Neural engine что это apple

Сделать невозможное: чип Apple M1

В ноябре 2020 года Apple представила M1 — первый в истории компании чип, разработанный и оптимизированный специально для Mac и macOS. Спустя год результаты исследований позволяют с уверенностью говорить, что он многократно повысил производительность, энергоэффективность и время автономной работы использующих его устройств Apple.

Инновационная система М1 сменила процессоры Intel, поколениями которых оснащались Mac. Традиционно в Мас использовалось несколько микросхем для центрального процессора, контроллеров ввода-вывода, безопасности и других функций, собранных на материнской плате. М1 — первая система с абсолютно новым уровнем интеграции.

Она впервые объединила несколько мощных технических компонентов на едином кристалле Apple Silicon (SoC). Среди них — центральный процессор, оперативная память, графический процессор, система машинного обучения Neural Engine, процессор обработки сигнала изображения, подсистема для защиты конфиденциальных данных пользователя Secure Enclave и другие. Сделать это позволила передовая 5-нанометровая технология производства, при которой возможно более плотное размещение транзисторов. Чип М1 впервые для Apple вмещает 16 миллиардов транзисторов. В результате сокращаются затраты энергии, а скорость прохождения сигнала возрастает.

Центральный процессор чипа М1 включает четыре ядра производительности для сценариев с высокой нагрузкой и четыре ядра для повышения эффективности. Ядра производительности отвечают за максимально эффективное и быстрое выполнение одно- и многопоточных процессов. Ядра эффективности оптимизируют выполнение простых задач и расход энергии. Вместе восемь ядер увеличивают производительность на ватт центрального процессора до рекордных показателей, а их вычислительной мощности хватает на самые ресурсоемкие процессы.

Встроенный графический процессор, тестирование которого позволяет Apple говорить о нем как о самом быстром в мире (2,6 терафлопс), также имеет восемь ядер. В максимальной конфигурации он способен обрабатывать одновременно до 25 тысяч потоков данных.

Еще одна инновация, которую Apple применила в чипе М1, — это архитектура объединенной памяти. Благодаря ее использованию все технические компоненты чипа, например, центральный и графический процессоры, могут обращаться к одним и тем же данным без их копирования в отдельные пулы памяти. Это, кроме прочего, обеспечивает высокую пропускную способность и минимальную задержку при обращении.

Итак, по сути, чип М1 — это автономный компьютер в виде микросхемы. Объединяя компоненты на одном кристалле, он позволяет новым Мас работать быстрее и эффективнее, чем устройствам предыдущего поколения, что подтверждают многочисленные тесты производительности.

С чипом М1 8-ядерный процессор работает до трех раз продуктивнее. Это в значительной степени ускоряет выполнение всех сложных задач, в том числе компиляцию программного кода и обработку графики. Однако у новых Мас выше не только мощность, эффективность и скорость вычислений. Значительно изменились и показатели производительности:

• скорость машинного обучения выросла до 15 раз;
• время отклика в web-приложениях сократилось до 50%;
• скорость отображение графики в браузере выросла до двух раз.

Новые версии операционной системы macOS на устройствах с чипом М1 поддерживают больше приложений, в том числе бета-версии. Если приложение пока не оптимизировано для чипа М1, его можно запустить благодаря эмулятору Rosetta 2. Одна из главных новинок, которая порадует разработчика для iOS, — это возможность открывать приложения для iPhone и iPad на своей рабочей машине без запуска дополнительных симуляторов.

Разработчики, использующие технологии машинного обучения, смогут выйти на новый уровень благодаря системе Apple Neural Engine. Это 16-ядерный сопроцессор, система, предназначенная для ускорения машинного обучения. Она способна выполнять до 11 триллионов операций в секунду.

Отдельно стоит отметить уникальные возможности, упрощающие удаленную работу с новыми устройствами Мас. Развертывание софта происходит автоматически, а инфраструктура управляется с помощью системы MDM. Это, по данным расчетов Forrester, значительно сокращает затраты на работу технических отделов. Благодаря тому, что технические компоненты чипа М1 и новые версии macOS максимально энергоэффективны, время автономной работы у отдельных моделей увеличено до 20 часов. Наконец, новая версия сопроцессора Secure Enclave и контроллер хранилища с AES-модулем для шифрования данных обеспечивают максимальный уровень безопасности.

В настоящее время чипом М1 оснащены MacBook Air, 13-дюймовый MacBook Pro, Mac mini и 24-дюймовый iMac. В течение ближайших двух лет с момента презентации чипа М1 в ноябре 2020 года компания Apple планирует перевести на него все остальные модели своих устройств Mac.

MacBook Air — в истории этой модели оснащение чипом М1 стало самым значительным усовершенствованием. Как сообщает в отчете о своем исследовании Forrester Research, разработчики отмечают, что качество работы обновленного устройства сравнимо с MacBook Pro. MacBook Air превратился в машину, которой доступны профессиональные задачи и работа со специальным софтом. Энергоэффективность чипа М1 позволила обойтись без использования охлаждающих вентиляторов, поэтому MacBook Air работает абсолютно бесшумно.

MacBook Pro 13 дюймов стал самым быстрым и компактным профессиональным ноутбуком. Он позволяет создавать приложения в Xcode до 2,8 раза быстрее, а скорость выполнения задач машинного обучения благодаря чипу М1 выросла до 11 раз. Благодаря рекордной производительности на ватт чипа M1 разработчики, использующие эту модель, могут написать в четыре раза больше программного кода за один период работы без подзарядки. Обновленный MacBook Pro обеспечивает высочайший уровень безопасности благодаря сопроцессору Secure Enclave, встроенному в чип М1.

Mac mini также многократно расширил возможности благодаря чипу М1. Он позволяет создавать приложения в Xcode до 3 раз быстрее, а скорость обработки графики выросла до 6 раз.

iMac 24 дюйма — самое новое устройство из линейки Мас с чипом М1. Благодаря чипу толщина корпуса моноблока составляет всего 11,5 мм. У этой модели, представленной в 11 цветах, — 24-дюймовый экран Retina с разрешением 4,5K. Мощность его центрального процессора стала до 85% больше. Новый iMac 24 дюйма обрабатывает графику до двух раз быстрее (по сравнению с iMac 21,5 дюйма) и без проблем открывает сотни вкладок Safari. Результатом идеального взаимо­действия мощного оборудования, macOS и чипа M1 стала тихая работа практически без перегрева даже при очень высокой нагрузке. Это первая модель iMac, оснащенная технологией Touch ID.

Источник

О технологии Neural Engine в процессорах Apple A-серии

Было опубликовано 20 января 2020 года
Обновлено 2 декабря 2020 года

Приставка «Bionic» к названию процессоров появилось не просто так. На кристалле стал размещаться еще один процессор, который маркетинг Apple назвала «нейронным движком» (Neural Engine).

Он основан на нейронных сетях, которым еще лет 20 назад пророчили лидирующую роль в вычислительной технике.

Позже на помощь Neural Engine пришли блоки AMX, но об этом ниже.

Для чего нужен Neural Engine

Отдельный процессор NPU значительно ускоряет работу таких ресурсоёмких задач как: дополненная реальность (поддерживаемая фреймворком Apple ARKit), машинное обучение и построение нейронных сетей (поддерживаемые фреймворком Apple Core ML).

Neural engine

Технология позволяет Apple реализовать нейронную сеть и машинное обучение более энергоэффективным способом, чем использование основного или графического процессора. CPU и GPU не предназначены для работы с ИИ.

• Используется в камерах iPhone для обработки изображений в самом высоком разрешении и с максимальной плавностью;
• При подборке воспоминаний в приложении Фото;
• При распознавании лиц, как и для Face ID, так и в приложениях;
• В дополненной реальности, Apple ARKit;
• В предиктивной клавиатуре устройства;
• При использовании Siri;
• Распознавая речь или музыку.

Первое поколение

Впервые нейронный процессор появился в Apple A11 Bionic. Предыдущий чип Apple A10 имел приставку Fusion.

Презентация процессора Apple A11

• Apple A11 Bionic.

Это первое поколение Neural Engine, которое было встроено чип Apple. В него установлено 2 ядра и оно может выполнять до 600 миллиардов операций в секунду.

Сторонние приложения не могут использовать нейронный движок этого поколения, что приводит к аналогичной производительности нейронной сети для старых iPhone.

Второе поколение

Следующее поколение сделало достаточно большой рывок по сравнению с предыдущим.

• Процессор Apple A12
• Процессор Apple A12X
• Процессор Apple A12Z Bionic

• Apple A12 Bionic;
• Apple A12X Bionic;
• Apple A12Z Bionic.

Вторая версия включает в себя “нейронный движок» следующего поколения, который установлен сразу в трех чипах компании Apple. Это поколение имеет целых 8 ядер и может выполнять до 5 триллионов операций в секунду, что до 9 раз быстрее по сравнению с Apple A11.

В отличие от Neural Engine 1-го поколения, 2-ое поколение предоставляет доступ для сторонних приложений.

Третье поколение

Третье поколение не сильно продвинулось по сравнению со вторым, но улучшения есть.

Презентация Apple A13 Bionic

• Apple A13 Bionic.

Следующий процессор Apple A-серии также включает в себя Neural Engine нового поколения. Имеет 8 ядер, как и ранее, которые стали на 20% быстрее и на 15% меньше потребляют энергию, а также работают до 6 раз производительнее.

Apple добавила в 3 – е поколении специальный ускоритель — блоки AMX. Они ориентированы на выполнение ключевых задач машинного обучения.

Четвертое поколение

Это поколение стало первым для Mac. Neural Engine этого поколения стал сильно лучше в задачах с использованием ИИ.

О Apple A14 Bionic

• Apple A14 Bionic;
• Apple M1.

Четвертая версия содержит в себе нейронный процессор более нового поколения. В нем установлено 16 ядер, больше чем ранее в целых два раза. Они выполняют до 11 триллионов операций за 1 секунду, что по утверждениям Apple на 80% быстрее.

В чипах использующих это поколение, как и в A13, установлен специальный ускоритель — блоки AMX. Они ориентированы на выполнение ключевых задач машинного обучения.

Источник

Новая технология Neural Engine и Apple GPU — Apple A11 Bionic

Было опубликовано 25 июля 2019 года
Обновлено 5 ноября 2020 года

Apple A11 Bionic – ARM-система на кристалле (SoC), разработан Apple и изготовлен TSMC. Cочетает в себе процессоры Monsoon и Mistral с графическим процессором Apple GPU.

Впервые появился в iPhone 8, iPhone 8 Plus и iPhone X.

Согласно Apple, Apple A11 Bionic имеет два высокопроизводительных ядра, которые на 25% быстрее, чем в Apple A10 Fusion, и четыре высокопроизводительных ядра, которые на 70% быстрее, чем энергоэффективные ядра в A10.

О процессоре

A11 оснащен разработанным Apple 6-ти ядерным процессором с двумя высокопроизводительными ядрами на частоте 2,39 ГГц, называемыми Monsoon, и четырьмя энергоэффективными ядрами, называемыми Mistral. Ядра Mistral основаны на ядрах Apple Swift от Apple A6. A11 использует новый контроллер производительности второго поколения, который позволяет A11 использовать все шесть ядер одновременно, в отличие от своего предшественника A10.

Чип также интегрирует разработанный Apple трехъядерный графический процессор (GPU) с 30% более высокой графической производительностью, чем A10. В A11 встроен сопроцессор движения M11. Apple A11 Bionic включает в себя новый процессор обработки изображений, который поддерживает вычислительные функции фотографии, такие как оценка освещения, широкий захват цвета и расширенная обработка пикселей.

Рейтинг Antutu

Apple A11 Bionic в рейтинге Antutu набирает около 290.000 баллов. Для сравнения A10 Fusion набирает примерно в среднем 225.000 условных единиц.

Neural Engine

A11 включает в себя выделенное нейронное сетевое оборудование, которое Apple называет «Neural Engine«.

Это оборудование нейронной сети может выполнять до 600 миллиардов операций в секунду и используется для Face ID, Animoji и других задач машинного обучения. Neural Engine позволяет Apple реализовать нейронную сеть и машинное обучение более энергоэффективным способом, чем использование основного процессора или графического процессора.

Однако сторонние приложения не могут использовать нейронный движок данного поколения, что приводит к аналогичной производительности нейронной сети для старых iPhone.

Поддержка

Начало поддержки iOS — iOS 11. Обновления программного обеспечения для систем, использующих этот чип продолжается до сих пор. Производство продолжалось с 2017 года по 2020 год.

Технические характеристики

Базовая частота – 2x 2,39 ГГц ( Monsoon ) + 4x 1,42 ГГц ( Mistral )
Количество ядер – 6

Модель ускорителя – Apple GPU
Количество ядер – 3

Тип оперативной памяти – LP-DDR4X 2133 МГц
Количество оперативной памяти – 3 ГБ

Прочее

Технологический процесс – 10 нм
Количество транзисторов – 4,3 млрд
Набор инструкций – ARMv8.2-A
Площадь кристалла – 87.66 мм^2
Версия Bluetooth – 5.0
Версия Wi-Fi – 5
Поддержка 5G – нет

Источник