iPhone 8：對於蘋果公司的 A11 Bionic 的五種解讀

蘋果公司在iPhone 8中使用的新型A11仿生晶元和即將推出的iPhone X封裝，處理核心和複雜的控制器陣列，均針對特定任務進行了優化。我們只知道一些這些，更不用說這個SoC包裝了什麼。這裡有一個新的Apple GPU，Neural Engine，它的6核心CPU，NVMe SSD控制器和新的定製視頻編碼器。

全新的3核GPU GPU，GPGPU＆ML

蘋果公司的第一款內部設計的GPU內置於A11仿生應用處理器中，聲稱比iPhone 7中使用的基於Imagination的GPU快了30％，這已經是智能手機領先的圖形架構。同樣令人印象深刻的是，蘋果新的GPU不僅速度更快，而且效率更高，從而使其僅使用一半能量來匹配A10 Fusion GPU的工作。GPU最初是為了加速圖形而創建的，但是多年來他們一直以同樣的重複性進行其他類型的數學計算，通常被稱為「通用GPU」。蘋果最初創建了OpenCL作為API來執行GPGPU，最近將GPGPU Compute摺疊到其專用於Apple iOS設備和Mac的GPU的Metal API中。最新版本Metal 2 在今年夏天在WWDC17上詳細介紹。

Geekbench瀏覽器報告的金屬基準測試進展現在，蘋果公司正在設計圖形晶元和軟體來管理它，預計在GPU和GPGPU進步中進展更快。此外，蘋果公司也分支到機器學習，GPU是特別擅長處理的任務之一。ML涉及到建立一個基於各種已知事物的模型，例如不同花朵的照片，並使用「知識」模型來查找和識別匹配 - 可能是其他新照片中的花朵，或者在相機取景器。蘋果還沒有提供關於其新GPU設計的許多技術細節，除了它有「三核」。不同的GPU設計針對特定任務和策略進行了優化，並以完全不同的方式定義了「核心」，因此不可能對來自Intel，Nvidia，AMD，Qualcomm，ARM Mali等的GPU進行直接，有意義的比較。

TB; DR

值得注意的是，Apple將其新的移動A11 Bionic GPU Family 4圖形架構描述為使用基於平鋪的延遲渲染。TBDR是為資源有限的移動設備創建的渲染技術。它只能完成在3D場景中對用戶可見的渲染對象。在台式PC GPU（以及高通Adreno和ARM Mali移動GPU）上，「即時模式」渲染在場景中的每個三角形上執行，通過光柵化和片段功能階段運行，並且可以到達設備內存，即使它可能最終被覆蓋由最終場景中的其他對象。

TBDR跳過做任何不會被看到的工作，在分析需要為每個場景需要渲染的場景之前將場景分解成一個場景。輸出暫時保存到高速，低延遲的平鋪內存中。該工作流可以更好地使用整個GPU，因為它可以非同步執行頂點和片段。蘋果筆記：「頂點階段通常會大量使用固定功能的硬體，而片段級使用數學和帶寬，完全重疊它們可以讓設備同時使用GPU上的所有硬體塊。

作為一種技術，TBDR與Imagination的並行開發的PowerVR密切相關到桌面GPU的路上少走，隨後出現在第一款iPhone推出的完美移動優化GPU架構，效率優勢縮小了PC GPU無法與之競爭。

但是，雖然Imagination 最初抱怨說，蘋果公司今年春天並沒有「證明它並沒有侵犯其知識產權」，但現在似乎還沒有任何聲稱蘋果的新GPU使用任何未經許可的PowerVR技術，而是以失去蘋果業務後，巨大的折扣。

此外，TBDR並不是Imagination完全獨一無二的方法，儘管只有幾個成功的GPU架構（許多實驗方法都失敗了）。儘管許多嘗試破壞競爭對手（甚至英特爾本身）的現狀，但CPU類似於目前由移動設備中的ARM和PC和伺服器中的英特爾x86所主導的CPU世界。

蘋果的Metal 2現在將TBDR的細節暴露給其A11 Bionic GPU的開發人員，因此他們可以進一步優化內存使用，並「提供更精細的同步以在GPU上保持更多的工作」。該公司還表示，其新的GPU「提供了顯著增強TBDR的幾項功能，」允許第三方應用程序和遊戲「

雙核ISP神經引擎

創建一個全新的GPU架構「沒有足夠的創新」，所以A11 Bionic還在其圖像信號處理器中還具有全新的神經引擎，可以解決非常具體的問題，例如匹配，分析和計算洪水中的數千個參考點從相機感測器衝出的圖像數據。

這些任務可以發送到GPU，但是具有專門用於矩陣乘法和浮點處理的邏輯允許神經引擎在這些任務中脫穎而出。

神經引擎本身具有兩個並行核心，用於處理實時處理，每秒執行6000億次操作。這意味著，除了蘋果公司在前幾代ISP中一直以來，對照片應用複雜的效果，它現在可以對實時視頻執行效果。除了效果之外，這也似乎是使相機系統能夠識別物體及其在場景中的構圖，從而使其能夠跟蹤並將焦點集中在您拍攝的主題上。

這個神經引擎被認為給了A11 Bionic它的名字。「仿生」通常是指具有機電增強功能的人，並且由於這些增強而提出超人能力的想法。人們可以想到A11仿生與此相反，因為它實際上是一種具有類似人類功能的機器。或者，您可以將該晶元視為人類使用它的仿生增強功能，允許用戶跨越普通Android無法使用的任務。

蘋果的6個新CPU內核，2G性能控制器

A11 Bionic的第三大部分是蘋果公司原有的ARM架構CPU內核的自定義實現。蘋果公司於2010年發布了其原始定製的A4 SoC，並迅速迭代了其設計。在2013年，它創建了A7，第一個64位ARM晶元，將晶元對手發送到尾部。去年的A10 Fusion從一個新的體系結構中獲得了它的名字，該架構管理一對性能核心和一對效率核心之間的任務，從而在全功率運行和高效空閑運行之間實現靈活性。今年，蘋果正在推出其「第二代性能控制器」，旨在將任務擴展到更多的低功耗內核，或者將工作流程提升到更快的大功率內核，甚至可以照亮整個6個核心CPU在爆裂。使用不對稱多處理器，A11 Bionic可以根據當前任務的比例逐漸增加激活任意數量的內核。使用不對稱多處理器，A11 Bionic可以根據當前任務的比例逐漸增加激活任意數量的內核在多個核心上擴展傳入任務的隊列不僅需要SoC上的多個核心; 應用和操作系統功能必須被設計為利用這些多核。蘋果在操作系統層面上一直在努力，而且與其第三位開發人員一樣，在iPhone甚至存在多年之前。蘋果公司詳細介紹了其關於關閉不必要的處理器單元並有效地訂購流程的軟體操作系統策略，以便儘可能快速高效地運行。它正在實現同樣的硅硬體實踐。其他移動設備製造商，包括三星和LG，從未需要開發自己的PC操作系統平台。將Android從其起源調整為可移植（JavaME）移動平台的Google不將其銷售給支付業績的用戶。它沒有真正的平板電腦或桌面計算業務，其手機平台的目標是平均售價低於300美元 - Android One手機的價格目標是100美元。Android買家是廣告客戶的受眾群體，而不是客戶要求UI波蘭，應用程序性能或複雜功能，如多處理器支持。優化了Android應用來投放廣告。蘋果表示，A11 Bionic的兩款性能優化的通用CPU內核比去年的A10 Fusion快了25％更高的收益來自其效率核心，其數量翻了一番，達到四倍，現在高達70％。在Geekbench的測試中，將類似的iPhone 7與iPhone 8（他們共享相同的RAM和相同的顯示解析度）進行比較，A11 Bionic在單核中得分快25％，多核分數快80％。

尤其值得注意的是，蘋果公司的最新晶元還提供了新的Neural Engine，GPU，攝像機ISP以及其他功能，這些能力超出了通用處理器基準測試的有效措施。與之形成鮮明對比的是，三星多年來一直在營銷「八核」處理器，其核心性能實際上較慢，並且運行的操作系統未經優化，可以在基準測試之外的應用程序中有效利用多個內核。谷歌本身曾經在推出時勉強構建了不佳的 Nexus 7，因為它具有「基本上16個內核」（CPU和GPU內核的總和），純粹是虛假的，無意義的營銷聲明，並沒有使其更快。實際上並不快速開始，並隨著時間的推移迅速失去了性能。蘋果的市場營銷重點放在現實世界的應用上，而不是過分誇張其抽象的技術規格，而是注意到，例如，A11 Bionic是「針對驚人的3D遊戲和AR體驗進行優化」，每天都可以體驗到App Store的訪客。與CPU分開，蘋果還設計了A7中的Secure Enclave，以處理與系統其餘部分隔離的矽片中的敏感數據（指紋生物識別）的存儲。蘋果表示，它在A11 Bionic上做了改進，但沒有討論這些涉及的內容。

秘密醬SSD SSD速度，保證存儲

蘋果公司硬體技術高級副總裁Johny Srouji 在接受Mashable採訪時詳細介紹了A11 Bionic的其他專門功能，包括其超快速SSD存儲控制器，採用自定義ECC（糾錯碼）演算法。這不僅僅是為了速度。「當用戶購買設備時，」Srouji指出，「我們的存儲的耐久性和性能將在整個產品中保持一致。 換句話說，存儲在設備上的數據（文檔，應用程序，照片）更好地受到損壞和存儲故障的保護（SSD電池耗盡，字面上），降低失去你的記憶和文件的前景，以及讓設備隨著時間的推移神秘地變慢而失望。這是許多Android設備的常見問題。蘋果首先為2015年MacBooks推出了自己的定製NVMe SSD存儲控制器，使其能夠優化從固態存儲（即晶元，而不是旋轉硬碟驅動器）讀取和寫入的硬體方面。然後，該公司將該技術帶入了A9中的iOS設備，從iPhone 6開始。NVMe最初是以企業市場為中心，而不是消費電子產品。沒有用於將NVMe控制器添加到手機的現成解決方案，並且現有（雖然是古老的）協議可以訪問SSD存儲的成本更低。蘋果建立並寫了自己的。A11 Fusion提供了顯而易見的蘋果第三代iOS存儲控制器。更有趣的是，蘋果公司甚至沒有在舞台上談論這個，因為談論太多，甚至更性感。

一個新的蘋果設計的視頻編碼器

兩年前，蘋果的A9推出了基於硬體的HEVC解碼器，使設備能夠有效地播放H.265 /「高效率」視頻內容。去年的A10 Fusion推出了一款硬體編碼器，使iPhone 7能夠以格式創建和保存內容。這些高效率格式的優勢在於它們大大減少了高解析度照片和視頻所佔據的空間。新功能在iOS 11中可用，並在「高效攝像頭捕獲」的相機設置中作為首選項顯示。打開時，使用HEIF（高效圖像格式）壓縮照片，並使用HEVC（高效率視頻編解碼器）錄製視頻。這些高效率格式的優勢在於它們大大減少了高解析度照片和視頻佔用的空間。蘋果表示，以新的HEVC格式記錄的一分鐘4K的30fps視頻將是大約170MB，而使用以前的H.264的同樣的事情將是350MB - 超過兩倍。

要播放此HEVC內容，設備需要能夠對其進行解碼。早於A9的iOS設備可以在軟體中進行解碼，但與使用高效，專用的硬體解碼相比，這需要更長的時間並且對電池的打擊更大。

HEIF視頻可以轉碼為H.264（需要轉換時間），或者用戶也可以默認為「最兼容的」，它可以將照片保存為H.264中的JPG和視頻。然而，這將禁用新的視頻錄製選項，以60fps（以及A11 Bionic iPhone的新的24fps電影設置）捕獲4K視頻。

有趣的是，蘋果公司為A11 Bionic開發了自己的視頻編碼器，並且也使得這個事實公開。過去，蘋果公司已經在其iPod和其他設備中使用現成的組件，其中包括支持各種專有音頻和視頻編解碼器，包括微軟的WMA，WMV和VC-1。蘋果沒有激活這種能力，而是傾向於使用MPEG LA合作夥伴開發的行業標準。

目前還不清楚，微軟是否從蘋果公司購買的晶元中獲得Windows Media IP許可使用費，但更大的問題是蘋果公司不得不為組件支付不希望使用的產品。通過構建自己的視頻編碼器，它可以僅針對其支持的格式進行優化，而不是其晶元提供商選擇的通用編解碼器包。Google的YouTube最初與蘋果合作，向iOS用戶提供H.264視頻內容。

但是，該公司已經嘗試推出自己從On2收購的VP8和VP9編解碼器。雖然它繼續向iOS用戶發送H.264視頻，但它並沒有在H.264或新的H.265 / HEVC中發布其更高解析度的4K YouTube內容，這使得YouTube 4K 無法在網路上的Safari用戶使用。

這也創造了蘋果電視4K「無法播放YouTube 4K內容」的敘述，實際上，Google拒絕提供Apple TV 4K旨在解碼的內容。還有待觀察如何解決這個問題，以及Google是否也會拒絕在iOS設備上支持4K。

在iPhone 7,8和X（以及iPad，Apple TV以及Mac上最近使用的最新幾代英特爾酷睿處理器）之間擁有一個高效，優化的HEVC編碼器，意味著用戶將能夠存儲更多的照片和視頻 - 通常是最大的儲存豬 - 在較少的空間。它也可以減少SSD存儲的磨損，因為寫入，移動和隨後擦除的一半都是這樣。

然而，HEVC可以實現的另一件事是記錄更高的幀速率內容。iPhone 8和X現在可以以60fps的速度捕獲4K視頻，以獲得更平滑的相機平底鍋。iPhone 7上的現有4K視頻清晰細膩，但如果您的相機或主體移動得太快，可能會產生抖動效果。採用平滑的60fps拍攝，視頻看起來好多了。

然而，這是幀數的兩倍，這意味著沒有更高級的壓縮，一分鐘的視頻將消耗大約800MB。使用HEVC，終端視頻的大小可達4K 30fps。請注意，HEVC中的60fps視頻需要顯著的處理能力或專用硬體解碼器才能播放。較舊的Mac已經在iPhone 7中播放現有的4K剪輯了.A11 Bionic的其餘一些有趣的方面是，如果將Apple詳細的晶元部分堆疊在一起，那麼它的整個表面面積將保持不變神秘。

點擊展開全文

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！