華為給Mate10塞的麒麟970 就為了擊敗這塊晶元

當余承東雙持華為最新的平板手機Mate 10笑嘻嘻地站在台上沐浴閃光燈的時候，他自己心裡肯定比誰都清楚，號稱「全球第一部」搭載NPU支持人工智慧的手機，裡面那顆麒麟970 SoC想要打敗那個大家都知道但就是不願明說是誰的對手。

蘋果A11 Bionic。都說知己知彼方能百戰不殆，在發動進攻之前，摸清對方的實力非常重要。那A11 Bionic究竟有哪些已經不是秘密的武器？

全自主設計的GPU

這大概是麒麟970面對A11 Bionic時要翻的最大的一座山了，在蘋果拋棄Imagination的PowerVR GPU之前，蘋果的手機處理器圖形性能在智能手機圈子裡已經是拔群級別的，高通的Adreno GPU長期占不到便宜，Mali家更是已經被甩老遠，結果現在蘋果都有自信甩開Imagination單幹，A11 Bionic的GPU絕對非同小可。

在蘋果所透露的有限信息里，大家知道A11 Bionic內的自主設計GPU是一個「三核心設計」，很顯然這裡的核心與我們對桌面GPU核心的認知相去甚遠。蘋果的這顆GPU除了應付圖形渲染工作之外，還有「通用計算」和機器學習要照顧。我們尚且不知蘋果會如何在幾個GPU核心之間安排這些任務，不過從晶元X光圖看，A11 Bionic和A10 Fusion在GPU模塊上的設計還是頗為相似，不禁讓人猜想蘋果的自主設計究竟在何處有所不同。

A11 Bionic的GPU在晶元上分布的位置和A10 Fusion大體類似，三個模塊共同連在一個共享邏輯模塊上，在整個A11 Bionic上佔到的面積比例也大概是20%左右，不過因為A11 Bionic晶元整體面積比上一代SoC縮小了30%，所以GPU部分的面積也相應地縮小了40%。很巧合，A11 Bionic的GPU性能也剛好比之前蘋果採用的Imagination PowerVR GT7600高30%，而且在實現後者的同等性能條件下，能耗只有一半。

在這裡面台積電的10nm FF製程肯定也幫了忙，不過我個人覺得蘋果的「自主設計」恐怕在這裡面有功勞，而且在靠近CPU的一側，GPU模塊和CPU模塊之間多出來的那一大塊東西，恐怕也是需要GPU在連接處進行重新設計的。

當然好馬也要配好鞍，有A11的自主設計GPU，自然還得有Metal 2圖形API的輔助才能發揮到最佳狀態。不怕硬體好，就怕硬體和軟體都在同一隻手下面發生化學反應，這往往是安卓生態圈裡比較怵的一個點。在最新的Metal 2 API下，A11 Bionic GPU Family 4架構使用了一種叫TBDR的渲染技術（Tile-Based Deferred Rendering，塊式延遲渲染）。這個技術吧其實不是新的，早在2010年的SIGGRAPH圖形技術大會上就已經提出來了，Imagination和這個技術的淵源頗深，早先兩家公司還因為技術是否重疊而爭吵過，現在Imagination已經賣身，也就無從談起了。

TBDR簡單說來就是把屏幕上的空間劃分成格狀，讓著色器計算每一個格子和光源照射區域進行碰撞檢測，然後對那些通過檢測的格子計算光照，而不是每次都全屏算一遍，也不用每一幀都清屏。也就是說，能看見的地方我就渲染，看不見的我就不管，在大量光源存在的情況下，這種做法的效率很好，能讓渲染畫面的速度快很多。Metal 2 API現在把TBDR的相關用法開放給了iOS開發者時候，想必之後的iOS平台遊戲運行起來能更流暢些吧。

雙核ISP神經引擎

蘋果A11 Bionic的ISP在上一代的基礎上，升級了低光照下自動對焦性能，而且優化了像素處理，新增硬體級別的多頻段降噪，不過這些都不是重點，而是這顆ISP里有著A10 Fusion里不存在的神經網路單元，或者叫它NPU，AI晶元……都可以。

A11 Bionic的NPU具備兩個並行計算核心，每秒鐘可以執行6000億次操作，蘋果使用這部分計算力來完成為照片附加特效的工作，以前這部分事情是由ISP做的，但蘋果覺得讓ISP來做這件事情又費時又耗電，所以把任務轉交給了NPU來完成，而且這麼做之後，在視頻里也可以加特效了。

在傳統方法里，攝像頭所拍攝的實時畫面分析和計算通常交給GPU來完成，同理，蘋果覺得這是不夠效率的，所以也讓擅長矩陣乘法和浮點運算的NPU做了——這也是為什麼A11 Bionic中的NPU還要負責Face ID，動態表情Animoji的面部識別等賣點的實現。

2大核+4小核新CPU

雖然蘋果在A11 Bionic的CPU部分又增加了兩個小核心，但得益於整體晶元面積的縮減，它的佔地相比A10 Fusion也少了30%，內存控制器也變小了40%。兩個性能核心（大核）的速度比上一代快25%，四個性能核心（小核）的速度更比上一代快出70%。

但此處不能光看各個核心的速度，它們之間的協調能力同樣對性能大有影響。蘋果為此升級了自己的性能控制器，讓它能更好地調控非對稱多任務處理——視情況需要，A11 Bionic可以自由決定在什麼時候需要負載哪一個或是哪幾個核心。你也能想到，玩遊戲的時肯定會調動起大部分核心，不過在一些日常使用的場合，例如預判鍵盤輸入的下一個待選詞語，也讓大核心來處理以獲得最快的響應。

新的多任務處理機制使得A11 Bionic能夠在多線程複雜下比上一代處理器快出70%，雖然不能代表實際場合，但Geekbench那爆表的跑分數據總會有它的參考意義。

絕密SSD主控

華為的UFS快閃記憶體門讓很多人都關注起來原先很少會被重點提及的「ROM」，而這卻是蘋果一直都沒有放鬆過的環節。

A11 Bionic處理器里內建了一塊蘋果自研的SSD主控，而且還配備的是自己的ECC除錯演算法。如果要說速度那可能大家都有，而為了數據安全去專門折騰ECC演算法，至少在手機行業中很少見。蘋果在iPhone 6s時代其實就已經引入了NVMe SSD，而且因為當時沒有現成的方案，蘋果便自己設計了主控，連帶傳輸協議都一併搞定了。

現在A11 Bionic內的這枚NVMe SSD主控已經發展到了第三代，而在發布會上蘋果對此隻字未提。

自行設計的編碼器

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