蘋(píng)果公司上個(gè)月宣布推出新款iPad Air時(shí)，最有趣的不是它的iPad Pro風(fēng)格設計，也不是一系列新的色彩選擇。不，這就是新Air潛藏在細長(cháng)框架中的原因。
令我們驚訝的是，2020年的iPad Air是蘋(píng)果公司宣布的首款使用新型A14 Bionic芯片組的設備。硅的影響也將不僅限于平板電腦-幾乎可以肯定，它將為下一代iPhone提供動(dòng)力，Apple將于10月13日推出該產(chǎn)品。在與Engadget的對話(huà)中，蘋(píng)果公司平臺架構副總裁蒂姆·米勒(Tim Millet)和Mac和iPad產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)高級總監湯姆·博格(Tom Boger)闡明了該公司設計A14的方法，以及對iPad Air及其它的意義。 。
在較高的水平上，A14似乎與蘋(píng)果的其他Bionic芯片組相似。就像A12和A13一樣，此片上系統包含一個(gè)六核CPU(兩個(gè)核高性能核，四個(gè)用于低優(yōu)先級任務(wù))。這里的GPU內核數量也保持不變，為四個(gè)。但是，不要被這些過(guò)去的相似之處所迷惑：由于A(yíng)14是為5納米制造工藝設計的，因此這種單芯片系統的工作比以往任何時(shí)候都多。但是，讓我們先退后一步。向更密集的芯片組設計的轉變已經(jīng)發(fā)生了多年，并且沒(méi)有絲毫放緩的跡象。
A14可能是世界上第一個(gè)商用的5nm芯片，但是蘋(píng)果的競爭對手并不落后。高通公司首款5nm移動(dòng)芯片組Snapdragon 875可能會(huì )在12月的公司虛擬Snapdragon Summit上首次亮相。然后是三星，除了為高通公司制造這些驍龍之外，三星還開(kāi)始拉開(kāi)5nm Exynos 1080芯片組的帷幕。
基于這些新制造工藝的芯片的主要優(yōu)點(diǎn)是，它們更密集地裝有晶體管，難以置信的小型開(kāi)關(guān)，可以控制電子的流動(dòng)。這些充當邏輯門(mén)的基礎，邏輯門(mén)產(chǎn)生集成電路，集成電路產(chǎn)生成熟的處理器。
無(wú)論如何，轉向5nm意味著(zhù)Apple有更多的晶體管可用于芯片上的所有系統。想想：該公司去年使用A13 Bionic時(shí)需要使用的85億美元，而現在是118億美元。如您所料，晶體管數量的急劇增加為蘋(píng)果提供了額外的處理位，以顯著(zhù)提高速度，效率，CPU和GPU內核。但這也使蘋(píng)果可以自由地對設備的整體體驗進(jìn)行微妙的改進(jìn)。
“芯片架構師考慮功能的一種方式不一定是直接將[晶體管]映射到產(chǎn)品中的用戶(hù)功能，而是要使諸如圖形堆棧中的軟件之類(lèi)的基礎技術(shù)能夠利用GPU中的新功能。 ”，小米說(shuō)。“這將不可避免地成為游戲中的視覺(jué)功能，或用戶(hù)界面中的快速過(guò)渡。”
轉向A14的5納米設計也使蘋(píng)果可以自由地將其更多的晶體管“預算”投入到CPU和GPU以外的組件上。而要獲得最佳的全方位體驗，蘋(píng)果，三星和華為等公司(僅有的其他為自己的移動(dòng)設備設計芯片的公司)具有明顯的優(yōu)勢。在這種情況下，由于A(yíng)pple完全控制其片上系統中的內容，因此可以在其他處理內核和組件成為主流之前對其進(jìn)行投資。
最好的例子是該公司的神經(jīng)引擎，該組件首次出現在iPhone X的A11芯片組中，用于加速各種功能所需的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，例如安全面部解鎖，Siri語(yǔ)音識別和增強現實(shí)等。蘋(píng)果是最早在其芯片中集成專(zhuān)用神經(jīng)加速器的公司之一-華為在宣布其自己的神經(jīng)引擎之前一周就發(fā)布了麒麟970及其神經(jīng)處理單元，而三星和高通后來(lái)才趕上來(lái)。
毫不奇怪，今年的神經(jīng)引擎與我們在2017年看到的第一個(gè)引擎相去甚遠。雖然原始協(xié)處理器可以每秒執行6000億次操作，但去年的A13在相同的時(shí)間內將標準提高到了6萬(wàn)億次。同時(shí)，A14通常每秒執行11萬(wàn)億次聲稱(chēng)的操作，從而消除了障礙。
大規模的重新設計使這種提升成為可能：A14的神經(jīng)引擎現在包含16個(gè)內核，而去年的A13為8個(gè)。將引擎的核心數量增加一倍是一個(gè)有趣的選擇，因為許多依賴(lài)它的iOS功能似乎已經(jīng)運行良好。既然如此，為什么不把更多的新晶體管投入到進(jìn)一步提高CPU和GPU性能上呢?大多數人可能會(huì )立即注意到這一點(diǎn)?
答案有兩個(gè)。首先，蘋(píng)果公司繼續在增壓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )中看到巨大的潛力，不僅是因為其自身的軟件體驗，而且對于那些應用程序開(kāi)發(fā)人員可能能夠在適當的位置安裝適當的組件來(lái)實(shí)現。例如，流行的圖像編輯應用程序Pixelmator Pro依靠神經(jīng)引擎提供了一項功能，該功能可使低分辨率圖像看起來(lái)異常清晰和干凈。同時(shí)，在創(chuàng )意頻譜的另一端，Algoriddim的djay Pro AI應用程序使用神經(jīng)引擎來(lái)更有效地隔離歌曲中的人聲和樂(lè )器音軌。
Millet說(shuō)：“我們看到了做傳統CPU指令集無(wú)法完成的事情的機會(huì )。”“理論上您可以執行神經(jīng)引擎在GPU上執行的許多操作，但是您不能在緊密，受熱約束的外殼內執行該操作。”
這是答案的另一半，這就是蘋(píng)果必須在純粹的馬力和效率之間取得平衡。畢竟，如果馬匹過(guò)早疲勞，那就沒(méi)有必要確保它們跑得快。
Millet說(shuō)：“我們努力專(zhuān)注于能源效率，因為這適用于我們生產(chǎn)的每種產(chǎn)品。”通過(guò)將重點(diǎn)放在芯片設計上，蘋(píng)果不必擔心這種情況“它專(zhuān)注于手機的能源效率(以某種方式)在iPad Air中不起作用”。當然可以了。”
幾乎沒(méi)有辯論的A14是比它的前輩更令人印象深刻，但所有這一切都引發(fā)了一個(gè)有趣的問(wèn)題：如何強大的是這件事情，是真的嗎?
這取決于。蘋(píng)果尚未就A14 Bionic比去年的A13 Bionic的性能提高發(fā)表任何聲明-在即將到來(lái)的主題演講中，可以期待更多。(A組泄露基準的建議，比去年同期的芯片組的一些健康收益，盡管有些小于留下深刻印象。)當蘋(píng)果披露新產(chǎn)品iPad Air，不過(guò)，它確實(shí)說(shuō)了A14的CPU是高達40%，比前代車(chē)型快，人們可以期望圖形性能最多提高30%。
但是，必須注意的是，現實(shí)生活中的性能提升并不總是符合Apple的承諾。例如，當公司表示A14的CPU性能比當前iPad Air的A12芯片組強大30%時(shí)，它并沒(méi)有超出您和我可以使用的流行基準測試工具的結果。根據Boger的說(shuō)法，這些數字是“實(shí)際應用程序工作負載”的合并。換句話(huà)說(shuō)，它們是源自許多不同性能因素的綜合數字，所有這些都證明了實(shí)際使用此東西的感覺(jué)。
Millet補充說(shuō)：“我們了解許多應用程序的單線(xiàn)程性能確實(shí)很重要。”“因此，我們確保在談?wù)撝T如此類(lèi)的事情時(shí)，我們能夠很好地表示單線(xiàn)程性能。我們還表示，更多具有前瞻性的開(kāi)發(fā)人員實(shí)際上正在利用即將推出的額外內核。”
由于我在2020年花費了大量時(shí)間測試蘋(píng)果設備，因此我的想法迅速轉向A14如何模糊Air與iPad Pro之間的界限。畢竟，2020 iPad Pro依靠的是兩年前芯片組的增強版本。與蘋(píng)果的新芯片相比，它如何堆疊?
總體而言，iPad Pro仍然具有優(yōu)勢。當我們在今年早些時(shí)候對其進(jìn)行測試時(shí)，它是一臺速度非?？斓臋C器，而Millet和Boger很快指出，當前型號的A12Z芯片組比A14具有更多的CPU和GPU內核(每個(gè)內核八個(gè))。GPU計算能力的巨大差異尤其意味著(zhù)iPad Pro將繼續更適合圖形工作以及Apple專(zhuān)業(yè)用戶(hù)可能會(huì )處理的其他“高性能工作負載”。但這并不是說(shuō)iPad Air的芯片組在這里完全被淘汰了。
博格指出：“由于A(yíng)14具有我們最新一代的CPU內核，因此您可能會(huì )在這里和那里看到一些東西，它們可能會(huì )勝過(guò)A12Z。”
蘋(píng)果制造了一款售價(jià)600美元的平板電腦，其功能有時(shí)會(huì )超過(guò)其專(zhuān)業(yè)級硬件，這是一個(gè)大問(wèn)題。但是，更重要的是，蘋(píng)果公司在設計A14時(shí)所做的工作可能會(huì )影響其后續設備。
走向未來(lái)
正如我之前說(shuō)的，A14將為新款iPad Air以及可能是該公司最新推出的iPhone系列提供動(dòng)力，但幾乎肯定還會(huì )在其他產(chǎn)品中使用?？纯碅pple的入門(mén)級iPad系列：盡管它們從未獲得過(guò)為iPad Pros制造的高端芯片組版本，但它們經(jīng)常被上一代iPhone中使用的硅材料所刷新。如果您是Apple設備的粉絲，那么您是否還不打算大肆購買(mǎi)新手機或平板電腦也沒(méi)關(guān)系-您最終體驗A14的機會(huì )還不錯。
即使您不這樣做，您仍然可以從其中進(jìn)行的一些工作中受益。當蘋(píng)果公司的人們開(kāi)始研究芯片組時(shí)，他們不僅專(zhuān)注于為單個(gè)產(chǎn)品構建芯片組。他們考慮了公司的整體陣容。“我們花了很多時(shí)間與產(chǎn)品團隊和軟件團隊合作，而架構小組確實(shí)位于其中。” Millet說(shuō)。蘋(píng)果在制造產(chǎn)品時(shí)，必須弄清從CPU和GPU到相機和顯示模塊以及大量傳感器的重要組件清單。以良好的方式將所有組件連接起來(lái)是Millet團隊的工作，而他們最大的優(yōu)先事項之一就是確保將它們編織在一起的芯片級體系結構參數化-即可擴展以用于不同類(lèi)型的設備。
他說(shuō)：“最終，我們要確保在為一代構建CPU時(shí)，我們不一定只為一代構建CPU。”雖然這并不意味著(zhù)您會(huì )在A(yíng)pple Watch之類(lèi)的產(chǎn)品中看到A14的六核CPU，但為該公司的旗艦手機芯片組開(kāi)發(fā)的體系結構很可能會(huì )改編并在其他地方重復使用。事實(shí)證明，我們可能不必等很久就能看到一個(gè)很好的例子。
蘋(píng)果
幾周以來(lái)，一直有傳言稱(chēng)iPad Pro由A14的高性能版本A14X提供動(dòng)力，有人傳言稱(chēng)該產(chǎn)品將于2021年初推出。在發(fā)布由A12驅動(dòng)的iPhone XS系列僅一個(gè)月后，蘋(píng)果就宣布了其第三代iPad Pro和A12X芯片組。更有趣的是-這是您應該撒些鹽的部分-謠傳A14X也是該公司的首批商用Apple Silicon Mac中的芯片組。自然，該公司不會(huì )向我確認任何這件事，但是當被問(wèn)及該公司在Mac芯片上的工作是否完全影響了A14的發(fā)展時(shí)，小米指出：“有時(shí)，獨特的平臺制約著(zhù)發(fā)明的發(fā)展。”
最終，對于A(yíng)14和蘋(píng)果公司在不久的將來(lái)的計劃，我們仍然知之甚少。它的體系結構還可以如何擴展或限制為適用于不同的硬件?蘋(píng)果從設計像A14這樣的移動(dòng)芯片組中學(xué)到的知識是否會(huì )給它提供在英特爾和AMD上需要的工具?小米沒(méi)有完全討論這些話(huà)題，但似乎一模一樣：無(wú)論您是否購買(mǎi)iPad Air(或iPhone 12)，蘋(píng)果的工作都會(huì )對該芯片組產(chǎn)生影響幾年以后。
