蘋果A11 Bionic處理器里包含了五項獨家的技術

騰訊數碼訊（Bear）在iPhone 8、iPhone 8 Plus和即將上市的iPhone X上，蘋果使用了最新的A11 Bionic處理器，而在這枚處理器中，蘋果內置了一系列的處理核心和複雜的控制器，並且每一個都針對了特定的任務進行優化。目前外界已經了解的部分就包括了新的蘋果GPU、神經引擎、六核心、NVMe固態硬碟控制器以及新的定製視頻編碼器等。

而對於這些技術，我們有必要來一一了解一下。

全新的3核心GPU，GPGPU&ML

這是蘋果公司首款獨立設計的GPU，並且內置在A11 Bionic處理器上。蘋果表示它要比iPhone 7上使用的Imagination GPU速度快了30%，在整個智能手機市場已經是最先進的圖形處理器架構了。

同樣讓人印象深刻的是，蘋果的新GPU不僅速度更快，而且效率更高，在達到與A10 Fusion GPU同樣的性能時，功耗只有原來的一半。

GPU最初是為了提高圖形處理能力而設計，而最近幾年，GPU也減肥了一些其它種類運算的功能，而這種功能被稱作「通用型GPU」。蘋果最初使用了OpenCL作為執行GPGPU的API，而最近還將GPGPU Compute內置到Metal API中，這一API專門針對蘋果iOS設備、Mac計算機進行了GPU優化，而最新版本的Metal 2蘋果已經在之前的WWDC17全球開發者大會上有所介紹。

現在，蘋果正在設計專門的圖形半導體和軟體來管理，預計GPU和GPGPU的發展速度會更快。同時蘋果還在擴展機器學習能力，而這也是GPU特別擅長處理的任務之一。ML涉及到建立一種基於各種已知事物的模型，比如不同的花朵照片，並且使用「知識」模型來尋找和識別匹配目標。這些目標可能是其它照片中的花朵，也有可能是相機取景框里的照片。

蘋果還沒有提供關於新GPU設計的更多技術細節，只是表示它有三個核心。不同的GPU設計會針對特定的任務和策略進行優化，並且以截然不同的方式定義核心，因此不能將蘋果GPU的核心與英特爾、NVIDIA、AMD、高通和ARM的GPU進行直接比較，沒有太大的意義。

TB;DR

值得注意的是，蘋果在最新的A11 Bionic處理器 GPU Family 4圖形處理器上使用了Tile延遲渲染。TBDR是一種有具有有限資源的移動設備創建的顯示技術。它實際上能完成在3D場景中對用戶可見的渲染對象。比如桌面PC的GPU，高通的Adreno和ARM Mali等「即時模式」渲染場景在每個三角中執行，通過光柵化和片段功能階段，輸入到設備內存。

雙核心ISP神經引擎

只有一個全新的GPU體系，還不足以支撐這枚新處理器的創新，因此在A11 Bionic上還包括了一個全新的神經引擎圖像信號除了，調節具體的分配問題，分析和計算成千上萬個圖像參考點，並且利用了攝像頭感測器。

這些任務都可以被發送到GPU上，但是對於矩陣運算和浮點處理的邏輯優化，使得神經引擎能夠在處理這些任務時勝出。

這個神經引擎本身配備了兩個平行的核心，用來處理實時數據，每秒能執行6000億次操作。這就意味著除了為照片添加複雜的效果之外，還像蘋果在前幾代服務所做的那樣，能夠直接對視頻播放添加效果。而除了效果之外，還可以讓攝像頭系統在場景中識別物體和具體的組成，能夠追蹤並且聚焦拍攝的主題。

這個神經引擎被認為代表A11 Bionic處理器名字的後半部分，Bionic這次能夠讓人們聯想到一種超越人類能力的想法，而也可以看成是具有人類功能的機器。或者還可以將晶元看成是為人類增加一種仿生增強能力，讓用戶完成普通機器無法完成的任務。

全新六核心CPU，2G性能控制

A11 Bionic第三個亮點就是蘋果對ARM架構CPU核心的定製。蘋果在2010年首次推出了自己定製的A4處理器，並且開始進行迭代更新。伴隨著首款64位A7處理器的問世，也讓整個移動晶元市場陷入了混亂。

去年的A10 Fusion從新的架構中獲得了名字，這個架構在兩個性能核心和效率核心之間對多任務進行管理分配，能夠實現高效率和低能耗的之間的平衡，讓性能分配更靈活。

今年，蘋果又推出了第二代性能控制器概念，它的目的是將任務擴展到更低的低功耗核心，或者將工作流程提升到更快的高功率核心，甚至能夠讓六個核心全部工作。使用這種非對稱多處理技術，A11 Bionic處理器可以根據不同的任務量，單獨增加任何的核心數。

在多個核心的擴展隊列中，需要的不僅僅是處理器的多個核心，應用和系統在設計階段也必須要加入進來。而這是蘋果在操作系統層面和第三方開發者的合作，成為了iPhone歷年來的優勢。

蘋果已經詳細介紹了軟體系統的策略，關閉不必要的處理單元，提高流程效率，儘可能快的暈船起來。現在在處理器上同樣實現了這樣的功能，而其它移動設備廠商，包括三星和LG，基本上都沒有為系統開發處理器的做法。

谷歌的Android系統使用了攜帶型JavaME平台，在性能上具有天然的劣勢。它不能實現真正的平板電腦或桌面計算任務，但是可以讓智能手機平台的平均售價低於300美元。而Android One平台甚至只有100美元。Android用戶相比之下更受廣告主的歡迎，而並不適合那些對用戶界面、應用程序性能和複雜功能有更高要求的用戶。

蘋果認為，A11 Bionic兩種性能優化，要比去年的A10 Fusion處理器提高25%，並且更大的收益來自於效率核心，數量增加了一倍，因此一共提升了四倍，並且速度要比現在快了70%。

在GeekBench的測試中，將iPhone 7和iPhone 8的跑分成績進行對比（相同的RAM和解析度），A11 Bionic處理器的單核成績提高了25%，多核成績提升高達80%。

這一點尤為引人注意，因為蘋果的新處理器還提供了神經引擎、GPU、攝像頭和視頻編碼等附加功能，而這些功能都超過了一半處理器的覆蓋範圍。

與之形成鮮明對比的是，三星這麼多年來一種都在營銷「八核」處理器概念，但是實際上核心性能更慢，運行的操作系統也沒有進行優化，無法在跑分之外的實際應用中發揮出八核的優勢。谷歌甚至在自己的發布會上強調過Nexus 7擁有十六核心（包括CPU和GPU核心），而這跟是一個純粹的噱頭營銷，這並不能讓速度更快。並且隨著時間的推移，性能也會降低。

而蘋果的宣傳重點在於對實際應用的使用體驗，而不是過分吹噓抽象的技術規格。例如，蘋果表示A11 Bionic處理器能帶來讓人驚嘆的3D遊戲和AR體驗，就是如此。

與CPU不同，蘋果在A7處理器中還曾內治國協處理器，用來以隔絕的方式處理包括指紋識別等敏感數據。

固態硬碟控制器

A11 Bionic還有一些其它特殊功能，包括超快的SSD存儲控制器，帶有定製ECC演算法的設計。而這樣的設計不僅僅是為了速度，同時還可以讓存儲媒介更持久，性能與CPU保持一致。

換句話說，存儲在設備上的數據（文檔、App和照片），可以更好的避免由於故障和磨損出現丟失的問題。要知道，隨著時間的推移，設備速度莫名其妙的變慢，是很多Android用戶抱怨的問題。

蘋果在2015年推出了自己定製的NVMe固態硬碟存儲控制器，時期能夠從固態硬碟中優化硬體的讀寫。

隨後蘋果將這一技術引入到了iPhone 6s的A9處理器上。NVMe技術最初是為企業用戶開發，而並非消費電子產品。因此當時對於將NVMe控制器添加到智能手機中，沒有現成的解決方案，只有老舊的SSD存儲協議，而蘋果則自己製造和編寫了產品代碼。

而A11 Bionic則配備了蘋果的第三代iOS存儲控制器，有趣的是，蘋果在發布會上甚至隻字未提，因為有太多的新技術要介紹，這顯然已經成為了順理成章的改進。

定製視頻編碼

兩年前，蘋果的A9處理器內置了一套基於硬體的HEVC解碼器，讓設備能夠高效的回放高解析度內容。而去年的A10 Fusion處理器則引入了更新的硬體編碼，能夠讓iPhone 7以HEVC格式創建和保存內容。

而這一新功能在iOS 11系統中得到了運用，當在相機設置中「高效攝像頭捕捉」方式被曝光開啟後，使用HEIF壓縮照片，並使用HEVC錄製視頻。這些格式的優點在於，它們極大的減少了高解析度照片和視頻所佔用的空間。

蘋果表示，新的HEVC格式錄製的1分鐘4K解析度視頻只有170MB，而之前的H.264格式佔用空間要達到350MB，是前者的大約兩倍多。

顯然，如果將A11 Bionic這些蘋果的創新都組合到一起，就組成了最強大的新iPhone性能，而這也是蘋果的與眾不同之處。

來源：appleinsider

轉載自:騰訊數碼

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