A11就是“人工智能芯片”

　　這次，蘋果在自家的A11 Bionic芯片上搭載了一個(gè)專用于機(jī)器學(xué)習(xí)的硬件——“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（neural engine）”。

　　現(xiàn)在所謂的手機(jī)處理器，比如高通的835、蘋果的A11、麒麟970等，實(shí)際上所指的是一個(gè)“處理器包”封裝在一起，這個(gè)計(jì)算包專業(yè)一點(diǎn)說叫Soc（System-on-a-Chip），高大上的說法是“計(jì)算平臺(tái)”；根據(jù)分工不同，很多專用功能的處理單元加進(jìn)來，比如我們最熟悉的是GPU，現(xiàn)在這個(gè)包里的獨(dú)立單元數(shù)量已經(jīng)越來越大，比如ISP（圖像處理）、Modem（通信模塊）、DSP（數(shù)字信號(hào)處理）等。

　　不同的數(shù)據(jù)進(jìn)來，交給不同特長(zhǎng)的計(jì)算模塊來處理將會(huì)得到更好的效果、更高的能效比，A11的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（neural engine）跟麒麟970的NPU一樣，是在手機(jī)處理器平臺(tái)新加入的一個(gè)擅長(zhǎng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的硬件模塊。

　　而這也是為什么從20nm、16nm、到現(xiàn)在的10nm、以及研發(fā)中的7nm，各大芯片設(shè)計(jì)商、代工商都在拼命把芯片技術(shù)往小了做，為的就是在不影響芯片大小的前提下擠進(jìn)更多的獨(dú)立處理單元。

　　A11的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎采用雙核設(shè)計(jì)，每秒運(yùn)算次數(shù)最高可達(dá)6000億次，相當(dāng)于0.6TFlops（寒武紀(jì)NPU則是1.92TFlops，每秒可以進(jìn)行19200次浮點(diǎn)運(yùn)算），以幫助加速人工智能任務(wù)，即專門針對(duì)Face ID，Animoji和AR應(yīng)用程序的ASIC（專用集成電路/全定制AI芯片）。

　　有了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，蘋果高級(jí)副總裁Phil Schiller很有底氣的表示：

　　“A11 Bionic是一款智能手機(jī)到目前為止所能擁有的最強(qiáng)勁、最智能的芯片。而基于ASIC的深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了高準(zhǔn)確率之外，還能比基于通用芯片（GPU、FPGA）的方案減少功耗?！?/p>

　　不過，蘋果對(duì)這款神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的功耗、實(shí)測(cè)性能等方面都沒有進(jìn)一步披露。

　　A11同時(shí)也支持Core ML，這是蘋果在今年WWDC開發(fā)者大會(huì)上推出的一款新型機(jī)器學(xué)習(xí)框架，能讓開發(fā)者更方便地將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)整合到自己的App中。Core ML支持所有主要的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如DNN、RNN、CNN等，開發(fā)者可以把訓(xùn)練完成的機(jī)器學(xué)習(xí)模型封裝進(jìn)App之中。

　　a11處理器規(guī)格

　　iPhone 8/8p和iPhone X都搭載了蘋果自研的A11 Bionic（仿生）芯片。雖然蘋果全程并沒有在這款芯片上花太多功夫介紹，但我們?nèi)耘f知道它集成了一個(gè)專用于機(jī)器學(xué)習(xí)的硬件——“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（Neural Engine）”

　　可別小看了這塊A11，通過智東西仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，它不僅是iPhone X中一眾“黑科技”的來源，而且蘋果為了打造這塊芯片早在9年前就開始了技術(shù)布局。

　　參數(shù)亮相，跑分爆表了

　　在介紹A11里專門用于機(jī)器學(xué)習(xí)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎”之前，我們先來看看A11的基本參數(shù)。

　　工藝方面，A11采用了臺(tái)積電10nm FinFET工藝，集成了43億個(gè)晶體管（上一代采用16nm工藝的A10 Fusion集成了33億個(gè)晶體管，華為麒麟970則用10nm工藝集成了55億個(gè)）。

　　A11搭載了64位ARMv8-A架構(gòu)的6核CPU，其中包括2個(gè)名為“Monsoon”的性能核（performance core）和4個(gè)名為“Mistral”的能效核（high-eggiciency core），性能核比上一代A10里的快了25%，能效核則快了70%。

　　而且，與A10不同，A11中使用了蘋果自研的第二代新型性能控制器，允許6個(gè)CPU內(nèi)核同時(shí)使用，整體性能比上一代快了70%。

　　至于為什么分為性能核和能效核呢？當(dāng)手機(jī)進(jìn)行發(fā)短信、瀏覽網(wǎng)頁等輕量任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)選擇調(diào)用能耗更低的能效核（high-eggiciency core），而當(dāng)手機(jī)需要運(yùn)行對(duì)計(jì)算能力要求更高的軟件時(shí)，則需要?jiǎng)佑眯阅芎耍╬erformance core）進(jìn)行處理，借此可以有效延長(zhǎng)平均電池壽命。搭載了A11的iPhone X在充滿電后，將會(huì)比iPhone 7延長(zhǎng)2個(gè)小時(shí)的待機(jī)時(shí)間。

　　A11的另外一大亮點(diǎn)就是首次搭載了蘋果自研的GPU，這是一款3核GPU，性能相比A10 Fusion提升30%，只需要一半的功耗就能達(dá)到A10的表現(xiàn)。這是今年4月蘋果宣布和英國GPU設(shè)計(jì)公司Imagination Technologies“分手”后推出的首款自研GPU，針對(duì)AR、沉浸式3D游戲等方面都進(jìn)行了優(yōu)化，比A10快了30%。

　　A11里還集成了蘋果自研的ISP、自研的視頻編解碼器等等。從種種強(qiáng)調(diào)的“自研”我們不難發(fā)現(xiàn)，蘋果已經(jīng)越來越強(qiáng)調(diào)架構(gòu)的自主化。在徹底跟老朋友Imagination Technologies分手后（并且導(dǎo)致人家股價(jià)斷崖式下跌70%后），蘋果的下一個(gè)自研目標(biāo)也許會(huì)移到基帶技術(shù)上，與高通曠日持久的專利訴訟案件算得上是前兆了。

　　此外，我們也可以從A11在Geekbench的跑分上一窺究竟：在Geekbench中有A11的幾個(gè)跑分，其中單核性能最高的是4274，多核性能最高的是10438，而取這些跑分平均值后，單核性能是4169，多核性能是9836。

　　這是什么概念呢？跟上一代A10的“單核成績(jī)3332，多核成績(jī)5558”比起來，A11在兩方面的性能有接近30%和50%的飆升。而iPad Pro中的A10X單核性能平均在3900左右，而多核性能是9200左右，依然弱于A11。

　　而Android陣營的種子選手——高通驍龍835的GeekBench成績(jī)?yōu)閱魏?000左右，多核6500左右。

　　蘋果a11處理器詳細(xì)參數(shù)

　　在介紹這款芯片之前，先讓蘋果用一張圖帶大家大概了解一下這款處理器：

　　翻譯：

　　兩個(gè)高性能核心（大核）

　　四個(gè)高效核心（小核）

　　第二代自研性能控制器

　　自研 GPU

　　自研 ISP（圖像信號(hào)處理傳感器）

　　自研視頻編碼

　　安全加密模塊

　　A11 是蘋果與合作多年的老伙伴 Imagination Technologies 切斷關(guān)系之后的首款全自研處理器，不管是架構(gòu)還是核心控制部分都由蘋果獨(dú)自操刀。關(guān)于這點(diǎn)，蘋果也在發(fā)布會(huì)上作出了多次強(qiáng)調(diào)。根據(jù)官方的介紹，A11處理器采用了臺(tái)積電最先進(jìn)的 10nm 工藝制程，同時(shí)還突破性地采用了六核心的設(shè)計(jì)。其中大核性能比 A10 提升 25%，4 顆小核較 A10 提升 70%，多性能處理提升 75%。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，去年的 A10 才剛從雙核升級(jí)到四核，這才一年就躍升到六核了，參數(shù)黨不由自主地為蘋果點(diǎn)贊。不過這里面似乎也暗藏這兩個(gè)信息，一方面可以看出蘋果越來越注重性能和功耗問題了，另一方面也反映出了 iOS 目前的應(yīng)用越來越復(fù)雜了，不得不強(qiáng)化核心。

　　A11包含43億個(gè)晶體管

　　話雖如此，六核心的設(shè)計(jì)不但沒有增加功耗，反倒更省電了。據(jù)POPPUR了解，蘋果這次在處理器的調(diào)教上下了一番功夫，日常使用下是不怎么會(huì)切換到大核心的。換而言之，除了某些繁重的任務(wù)之外，手機(jī)基本都會(huì)以四核狀態(tài)運(yùn)行。不過這里要說明一下，蘋果將這四個(gè)“小核”稱為高效核心，所以性能上大家是不用擔(dān)心的。此外，蘋果這次自研的核心架構(gòu)自主控制設(shè)計(jì)也使得電壓和時(shí)脈方面有著更精密的控制，甚至有可能提前用上 ARM DynamiQ 技術(shù)，使大、小核心同樣處于相同的 Cluster（簇，文件存取是以簇為單位的，若干個(gè)扇區(qū)合為一個(gè)簇） ，進(jìn)而提升多核運(yùn)算的效率，降低核心切換間的延遲。

　　A11搭載的GPU是蘋果自研的三核心 GPU ，性能較 A10 性能提升 30%，而功耗則降低了 50%。換句話來說，A11 能讓你獲得更長(zhǎng)游戲時(shí)間的同時(shí)提供更流暢絢麗的游戲畫面。

　　大家可能也有留意到，這次 A11 的命名是 A11 Bionic。其中 Bionic 就是仿生的意思，所以這顆處理器其實(shí)還搭載了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，而這也是蘋果的首次嘗試。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，實(shí)質(zhì)上就是人工智能引擎，只不過蘋果比較低調(diào)，沒有到處宣傳罷了。該引擎主要為 TureDepth 超深感相機(jī)（用于Face ID面容識(shí)別）等一系列應(yīng)用 Machine Learning 機(jī)器學(xué)習(xí)算法的功能提供支持。此外在使用過程中，引擎能夠通過生物辨識(shí)、影像識(shí)別、拍照、使用行為等機(jī)器學(xué)習(xí)的方式來，來提升手機(jī)的性能以及處理任務(wù)時(shí)的效率。

　　蘋果A11處理器跑分

　　雖然膚淺，但跑分依然是目前為止了解處理器性能的最直觀的方法。Geekbench 數(shù)據(jù)庫顯示，A11處理器的單核跑分為 4274 分，多核跑分也達(dá)到了 10248 分。嗯，這不止遠(yuǎn)距離拋開了A10，還直接秒了自家13英寸的 MacBook Pro.。。

　　蘋果A11處理器跑分

　　蘋果A10處理器跑分

　　而安卓陣營的王者驍龍835 的跑分是這樣的。。.

　　驍龍835處理器跑分