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iPhone 8：对于苹果公司的 A11 Bionic 的五种解读
苹果公司在iPhone 8中使用的新型A11仿生芯片和即将推出的iPhone X封装，处理核心和复杂的控制器阵列，均针对特定任务进行了优化。我们只知道一些这些，更不用说这个SoC包装了什么。这里有一个新的Apple GPU，Neural Engine，它的6核心CPU，NVMe SSD控制器和新的定制视频编码器。
全新的3核GPU GPU，GPGPU＆ML
苹果公司的第一款内部设计的GPU内置于A11仿生应用处理器中，声称比iPhone 7中使用的基于Imagination的GPU快了30％，这已经是智能手机领先的图形架构。同样令人印象深刻的是，苹果新的GPU不仅速度更快，而且效率更高，从而使其仅使用一半能量来匹配A10 Fusion GPU的工作。GPU最初是为了加速图形而创建的，但是多年来他们一直以同样的重复性进行其他类型的数学计算，通常被称为“通用GPU”。苹果最初创建了OpenCL作为API来执行GPGPU，最近将GPGPU Compute折叠到其专用于Apple iOS设备和Mac的GPU的Metal API中。最新版本Metal 2 在今年夏天在WWDC17上详细介绍。
Geekbench浏览器报告的金属基准测试进展现在，苹果公司正在设计图形芯片和软件来管理它，预计在GPU和GPGPU进步中进展更快。此外，苹果公司也分支到机器学习，GPU是特别擅长处理的任务之一。ML涉及到建立一个基于各种已知事物的模型，例如不同花朵的照片，并使用“知识”模型来查找和识别匹配 - 可能是其他新照片中的花朵，或者在相机取景器。苹果还没有提供关于其新GPU设计的许多技术细节，除了它有“三核”。不同的GPU设计针对特定任务和策略进行了优化，并以完全不同的方式定义了“核心”，因此不可能对来自Intel，Nvidia，AMD，Qualcomm，ARM Mali等的GPU进行直接，有意义的比较。
TB; DR
值得注意的是，Apple将其新的移动A11 Bionic GPU Family 4图形架构描述为使用基于平铺的延迟渲染。TBDR是为资源有限的移动设备创建的渲染技术。它只能完成在3D场景中对用户可见的渲染对象。在台式PC GPU（以及高通Adreno和ARM Mali移动GPU）上，“即时模式”渲染在场景中的每个三角形上执行，通过光栅化和片段功能阶段运行，并且可以到达设备内存，即使它可能最终被覆盖由最终场景中的其他对象。
TBDR跳过做任何不会被看到的工作，在分析需要为每个场景需要渲染的场景之前将场景分解成一个场景。输出暂时保存到高速，低延迟的平铺内存中。该工作流可以更好地使用整个GPU，因为它可以异步执行顶点和片段。苹果笔记：“顶点阶段通常会大量使用固定功能的硬件，而片段级使用数学和带宽，完全重叠它们可以让设备同时使用GPU上的所有硬件块。
作为一种技术，TBDR与Imagination的并行开发的PowerVR密切相关到桌面GPU的路上少走，随后出现在第一款iPhone推出的完美移动优化GPU架构，效率优势缩小了PC GPU无法与之竞争。
但是，虽然Imagination 最初抱怨说，苹果公司今年春天并没有“证明它并没有侵犯其知识产权”，但现在似乎还没有任何声称苹果的新GPU使用任何未经许可的PowerVR技术，而是以失去苹果业务后，巨大的折扣。
此外，TBDR并不是Imagination完全独一无二的方法，尽管只有几个成功的GPU架构（许多实验方法都失败了）。尽管许多尝试破坏竞争对手（甚至英特尔本身）的现状，但CPU类似于目前由移动设备中的ARM和PC和服务器中的英特尔x86所主导的CPU世界。
苹果的Metal 2现在将TBDR的细节暴露给其A11 Bionic GPU的开发人员，因此他们可以进一步优化内存使用，并“提供更精细的同步以在GPU上保持更多的工作”。该公司还表示，其新的GPU“提供了显着增强TBDR的几项功能，”允许第三方应用程序和游戏“
双核ISP神经引擎
创建一个全新的GPU架构“没有足够的创新”，所以A11 Bionic还在其图像信号处理器中还具有全新的神经引擎，可以解决非常具体的问题，例如匹配，分析和计算洪水中的数千个参考点从相机传感器冲出的图像数据。
这些任务可以发送到GPU，但是具有专门用于矩阵乘法和浮点处理的逻辑允许神经引擎在这些任务中脱颖而出。
神经引擎本身具有两个并行核心，用于处理实时处理，每秒执行6000亿次操作。这意味着，除了苹果公司在前几代ISP中一直以来，对照片应用复杂的效果，它现在可以对实时视频执行效果。除了效果之外，这也似乎是使相机系统能够识别物体及其在场景中的构图，从而使其能够跟踪并将焦点集中在您拍摄的主题上。
这个神经引擎被认为给了A11 Bionic它的名字。“仿生”通常是指具有机电增强功能的人，并且由于这些增强而提出超人能力的想法。人们可以想到A11仿生与此相反，因为它实际上是一种具有类似人类功能的机器。或者，您可以将该芯片视为人类使用它的仿生增强功能，允许用户跨越普通Android无法使用的任务。
苹果的6个新CPU内核，2G性能控制器
A11 Bionic的第三大部分是苹果公司原有的ARM架构CPU内核的自定义实现。苹果公司于2010年发布了其原始定制的A4 SoC，并迅速迭代了其设计。在2013年，它创建了A7，第一个64位ARM芯片，将芯片对手发送到尾部。去年的A10 Fusion从一个新的体系结构中获得了它的名字，该架构管理一对性能核心和一对效率核心之间的任务，从而在全功率运行和高效空闲运行之间实现灵活性。今年，苹果正在推出其“第二代性能控制器”，旨在将任务扩展到更多的低功耗内核，或者将工作流程提升到更快的大功率内核，甚至可以照亮整个6个核心CPU在爆裂。使用不对称多处理器，A11 Bionic可以根据当前任务的比例逐渐增加激活任意数量的内核。使用不对称多处理器，A11 Bionic可以根据当前任务的比例逐渐增加激活任意数量的内核在多个核心上扩展传入任务的队列不仅需要SoC上的多个核心; 应用和操作系统功能必须被设计为利用这些多核。苹果在操作系统层面上一直在努力，而且与其第三位开发人员一样，在iPhone甚至存在多年之前。苹果公司详细介绍了其关于关闭不必要的处理器单元并有效地订购流程的软件操作系统策略，以便尽可能快速高效地运行。它正在实现同样的硅硬件实践。其他移动设备制造商，包括三星和LG，从未需要开发自己的PC操作系统平台。将Android从其起源调整为可移植（JavaME）移动平台的Google不将其销售给支付业绩的用户。它没有真正的平板电脑或桌面计算业务，其手机平台的目标是平均售价低于300美元 - Android One手机的价格目标是100美元。Android买家是广告客户的受众群体，而不是客户要求UI波兰，应用程序性能或复杂功能，如多处理器支持。优化了Android应用来投放广告。苹果表示，A11 Bionic的两款性能优化的通用CPU内核比去年的A10 Fusion快了25％更高的收益来自其效率核心，其数量翻了一番，达到四倍，现在高达70％。在Geekbench的测试中，将类似的iPhone 7与iPhone 8（他们共享相同的RAM和相同的显示分辨率）进行比较，A11 Bionic在单核中得分快25％，多核分数快80％。
尤其值得注意的是，苹果公司的最新芯片还提供了新的Neural Engine，GPU，摄像机ISP以及其他功能，这些能力超出了通用处理器基准测试的有效措施。与之形成鲜明对比的是，三星多年来一直在营销“八核”处理器，其核心性能实际上较慢，并且运行的操作系统未经优化，可以在基准测试之外的应用程序中有效利用多个内核。谷歌本身曾经在推出时勉强构建了不佳的 Nexus 7，因为它具有“基本上16个内核”（CPU和GPU内核的总和），纯粹是虚假的，无意义的营销声明，并没有使其更快。实际上并不快速开始，并随着时间的推移迅速失去了性能。苹果的市场营销重点放在现实世界的应用上，而不是过分夸张其抽象的技术规格，而是注意到，例如，A11 Bionic是“针对惊人的3D游戏和AR体验进行优化”，每天都可以体验到App Store的访客。与CPU分开，苹果还设计了A7中的Secure Enclave，以处理与系统其余部分隔离的硅片中的敏感数据（指纹生物识别）的存储。苹果表示，它在A11 Bionic上做了改进，但没有讨论这些涉及的内容。
秘密酱SSD SSD速度，保证存储
苹果公司硬件技术高级副总裁Johny Srouji 在接受Mashable采访时详细介绍了A11 Bionic的其他专门功能，包括其超快速SSD存储控制器，采用自定义ECC（纠错码）算法。这不仅仅是为了速度。“当用户购买设备时，”Srouji指出，“我们的存储的耐久性和性能将在整个产品中保持一致。 换句话说，存储在设备上的数据（文档，应用程序，照片）更好地受到损坏和存储故障的保护（SSD电池耗尽，字面上），降低失去你的记忆和文件的前景，以及让设备随着时间的推移神秘地变慢而失望。这是许多Android设备的常见问题。苹果首先为2015年MacBooks推出了自己的定制NVMe SSD存储控制器，使其能够优化从固态存储（即芯片，而不是旋转硬盘驱动器）读取和写入的硬件方面。然后，该公司将该技术带入了A9中的iOS设备，从iPhone 6开始。NVMe最初是以企业市场为中心，而不是消费电子产品。没有用于将NVMe控制器添加到手机的现成解决方案，并且现有（虽然是古老的）协议可以访问SSD存储的成本更低。苹果建立并写了自己的。A11 Fusion提供了显而易见的苹果第三代iOS存储控制器。更有趣的是，苹果公司甚至没有在舞台上谈论这个，因为谈论太多，甚至更性感。
一个新的苹果设计的视频编码器
两年前，苹果的A9推出了基于硬件的HEVC解码器，使设备能够有效地播放H.265 /“高效率”视频内容。去年的A10 Fusion推出了一款硬件编码器，使iPhone 7能够以格式创建和保存内容。这些高效率格式的优势在于它们大大减少了高分辨率照片和视频所占据的空间。新功能在iOS 11中可用，并在“高效摄像头捕获”的相机设置中作为首选项显示。打开时，使用HEIF（高效图像格式）压缩照片，并使用HEVC（高效率视频编解码器）录制视频。这些高效率格式的优势在于它们大大减少了高分辨率照片和视频占用的空间。苹果表示，以新的HEVC格式记录的一分钟4K的30fps视频将是大约170MB，而使用以前的H.264的同样的事情将是350MB - 超过两倍。
要播放此HEVC内容，设备需要能够对其进行解码。早于A9的iOS设备可以在软件中进行解码，但与使用高效，专用的硬件解码相比，这需要更长的时间并且对电池的打击更大。
HEIF视频可以转码为H.264（需要转换时间），或者用户也可以默认为“最兼容的”，它可以将照片保存为H.264中的JPG和视频。然而，这将禁用新的视频录制选项，以60fps（以及A11 Bionic iPhone的新的24fps电影设置）捕获4K视频。
有趣的是，苹果公司为A11 Bionic开发了自己的视频编码器，并且也使得这个事实公开。过去，苹果公司已经在其iPod和其他设备中使用现成的组件，其中包括支持各种专有音频和视频编解码器，包括微软的WMA，WMV和VC-1。苹果没有激活这种能力，而是倾向于使用MPEG LA合作伙伴开发的行业标准。
目前还不清楚，微软是否从苹果公司购买的芯片中获得Windows Media IP许可使用费，但更大的问题是苹果公司不得不为组件支付不希望使用的产品。通过构建自己的视频编码器，它可以仅针对其支持的格式进行优化，而不是其芯片提供商选择的通用编解码器包。Google的YouTube最初与苹果合作，向iOS用户提供H.264视频内容。
但是，该公司已经尝试推出自己从On2收购的VP8和VP9编解码器。虽然它继续向iOS用户发送H.264视频，但它并没有在H.264或新的H.265 / HEVC中发布其更高分辨率的4K YouTube内容，这使得YouTube 4K 无法在网络上的Safari用户使用。
这也创造了苹果电视4K“无法播放YouTube 4K内容”的叙述，实际上，Google拒绝提供Apple TV 4K旨在解码的内容。还有待观察如何解决这个问题，以及Google是否也会拒绝在iOS设备上支持4K。
在iPhone 7,8和X（以及iPad，Apple TV以及Mac上最近使用的最新几代英特尔酷睿处理器）之间拥有一个高效，优化的HEVC编码器，意味着用户将能够存储更多的照片和视频 - 通常是最大的储存猪 - 在较少的空间。它也可以减少SSD存储的磨损，因为写入，移动和随后擦除的一半都是这样。
然而，HEVC可以实现的另一件事是记录更高的帧速率内容。iPhone 8和X现在可以以60fps的速度捕获4K视频，以获得更平滑的相机平底锅。iPhone 7上的现有4K视频清晰细腻，但如果您的相机或主体移动得太快，可能会产生抖动效果。采用平滑的60fps拍摄，视频看起来好多了。
然而，这是帧数的两倍，这意味着没有更高级的压缩，一分钟的视频将消耗大约800MB。使用HEVC，终端视频的大小可达4K 30fps。请注意，HEVC中的60fps视频需要显着的处理能力或专用硬件解码器才能播放。较旧的Mac已经在iPhone 7中播放现有的4K剪辑了.A11 Bionic的其余一些有趣的方面是，如果将Apple详细的芯片部分堆叠在一起，那么它的整个表面面积将保持不变神秘。
最后更新：2017-10-08 21:33:18