Apple A14 Bionic erklärt – Vom iPad Air zum iPhone 12

Apple hat gerade das A14 Bionic System-on-a-Chip für das brandneue iPad Air angekündigt, und ob Sie dieses neue Air begeistert oder nicht, das A14 sollte es auf jeden Fall, denn es wird mit ziemlicher Sicherheit genau der gleiche Chip sein, den wir haben Ich steige auch in das diesjährige iPhone 12 ein. Und die gleiche IP-Generation erhalten wir mit dem ersten Apple Silicon Mac.

(Ja, Sie wussten, dass es einen Grund gab, warum Apple uns vorerst nur mit der Luft neckte, uns aber erst im nächsten Monat die Hände – und unsere Lieblingsbänke – darauf legen lässt.)

Trotzdem wissen wir schon einiges darüber. Mehr als Sie vielleicht denken.

A-Volution

So sehr wir alle neue iPhones wollen und sie gestern, wenn nicht früher, wollen, passt es doch irgendwie zu dieser elenden, schlimmer als Game of Thrones Staffel 8 eines Jahres, die Apple dazu veranlasste, das A14 stattdessen mit dem iPad Air anzukündigen. Sogar nostalgisch. Vor einem Jahrzehnt in diesem Jahr stellte Apple sein erstes Markensilizium mit dem A4 im Original-iPad vor. Volle 6 Monate bevor das iPhone 4 es auch bekam.

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Seitdem ist Johny Srouji, Vice President of Silicon bei Apple, Senior Vice President. Die A-Serie wurde von 32- auf 64-Bit umgestellt, von der Lizenzierung von ARM- und Imagination-Designs über die Lizenzierung der Architektur bis hin zur Herstellung eigener benutzerdefinierter Kerne. Von sicheren Enklaven bis zu neuronalen Motoren. Und von buchstäblich Null bis zum Versand von über 2 Milliarden Chips.

(Siliziumchips… nicht wie Grillen oder Salz und Essig… obwohl… so fühlt sich Intel wahrscheinlich gerade …)

Das liegt hauptsächlich daran, dass Apple nicht wie ein Händler-Siliziumanbieter agieren muss und muss. Und A14 ist sowohl im neuen iPad Air als auch im iPhone 12 das perfekte Beispiel dafür. Ich werde in einer nicht ganz thermischen Höchstminute auf die Einzelheiten eingehen, aber dieser Teil ist wichtig zu verstehen.

Ein Kunde, ein Job

A14 Bionic Apple ArtQuelle: Apple

Apple hat keine Gewinne und Verluste beim Verkauf von Chips, muss nicht die konkurrierenden Anforderungen mehrerer Käufer ausgleichen, die sehr unterschiedliche Geräte bauen, und kann mehrere Jahre mit den anderen Teams innerhalb von Apple zusammenarbeiten, von Hardware über Software-Engineering bis hin zu Industrie zum Design menschlicher Schnittstellen. Ja, sogar Marketing.

Das bedeutet, dass sie nicht nur nur einen Kunden haben, sondern auch nur einen echten Job: iOS und jetzt macOS und jede App auf diesen Plattformen schneller als alles andere auf der Welt ausführen.

Sicher, einige könnten das zurückschieben und sagen, mit all den neuen Geräten, die Apple immer wieder auf den Markt bringt, heißt das nicht, dass das Silicon-Team jetzt mehrere Kunden innerhalb von Apple hat, wie iPhone und iPad, Watch und AirPods, und jetzt, bald , der Mac?

Dort hat Apple etwas ziemlich Schlaues gemacht. Sie haben nicht nur jahrelang daran gearbeitet, iOS in alles von watchOS bis tvOS zu skalieren und die wichtigsten Eigenschaften von iOS auf macOS zu bringen, sondern sie haben ebenso viele Jahre, vielleicht sogar länger, daran gearbeitet, eine Siliziumarchitektur zu erstellen, von der aus sie skalieren können das iPhone in die Apple Watch und nicht nur in das iPad Pro, sondern bald auch in den Mac.

Das Apple Watch S6-System-in-Package erhält in diesem Jahr die System-on-a-Chip-Kernarchitektur des iPhone 11 A13. Welches ist nur … dumm. Besonders angesichts der Tatsache, dass es zu diesem Zeitpunkt keine echte Konkurrenz für tragbares Silizium gibt.

Sicher, das neue iPad Air kitzelt den A14 ISP oder Bildsignalprozessor möglicherweise nicht annähernd so stark wie das iPhone 12, da es nicht das gleiche Kamerasystem hat und die meisten Leute Kameras einfach nicht auf die gleiche Weise verwenden auf iPads wie auf iPhones. Ebenso sicher ist, dass das iPad Air eine größere Wärmehülle als das iPhone hat, was besser für grafisch intensive kreative Apps geeignet ist, die auf dem iPad häufiger verwendet werden als auf dem iPhone. Dinge wie 4K-Videobearbeitung.

Also, ja, vielleicht ist der ISP ein kleines OP für das iPad oder die maximale Leistung ein kleines Extra für das iPhone, und wenn diese Chips andere Produkte wie das Apple TV treffen oder für die Apple Watch verkleinert werden, wird es das geben andere Kompromisse, aber im Allgemeinen scheinen sich die Effizienz, die Zeit- und Talentersparnis durch die enge Integration und Ausrichtung von Apple wirklich auszuzahlen.

Weil sie auch nicht das tun, was andere Chiphersteller tun, nicht nur den Stromverbrauch erhöhen oder zusätzliche Kerne einsetzen, um die Brute-Force-Leistung auf Kosten der Effizienz zu verbessern.

Sie steigern Leistung und Effizienz, fast mit der gleichen Leistung und so ziemlich in den gleichen thermischen Hüllen.

Also, wie?

5 Nanometer

So wie der A12 der erste 7-Nanometer-Chip war, der in Produktion ging, ist der A14 der erste 5-Nanometer-Chip. Und wenn diese wie Hank Pym klingen, wie Ant Man und die Wespe, wie Quantum Realm, dann noch nicht, aber wir kommen näher.

Gerüchten zufolge hat Apple vorerst die gesamte 5-nm-Kapazität der Taiwan Semiconductors Manufacturing Company – alle TSMCs – aufgekauft. Nur wird sonst niemand etwas bekommen, nicht für eine Weile. Und was das Apple und Vorteil in der Dichte gibt.

Ein System-on-a-Chip, ein SoC, in einem Apple-Gerät wie einem iPad, insbesondere wie einem iPhone, ist platzsparend. Wenn Sie jedoch von 7 auf 5 Nanometer wechseln, kann Apple mehr Transistoren in diesen Raum bringen. Bis zu 1,8x mehr oder rund 45% Flächenreduzierung, basierend auf den Behauptungen von TSMC.

Wir müssen auf die Würfelschüsse warten, um genau zu sehen, wie Apple das ausgleicht, aber wir wissen bereits, dass die A14-Transistoren 11,8 Milliarden mit a-b-Transistoren enthalten. Das ist mehr als die 8,5 Milliarden der A13. Oder, wissen Sie, etwas mehr als 3 Milliarden mehr Transistoren, die Sie für vorhandene Rechenmodule und neue Funktionen ausgeben müssen.

Beginnend mit der CPU.

A14 Bionische CPU

A14 Bionic Apple Art CPU

A14 Bionic Apple Art CPUQuelle: Apple

Zurück mit der A10 Fusion im iPhone 7 führte Apple die Idee ein, dass… die Leute bissig werden, wenn ich sie als Big Dot Little bezeichne, also sage ich nur Performance Dot Efficiency Cores. Grundsätzlich hatte es kleinere Zephyr-Kerne, die normale Aufgaben bewältigen konnten, ohne so leistungshungrig zu sein, und größere… ähm… größere Hurricane-Kerne, die anspruchsvollere Aufgaben bewältigen konnten, aber auf Kosten von mehr Stromhunger. Aber sie waren miteinander verschmolzen, sie mussten zusammenarbeiten, daher der Name Fusion.

Mit dem A12 Bionic in den iPhones 8 und X behielt Apple die Effizienz-Punkt-Leistungsarchitektur bei, verzichtete jedoch auf die Fusion, sodass die großen Monsun-Kerne und die kleinen Mistral-Kerne bei Bedarf separat oder zusammen arbeiten konnten. Daher … nun, nicht der bionische Name. Jemand im Silicon-Team war offensichtlich ein großer Steve Austin-Fan.

(Nicht die eiskalte, die sechs Millionen Dollar … egal, Wikipedia die Show. Aber sie haben es geschafft, diesen bionischen Namen über 4 Generationen und Jahre aufrechtzuerhalten. Sprechen Sie über die Effizienz Ihres Architekturbrandings.)

Wie auch immer, A14 Bionic verfügt über einen 6-CPU-Kern mit zwei leistungsstarken Firestorm-Kernen und vier hocheffizienten Icestorm-Kernen. Und ja, Apple setzt seine Gewohnheit fort, Effizienzkerne einer bestimmten Generation viel leistungsfähiger und Leistungskerne viel effizienter zu machen. Weil diese Dinge untrennbar miteinander verbunden sind.

Laut Apple ist der A14 40% schneller als der A12, und die Lightning- und Thunder-Kerne des A13 waren 20% schneller als die Vortex- und Tempest-Kerne des A12 – obwohl ich glaube, AnandTech behauptete, Apple sei dies das ein bisschen zu unterbieten … – aber trotzdem durch Null teilen, die Eins tragen – das sollte den A14 wieder 16% oder so schneller machen als den A13.

Was zweifellos dazu führen wird, dass das Mooresche Gesetz unter uns so hart umkämpft ist, aber hey, Apple tritt immer noch so viel gegen diese Moore-Leiche wie jeder andere.

Verwenden Sie einfach diese sehr breite Architektur, optimieren Sie sie auf Effizienz und halten Sie die Cache-Größen dabei nur extra, besonders großzügig.

A14 Bionic GPU

A14 Bionic Apple Art GPU

A14 Bionic Apple Art GPUQuelle: Apple

In jüngerer Zeit hat Apple auch damit begonnen, eigene GPUs zu entwickeln. Beim A14 handelt es sich um eine 4-Kern-Grafik-Engine, die 30% schneller ist als der A12. Und der A13 war 20% schneller als der A12, also wieder « Seatec Astronomy », und wir bekommen 8% mehr als der A13. Das ist zwar nicht so viel wie die CPU, aber ich habe auch den Verdacht, dass Apple sich hier noch stärker auf andere Elemente seines benutzerdefinierten Siliziums stützt.

Aber zuerst die GPU-Dinge zuerst. Der A14 konzentriert sich weiterhin auf Effizienz von Apple. Sie möchten in der Lage sein, die meisten Aufgaben die meiste Zeit mit der niedrigsten Spannung und Frequenz zu erledigen, aber dennoch bereit sein, hochzufahren und sogar zu spitzen, wenn und wann Sie es brauchen.

Auf diese Weise erhalten sie so viel Akkulaufzeit wie möglich und bieten gleichzeitig eine wirklich gute Dauerleistung und Spitzenleistung.

Und ich denke, der gesamte Ansatz ist etwas, nach dem viele Leute suchen, nein … sie starren unbeholfen, aber unverfroren an, um zu sehen, wie Apple für Mac-Silizium skaliert, insbesondere auf Pro- und Desktop-Computern und natürlich auf Pro-Desktop-Computern.

A14 Bionic ANE & AMX

A14 Bionic Apple Art Ane

A14 Bionic Apple Art AneQuelle: Apple

Bereits 2017 stellte Apple seine erste ANE oder Apple Neural Engine als Teil des A11 Bionic vor. Es ist… eine Art Schaufensterfunktion war die Gesichtserkennung, die Fähigkeit, die Gesichtsgeometrie zu scannen und herauszufinden, ob Sie es waren, auch wenn die genaue Art und Weise, wie Sie sich gestylt haben, von Tag zu Tag unterschiedlich war, sogar tagsüber.

Es war etwas, das zeigte, wie Apple Silizium mit dem Rest des Unternehmens zusammenarbeitet, koordiniert mit dem Hardwareteam, das an den TrueDepth-Kameras arbeitet, und dem Softwareteam, das an den Algorithmen arbeitet, zwei, drei Jahre bevor das Feature jemals auf die Bühne kam. Es wurde buchstäblich KI in den Chip gesteckt, lange bevor die Leute Apple beschuldigten, die KI im Modewort-Stil komplett verpasst zu haben.

Dieser ursprüngliche proto-neuronale Motor im A11 Bionic konnte 600 Milliarden Operationen pro Sekunde ausführen. Diese neue neuronale Engine im A14 Bionic, die sich anscheinend genauso schnell verdoppelt wie alle unsere Sauerteigstarter vor Ort, hat jetzt bis zu 16 Kerne und 11 Billionen Operationen pro Sekunde.

Das ist doppelt so schnell wie die 8-Kern-ANEs, die sowohl im A12 als auch im A13 zu finden sind.

A14 Bionic Apple Art Amx

A14 Bionic Apple Art AmxQuelle: Apple

Apple hat aber auch das gesamte System auf einem Chip optimiert, den gesamten SoC für maschinelles Lernen, einschließlich CPU und GPU, und seit letztem Jahr neue benutzerdefinierte Beschleuniger, sogenannte AMX-Blöcke, für die beschleunigte Matrixmultiplikation, die häufig in Maschinen verwendet werden Lernen.

Letztes Jahr hat Apple für diese Art von Operationen den A13 6x schneller gemacht als den A12. In diesem Jahr soll der A14 10x schneller sein als der A12. Also… plus .. 4x schneller. Ja, Mathe ist der Grund, warum ich nie einen Sauerteigstarter bekommen habe… angefangen…

A14 Bionische IP-Blöcke

Apple A14 Chipsatz Folie

Apple A14 Chipsatz FolieQuelle: Apple

A14 Bionic bedeutet eigentlich nur die nächste Generation von nahezu allen Silizium-IP-Adressen von Apple. Und ja, sie verwenden IP auch, um auf Kerne und Blöcke in Silizium zu verweisen. Ich denke, weil so viele andere Unternehmen, die nicht Apple genannt werden, sie buchstäblich als IP lizenzieren.

Und Apples Philosophie, sozusagen ihr MO, scheint den gesamten Chip, die gesamte IP, jede Generation voranzutreiben. Jahr für Jahr, um keine Ecke unberührt zu lassen.

Vieles davon wird vom Silicon-Team darüber informiert, welche Art von Apps die Benutzer verwenden, sowohl Apple-Apps als auch App Store-Apps, was das Betriebssystem, die Betriebssystemteams in Apple für die nächsten Jahre planen und welche Apps und Workloads scheinen auf den Markt zu kommen, oder sie erwarten, dass sie auf den Markt kommen. Die Trends, die sie erwarten.

Das führt zu bulligen, bulligen Caches, aber auch zu Dingen wie den Pro-Video-Codierungs- und -Decodierungsblöcken, mit denen die Chips der A-Serie H.265-Videos verarbeiten – so gut, dass Apple sie tatsächlich von den Intel-Chips in umleitet aktuelle Macs und in Richtung der T2-Chips – Varianten des A10 – mit diesen Blöcken.

Auch Dinge wie der Performance Controller, die geheime Sauce, die herausfindet, was an die CPU, GPU, ANE und andere Komponenten geleitet werden muss, um die beste Leistung bei höchster Effizienz für eine bestimmte Aufgabe zu erzielen. Und dieser neue ML-Controller, der dasselbe zwischen dem ANE, dem AMX und den Hauptkernen macht.

Auch Dinge wie der benutzerdefinierte Speichercontroller, der sicherstellt, dass die Solid-State-Chips nicht nur so schnell wie möglich arbeiten, sondern auch sicherstellen, dass jedes Foto, jedes Videobild richtig und richtig gespeichert wird. Das hört sich nicht viel an, bis Sie Leute mit anderen Flaggschiff-Handys der neuesten Generation hören, die sich beschweren, dass ihnen Bilder fehlen oder Frames fallen gelassen werden.

Es ist nicht so auffällig wie viele der kniffligeren Dinge, die wir heutzutage in großen Startdemos sehen, aber es ist die Art von Dingen, die echten Menschen helfen, echte Probleme zu vermeiden und jeden Tag eine bessere Erfahrung zu machen.

Das Gleiche gilt für Dinge wie die Sicherstellung, dass die Videokodierung und -decodierung sowie die Videoaufnahme nicht nur funktionieren, sondern auch aufrechterhalten, denn wenn Sie diesen erweiterten verschachtelten 4K60-Dynamikbereich nicht so lange aufzeichnen können, wie Sie möchten, ohne ein einziges Bild zu löschen, wird diese Funktion verwendet wird einfach nicht so nützlich für dich sein.

Deshalb, wenn wir Zahlen wie 20% mehr Leistung, aber auch 40% mehr Effizienz erhalten. Dies ist nicht nur das Ergebnis eines Prozessschrumpfs oder eines globalen Hebels. Es ist das Ergebnis, all diese Ecken zu berühren, an all diesen IPs zu arbeiten und hier einen Zehntelpunkt, dort einen halben Punkt zu sparen. Von jedem winzigen Fortschritt, der dazu beiträgt, die Gesamtleistung und Effizienz voranzutreiben – das Leben um tausend Schnitte, um dieses Klischee vollständig zu entstellen, denn wiederum ist, entgegen der Intuition, letztendlich die Leistung.

Ist A14 Bionic OP?

A14 Bionic Apple Art Highlights

A14 Bionic Apple Art HighlightsQuelle: Apple

Sie wissen, jedes Jahr schaut sich jemand die Zahlen an, die Apple veröffentlicht oder von Geekbench aufgesaugt wird, und wie das iPhone oder iPad Air diesen oder jenen Laptop, sogar das MacBook, vergleicht oder sogar übertrifft, und fragt sich laut, ob wir das wirklich brauchen Art der Leistung auf einem Telefon oder einem Mainstream-Tablet.

Umgekehrt bekommen wir Rezensenten, die sich brandneue Geräte ansehen, die mit älterem Silizium auf den Markt kommen, vielleicht ein Jahr, vielleicht länger, und sagen, es ist in Ordnung, alles ist in Ordnung, es tut, was es tun muss, also sollten sich alle keine Sorgen mehr machen.

Und ja, diese beiden Dinge sind, wenn ich anfange zu schreien.

Weil die meisten Menschen ihre Telefone 2, 3, noch länger und ihre Tablets länger aufbewahren. Es geht also weniger darum, wie… ok… etwas an dem Tag, an dem es herauskommt, auf einem brandneuen Gerät rollt, als vielmehr darum, wie es weiter scrollen und im nächsten Jahr und im darauf folgenden Jahr generell weiterarbeiten wird. Wenn sie es mehr benutzt und mehr Cruft angesammelt haben. Wenn das Betriebssystem, das Betriebssystem, mit neuen Funktionen aktualisiert wurde, die das Silizium stärker treffen. Und ehrlich gesagt, dass sie sogar weiterhin Updates für Funktionen und Sicherheit erhalten können.

Apple hat ganz konkret gesagt, dass sie viel Overhead in die Chipsätze der A-Serie einbauen, nicht aufgrund dessen, was sie jetzt tun, dieses Jahr mit iOS 14 und iPadOS 14 und natürlich macOS Big Sur, sondern aufgrund dessen, was sie tun Sie planen, nächstes Jahr und das Jahr danach für ungefähr 5 Jahre zu tun, und was sie sich vorstellen, dass Apps tun werden und was wir mit ihnen tun wollen. Auch die Updates, die wir noch bekommen müssen.

Auf diese Weise behalten wir am Tag 1000 und 1 so viel wie möglich von dieser Erfahrung des ersten Tages bei. Und es wird Fehler und Batterieentladungen geben und alle möglichen Frustrationen und Ausfälle auf dem Weg, und sie werden repariert und wieder kaputt gehen, aber der Overhead im Silizium bedeutet, dass wir die absolut längste Landebahn haben, die es gibt Absolut bester Wert aus unseren iPhones und iPads möglich.

Fazit: Das sollten wir uns alle von unseren Geräten und ihrem SoC wünschen.

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