется контроллер машинного обучения, который позволяет выполнять планировку задач центрального и графического процессора и блока нейронных вычислений. Таким образом выполняется поиск баланса между скоростью и эффективностью. Локально на устройстве может выполняться обработка разговорного языка, классификация изображений на фотографиях и видео, анимация персонажей в приложениях дополненной реальности и многое другое.

Apple говорит о своём преимуществе из-за обладания вертикальным стеком. Это означает, что она сама делает программное обеспечение, аппаратные компоненты и разрабатывает чипы. Всё это наилучшим образом оптимизируется одно под другое.

Источник

Apple A13 Bionic — вся правда о процессоре Айфон 11

Apple A13 Bionic — обзор

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

Источник

Apple A13 Bionic: архитектура и производительность

На днях наши коллеги из AnandTech опубликовали обстоятельный обзор трех новых смартфонов Apple, iPhone 11, iPhone 11 Pro, iPhone 11 Pro Max. Две старшие модели получили улучшенный дисплей (контрастность выросла с 1000000:1 до 2000000:1, яркость — с 625 до 800 нитов), 4-5 дополнительных часов автономной работы и конечно же новую камеру. Последняя от предшественника отличается, в частности, 2-кратным оптическим зумом на уменьшение (в дополнение к имевшемуся у iPhone XS 2-кратному оптическому зуму на увеличение) и технологией ночной съемки Deep Fusion, являющейся аналогом анонсированной год назад Google Night Sight.

Но главный интерес для Gadgets News традиционно представляет новый процессор. Напомню, что по сравнению с A12 Bionic у A13 Bionic количество транзисторов выросло с 6.9 млрд до 8.5 млрд (+23%), а производительность ЦПУ и ГПУ, по данным самой Apple — на 20%. Насколько последняя цифра соответствует действительности нам помогут разобраться результаты тестов, проведенных AnandTech.

Но сначала коснемся архитектурных изменений. Как и у двух его предшественников, ЦПУ в новом процессоре представлен связкой двух производительных ядер и четырех энергоэффективных:

A13 Bionic	A12 Bionic	A11 Bionic
Техпроцесс	TSMC 7 нм	TSMC 7 нм	TSMC 10 нм
Площадь кристалла	98.48 мм 2	83.27 мм 2	87.66 мм 2
Кол-во транзисторов	8.5 млрд	6.9 млрд	4.3 млрд
ЦПУ	2 × Lightning (2.66 ГГц) 4 × Thunder (1.73 ГГц)	2 × Vortex (2.50 ГГц) 4 × Tempest (1.59 МГц)	2 × Monsoon (2.38 МГц) 4 × Mistral (1.59 МГц)

Читайте также: Dashboard apple что это

Ниже приводятся основные архитектурные отличия ЦПУ A13 Bionic от его прошлогоднего предшественника. Производительные ядра (Lightning):

A13 Bionic	A12 Bionic
Кэш L1 (задержка)	128 Кб + 128 Кб (3 цикла)	128 Кб + 128 Кб (3 цикла)
Кэш L2 (задержка)	8 Мб (14 циклов)	8 Мб (16 циклов)
Продолжительность целочисленного умножения	3 цикла	4 цикла
Кол-во ALU, устанавливающих флаги состояния	3	2

К этому можно добавить интеграцию с ядрами Lightning «акселераторов машинного обучения» (вероятно, блоков матричного перемножения), которые по сравнению с применяемыми в ядрах Vortex векторными конвейерами обеспечивают 6-кратный рост производительности в соответствующих задачах (до 1 TOPS).

Энергоэффективные ядра (Thunder):

A13 Bionic	A12 Bionic
Кэш L1	48 Кб + ?	32 Кб + ?
Буфер ассоциативной трансляции кэша L1	128 страниц (2 Мб)	128 страниц (2 Мб)
Кэш L2 (доступно)	3 Мб (2.5 Мб)	2 Мб (1.5 Мб)
Буфер ассоциативной трансляции кэша L2	1024 страниц (8 Мб)	512 страниц (4 Мб)
Продолжительность сложения чисел с плавающей точкой	3 цикла	4 цикла
Продолжительность деления чисел с плавающей точкой (одинарной точности)	9 циклов	12 циклов
Продолжительность деления чисел с плавающей точкой (двойной точности)	10 циклов	19 циклов
Кол-во ALU, устанавливающих флаги состояния	2	1
Время задержки при доступе к DRAM	340 нс	140-150 нс

Как видим, микроархитектура производительных ядер не претерпела существенных изменений — чего нельзя сказать про энергоэффективные. Правда, кое в чем у последних наблюдается регресс — задержка при доступе к оперативной памяти выросла более чем вдвое. Это связано с изменением политики DVFS (динамического изменения напряжения и частоты), которые отныне не позволяют младшим ядрам увеличивать частоты контроллера памяти. По этой причине в некоторых тестах производительность A13 Bionic оказалась даже ниже, чем у A12 Bionic.

Теперь обратимся к результатам тестирования производительности. Вот как они выглядят в синтетическом бенчмарке SPEC2006. Напомню, что слева показаны мощность (т.е. скорость энергопотребления) — например, 4.61 Вт (Дж/сек), а также общее энергопотребление за время теста — например, 11135 Дж (Вт⋅с), т.е. 3 Вт⋅ч. В свою очередь справа — общая производительность (например, 52.82 баллов). Как видим, при энергопотреблении процессора в 3 Вт⋅ч, производительное ядро A13 Bionic (Lightning) показывает производительность почти вдвое выше, чем у «толстых» ядер его соперников.

Но что самое примечательное, по уровню быстродействия в этом тесте ядро процессора для смартфонов занимает промежуточное положение (52.82 баллов) между ядрами самых топовых десктопных процессоров, AMD Ryzen 3900X (49.02) и Intel Core 9900K (54.28). Эти цифры вполне соответствуют результатам другого, гораздо более популярного теста, Geekbench 5 (по данным его официального сайта):

Процессор	Конфигурация	Производительность одноядерная	Производительность многоядерная
Intel Core i9-9900K, 95 Вт	8 ядер, 3.6 ГГц	1,341	8,720 (70%)
Apple A13 Bionic	2+4 ядер, 2.66 ГГц	1,329 (99%)	3,419 (28%)
AMD Ryzen 3900X, 105 Вт	12 ядер, 3.8 ГГц	1,287 (96%)	12,390
Apple A12X Bionic	4+4 ядер, 2.5 ГГц	1,114 (83%)	4,614 (37%)
Apple A12 Bionic	2+4 ядер, 2.5 ГГц	1,109 (83%)	2,632 (21%)
Intel Core i7-4770K, 84 Вт (2013)	4 ядра, 3.5 ГГц	986 (74%)	3,734 (30%)
Apple A11 Bionic	2+4 ядер, 2.3 ГГц	922 (69%)	2,310 (19%)
Samsung Exynos 9820	2+2+4 ядер, 2.0 ГГц	760 (57%)	2,137 (17%)
Qualcomm Snapdragon 855	4+4 ядер, 1.8 ГГц	725 (54%)	2,664 (22%)
Huawei HiSilicon Kirin 980	2+2+4 ядер, 1.8 ГГц	676 (50%)	2,297 (19%)
Apple A7 (2013)	2 ядра, 1.3 ГГц	259 (19%)	474 (4%)

Итак, что мы видим помимо того, что в одноядерной скорости процессор iPhone 11 занял промежуточное место между двумя современными топовыми процессорами для ПК и почти вдвое опередил своих мобильных конкурентов? То, что собственно и стало причиной уравнения ядра A13 Bionic с ядрами Core i9-9900K и Ryzen 3900X — опережающий, по сравнению с десктопными процессорами Intel и AMD, рост производительности мобильных чипов Apple. Если с 2013 года одноядерная производительность процессоров Intel выпосла c 986 до 1341 баллов, т.е. на 36%, то у процессоров Apple она взлетела с 259 до 1329 баллов, т.е. в 5 раз.

Одной из главных причин этой разницы в росте производительности мобильных и десктопных процессоров является разная динамика техпроцессов. В случае с Intel мы имеем переход с 22 нм на 14 нм, а в случае с Apple — переход от Samsung 28 нм к TSMC 7 нм (2-е поколение). Плотность размещения транзисторов в этих техпроцессах выглядит следующим образом:

Год	Техпроцесс	Процессор	Кол-во транзисторов на 1 мм 2
2020	Intel 10 нм	—	100.8 млн
2018	Intel 14 нм	Intel Core i9-9900K	37.5 млн
2013	Intel 22 нм	Intel Core i7-4770K	15.3 млн
2020	TSMC 5 нм	Apple A14	124 млн
2019	TSMC 7 нм (2-е поколение)	Apple A13 Bionic	86.3 млн 1
2013	Samsung 28 нм	Apple A7	9.8 млн 2

1 из расчета 98.48 мм 2 и 8.5 млрд транзисторов

2 из расчета 102 мм 2 и 1 млрд транзисторов (по данным Википедии)

Таким образом, у мобильных чипов плотность размещения транзисторов с 2013 года выросла в 8.8 раз, а у десктопных процессоров Intel — в 2.5 раза. Ну и конечно не будем забывать об опережающей, за счет архитектуры и лучшей интеграции с собственным программным обеспечением, производительности процессоров самой Apple — по сравнению с конкурентами она вдвое выше.

В сухом остатке мы имеем топовый мобильный процессор на базе архитектуры ARM, который в одноядерной производительности сравнялся с топовыми десктопными x86-процессорами, чьи энергопотребление и цена в несколько раз выше. В этом смысле, пафосно выражаясь, мы переживаем исторический момент.

В то же время ядерная гонка на десктопных процессорах сказывается больше. Архитектура big.LITTLE мобильных чипов подразумевает, что основная нагрузка ложится на big-ядра — а их количество (2 шт) в процессорах Apple с 2013 года осталось неизменным. У десктопных процессоров деления на производительные и энергоэффективные ядра нет. Поэтому увеличение общего количества ядер привел к тому, что общая, многоядерная, производительность у топового процессора Intel за последние 5-6 лет выросла с 3734 до 8720, т.е. в 2.3 раза (одноядерная, напоминаю, только на 36%). У мобильного процессора Apple она выросла еще больше, с 474 до 3419, т.е. в 7.2 раз, но в любом случае это только 39% от десктопной производительности (если сравнивать с 12-ядерным AMD Ryzen 3900X — 28%). А в следующем году ожидается релиз десктопных процессоров Intel на базе 10-нм техпроцесса, где плотность размещения транзисторов увеличится в 2.7 раз — тогда как у Apple A14, по данным IBS Research, только на 44%.

Однако SPEC2006 с Geekbench 5 — далеко не единственные тесты. Предлагаю вашему вниманию результаты тестирования A13 Bionic в других бенчмарках. Начнем с браузерной производительности:

iPhone 11 (A13 Bionic)	iPhone XS (A12 Bionic)	iPhone X (A11 Bionic)	Asus ROG Phone II (Snapdragon 855 Plus)	Galaxy S10+ (Exynos 9820)	Huawei P30 Pro (Kirin 980)
Speedometer 2.0	159	132 (83%)	97.5 (61%)	71.5 (45%)	59.1 (37%)	68 (43%)
JetStream 2	129.15	114.51 (89%)	98.67 (76%)	?	48.34 (37%)	62.27 (48%)
WebXPRT 3	188	153 (81%)	143 (76%)	100 (53%)	97 (52%)	111 (59%)

Устойчивая (после троттлинга) графическая производительность:

iPhone 11 / Pro (A13 Bionic)	iPhone XS (A12 Bionic)	iPhone X (A11 Bionic)	Asus ROG Phone II (Snapdragon 855 Plus)	Galaxy S10+ (Exynos 9820)	Huawei P30 / Pro (Kirin 980)
3DMark Sling Shot Extreme (ES 3.1) — Физика	2,333 (53%)	2,910 (66%)	1,881 (43%)	3,597 (82%)	3,582 (81%)	4,396
3DMark Sling Shot Extreme (ES 3.1) — Графика	4,495 / 5,904 (57% / 75%)	3,929 (50%)	2,884 (37%)	7,870	3,150 (40%)	4,352 / 3,208 (55% / 41%)
GFXBench Aztec Ruins — High (off-screen)	19.54 / 22.56 (87% / -)	15.02 (67%)	9.3 (41%)	19.7 (87%)	13.73 (61%)	12.46 (55%)

Здесь прежде всего надо сделать оговорку, что из протестированных AnandTech смартфонов с процессором Snapdragon 855 в эту таблицу отобран самый производительный, Asus ROG Phone II (Snapdragon 855 Plus, 12 Гб и воздушное охлаждение). Отсюда результат, сопоставимый с iPhone 11, в бенчмарке GFXBench Aztec Ruins — High (off-screen) — 19.7 к/с VS 19.54 к/с. Для сравнения, оснащенная Snapdragon 855 американо-китайская версия Galaxy S10+ в том же тесте набирает скромные 11.06 к/с.

Также особого внимания заслуживает 30% увеличение устойчивой производительности iPhone 11 по сравнению с его прошлогодним предшественником (при том, что заявленный Apple номинальный прирост скорости — 20%). Речь идет о вышеупомянутом бенчмарке GFXBench Aztec Ruins — High (off-screen), в котором процессоры Apple традиционно лидируют. При этом температура корпуса не нагревается выше 41°C (мощность смартфона при этом колеблется от 4 Вт до 6 Вт). AnandTech пишет, что некоторые Android-смартфоны нагревались сильнее, но конкретных моделей и цифр не называет.

А вот в 3DMark Sling Shot Extreme (ES 3.1) наблюдается двойная странность:

В тесте Физика (в котором основная нагрузка ложится на ЦПУ) новый процессор Apple оказался заметно хуже своего предшественника — 2333 VS 2910 (+25%). Можно предположить, что это связано с двойным увеличением времени задержки у A13, по сравнению с A12, при доступе к DRAM.
В тесте Графика (основная нагрузка — на ГПУ) Pro-версия iPhone 11 существенно быстрее стандартной версии: 5904 (+31%) VS 4495. Результаты Huawei P30 и P30 Pro еще более странные: 4352 (+36%) VS 3208 (т.е. Pro-версия медленнее стандартной).

А вот до топовых видеокарт ГПУ процессоров Apple еще очень далеко. По данным чарта на сайте GFXBench, в тесте Aztec Ruins — High (off-screen) король графических ускорителей Titan RTX набирает 366 к/с. И даже самая бюджетная модель в линейке современных видеокарт Nvidia, RTX 2060 (DirectX), производительнее A13 Bionic в 8 раз (179 к/с).

Тем не менее, на примере мобильной консоли Nintendo Switch можно видеть, что даже очень требовательные игры (Doom, Outlast 2, Wolfenstein II, или вышедший на днях Ведьмак 3) возможно вполне качественно портировать с десктопных приставок последнего поколения на устройство с мобильным процессором, который был анонсирован почти 5 лет назад. В тесте Aztec Ruins — High (off-screen) приставка Nvidia Shield TV c этим процессором показывает 13.5 к/с. Очевидно, что устойчивая производительность портативной версии Nintendo Switch еще ниже, поэтому в этом графическом тесте A13 Bionic как минимум вдвое производительнее Tegra X1. Если принять во внимание включенную в iOS 13 поддержку игровых контроллеров PlayStation 4 и Xbox One S, у iPhone с iPad имеется большой потенциал в качестве игровой платформы.

В заключение остается напомнить, что согласно таким авторитетным источникам как Bloomberg и Минг-Чи Куо, в 2020-2021 году Apple начнет оснащать своими процессорами не только смартфоны с планшетами, но и ноутбуки с десктопными компьютерами. И как мы видим, с точки зрения быстродействия ЦПУ предпосылки для этого уже имеются.

Источник

Apple a13 bionic apl1w85