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[IT业界] 最强手机芯片进化史,苹果A系列处理器是如何炼成的

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N6150
发表于 2019-9-11 15:16:22 | 显示全部楼层 |阅读模式


集微网消息(文/Jimmy),苹果于北京时间11日凌晨1点召开了2019秋季发布会,每年秋季发布会关注焦点莫非是iPhone,此次iPhone 11升级力度较X到XS一代算是幅度比较大的,A13芯片常规硬件升级,镜头升级,加入夜景模式,电池加大续航能力加强,pro版本标配18W快充,屏幕升级,对比度翻倍,全系支持双卡双待,这样看来实际上这代iPhone除了支持5G外,该补的漏洞基本上都补上了,也算是跟上了安卓的步伐。

掐指一算,距离初代iPhone发布已过去12年,iPhone从初代到至今的11,外观上的变化无疑是巨大的,同样,内部硬件也是。在这12年间,令苹果自豪的除了iOS系统之外,还有他们自研的芯片A系列处理器。

从iPhone 4首发A4处理器开始,苹果正式走上了自研芯片的道路。从A4到如今的A13,苹果已经有整整10代的A系列处理器,而今天,集微网将与大家谈谈A系列的从古至今。

从A4到A13,苹果并不是代代挤牙膏,相反,其中有几款处理器有着划时代的意义。



A4,作为苹果的处女作,该芯片采用一颗45nm制程800MHz ARM Cortex-A8的单核心处理器,GPU为PowerVR SGX 535,L2的缓存为640KB,在同等频率下性能表现好于三星S5PC110,但是其核心的结构和此前使用的三星处理器十分相似,仅仅是主频升高,核心的CPU架构方面没有什么变化,所以严格来说这颗芯片并不能算苹果真正自主研发的成果。

A5,发布于乔布斯遗作iPhone 4S,它是第一款苹果设计的双核处理器芯片,当然A5的变化远不止是增加了一颗核心那么简单,它的处理器架构也由之前来自于Cortex-A8架构升级到了更为强劲的Cortex-A9,这一脱胎于上一代的Cortex-A8平台的新架构,拥有更高的计算能力和更低的功耗。而GPU部分则搭载了PowerVRSGX543+,图形性能提升明显。号称 CPU 性能是初代 iPad 的两倍,GPU 是初代的 9 倍,A5X是其性能的加强版,图形处理器采用的是四核心,用于第三代iPad,图形处理能力为iPad 2上的两倍

A6,由苹果旗下的子公司Intrinsity设计、三星代工制造,采用了独特架构设计,性能介于Cortex-A9和Cortex-A5之间,基于32nm工艺制程,,能够动态调整CPU电压/频率特性,GPU集成的是一颗三核心的PowerVR SGX 543MP3图形处理单元,性能是A5的两倍多。和A5一样,A6X是专为iPad推出,在CPU主频上提高,GPU更换成SGX554MP4,拥有四核心。

A6横空出世的时候,苹果开始走向高处不胜寒的境地,由于当时搭载A6的iPhone 5在跑分榜上将不少采用四核处理器的安卓机皇踩在脚下,苹果也向世人证明一款处理器性能怎样,不能光看单纯的核心数量。

A7对于苹果而言是一个新的高度,也为手机处理器打开了64位时代的大门,无疑,这款芯片有着巨大的划时代意义。



A7采用的是全新的64位设计,使用Arm-v8 64位指令集,自家的Cyclone架构,采用28nm工艺,主频为1.3GHz。A7处理器的性能比iPhone 5上的A6快2倍,是初代iPhone上使用的处理器的40倍,图形能力是初代的56倍。此外,从A7开始苹果为旗下处理器配备低功耗协处理器M系列,专门负责计算手机的各项传感器数据,并且可以保持极低的功耗。

作为历史上第一个移动端64位处理器,在当时引起了不小的争议,当其他安卓厂商拼命堆CPU核心数时,苹果却给未来CPU发展指出了新的方向,这让A7在推出初期遭到了不少非议,不少人认为这是一个噱头。然而,事实证明,64位的确是苹果一个非常有前瞻性的思想。当时已经有人在手机上开始剪视频,P图了,32位处理器的性能眼看就要触及天花板,苹果当机立断提前入局,也靠着这一点,苹果始终都在领先安卓厂商。以至于在今天8核成千元机标配的同时,苹果仍旧还用着6核设计。

此后A8,A9,A10进一步提升核心数和制程工艺,处理器及GPU性能节节攀升,值得注意的是当时为iPad Air 2配备的A8X处理器,它是移动行业第一个三核处理器,其性能也是无比强悍。A8X集成了大约30亿个晶体管,比A8多了一半,更是上代A7的三倍,主频也提升至1.5GHz,其单线程性能比A8高出接近12%,多线程性能整整提高了55%,第三个核心性能得到完美释放,且苹果首次在iPad Air2上将内存上了2GB。不得不说,这一代iPhone和iPad之间性能差距非常显著。

当然还有A10X,当年A10 Fusion上到四核心时,A10X就不讲道理的直接上到了6核,采用3+3设计,另外还有个12核GPU,苹果当时表示能够轻松剪辑4K视频,还能渲染精细3D模型,创建,标记复杂的文档文稿,再看看A10X是首发哪台设备——iPad Pro,就能明白为何拥有如此强大的性能,当年被冠以史上最强移动CPU可不是金玉其外。哪怕到现在,A10X的GPU性能依旧霸榜,其CPU性能也不比A11,A12弱后多少。

时间来到2017年,这一年对苹果来说,无论是A系列处理器还是iPhone都进入下一个时代。iPhone 8为之前的iPhone设计语言画上完美的句号,而iPhone X则开启了全面屏及face ID的新时代。

而那一年的A11 Bionic堪称性能怪兽。A11 采用台积电当时最先进的10nm工艺制程,拥有43亿个晶体管,采用六核心的设计,大核性能相比A10提升25%,4颗小核相较A10提升70%,多性能处理提升75%;搭载的GPU是苹果自研的三核心 GPU ,性能较 A10 性能提升 30%,而功耗则降低了 50%,此外,A11首次搭载神经网络引擎,采用双核设计,每秒运算次数高达6000亿次,主要胜任机器学习任务,能够识别人物,地点和物体,最典型的应用便是其首次推出的face ID及其衍生功能动画表情。



A11之于苹果更深层次的意义在于其是苹果当时自主程度最高的一代A系列处理器,当中包括自研CPU,自研GPU,自研ISP,自研解码器等等,当然还包括神经网络引擎,从那一年开始,几乎所有手机厂商都把AI运算能力当做宣发PPT的主打页面,AI时代就此开启。

到了去年发布的A12,苹果进一步提升性能及能耗表现,这当然得益于台积电最新的7nm制程。A12采用苹果自研的Fusion架构,根据苹果的数据,2个大核提升15%,4个小核功耗表现提升50%。GPU采用新一代自研芯片,核心数升至四核,官方宣称性能提升50%,而升级幅度最大的莫过于神经网络引擎,从双核直升八核,能够实现每秒50000亿次计算。

最后,于今日凌晨发布的A13芯片,苹果宣称该芯片两大亮点,机器学习能力与低功耗。A13 Bionic采用台积电升级版7nm工艺,集成85亿个晶体管,CPU拥有2个高性能核心,给速度带来20%提升的同时,功耗还降低了30%;另外还拥有4个效能核心,速度同样提升了20%,功耗降低了40%。CPU每秒可以进行一万亿次的计算。GPU为四核心设计,速度提升20%的同时功耗能够降低40%。同时,A13还有一个8核的神经计算引擎,性能提升了20%,功耗降低15%。

实际上,从近几年来看,不光是苹果,其他芯片厂商也一样,从最开始追求性能上的卓越慢慢转变追求极致的能耗比,这得益于晶圆代工厂先进的制程工艺技术。强大的性能势必加重能耗,而当今手机性能若不是追求大型游戏或是多任务处理,实际上是过剩的,一台千元机的性能也足以满足日常需求,而这时对于移动设备来说续航能力便是最重要的了。好在苹果今年也算是良心发现,不光在芯片上下功夫,电池容量增大,还配备了18W充电头。



从彭博社整理的这张图我们便能清晰的了解苹果A系列历史的几个大事件。A4到A11也不过8年时间,但A系列处理器的性能实在飙升太快,感叹苹果自研实力和前瞻目光,它的确可以称得上是一个伟大的企业。

但光以文字表述显然缺乏直观性,小编便搜集历代A系列芯片的GeekBench跑分制成表图以直观展现苹果强悍的芯片性能。(注:由于GeekBench版本不同,算法会有差异,故早期芯片的跑分与目前较新芯片的跑分存在一定的算法差异性,跑分数据仅供参考,且GeekBench数据库数量庞大,跑分分数只取众多数据的一项,不取平均值。)



从图上我们便能清晰地看到,A系列处理器几个比较重要的节点,A6,A7,A8X,A10X,A11,都代表了苹果芯片实力的一次跃进,照A13相比A12提升20%来算,从跑分上看,A13有着70倍A4处理器水平的能力,而这也不过是10年的光景,。

世人常说如今的苹果已经没有乔布斯时代那般的统治力和影响力,单论iPhone而言,确实如此,安卓厂商的异军突起,中国国产手机厂商冲出本土市场都对苹果产生了不小的影响,但不可否认苹果仍旧是一个伟大的企业,至少它曾改变过世界。

能在历史上画下浓墨重彩的一笔实属不易,能做到名垂青史的又有几个呢?(校对/holly)

https://laoyaoba.com/html/news/n ... &news_id=728452
ForeverX
发表于 2019-9-11 15:40:44 | 显示全部楼层

没有,至少得明年
zns3111
发表于 2019-9-12 09:01:26 | 显示全部楼层
苹果的芯片没说的,感觉高通属于安卓一家独大然后就研发进步缓慢了
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