Prehľad procesorových modulov od apple. Súčasnosť a budúcnosť procesorov Mac: PowerPC ▸ Intel x86 ▸ ARM? Zážitok z Apple TV

Používatelia iPhone 6s si všímajú úžasnú rýchlosť zariadenia a vysokú plynulosť rozhrania. Na tom, že Apple svoje vlajkové produkty, či už smartfóny alebo tablety, vybavuje tými najvýkonnejšími hardvérovými riešeniami, nie je nič prekvapujúce. Najlepší z nich tento moment je procesor A9.

SoC alebo system-on-a-chip A9 je proprietárny spoločnosťou Apple. 64-bitový procesor vyrábajú 14nm alebo 16nm technológiou dvaja dodávatelia: Samsung a TSMC. Ku cti inžinierov spoločnosti treba poznamenať, že syntetické testy dať A9 prvé miesto vo výkone. Nebolo to však vždy tak, pripomeňme si, ako to všetko začalo.

Pred rokom 2010 rok spoločnosti Apple bol nútený použiť vývoj spoločnosti Samsung. Vydanie takého revolučného zariadenia, akým je iPad, si však vyžadovalo radikálne odlišný prístup. Výsledkom bol prvý proprietárny mobilný mikroprocesor spoločnosti Apple integrovaný do Tablet PC. Čip A4 pracoval na frekvencii 1 GHz a mal maximálnu spotrebu 500-800 mW. Bol založený na architektúre ARM Cortex A8 a vyrába sa pri 45 nm technologický postup. Ako sa neskôr ukázalo, rozhodnutie Steva Jobsa vydať vlastnú hardvérovú platformu sa ukázalo ako veľký strategický krok.

Podľa analytika Stephena Cheneyho, napriek úspechu a silnej pozícii Intelu na tomto trhu, Apple dokázal tlačiť na významného výrobcu elektroniky. Málokto veril v úspech Jobs tímu a CEO Microsoftu Steve Ballmer sa tomu otvorene smial originálny iPhone. napriek tomu Sprievodca Apple bola stanovená ako sebestačná v procesoroch.

V roku 2008 Apple získal PA Semi, malú organizáciu známu pre svoje energeticky efektívne systémy na čipe, za 278 miliónov dolárov. V nasledujúcich rokoch došlo aj k niekoľkým významným akvizíciám, ktoré nakoniec posunuli Apple do pozície lídra na trhu.

Je dôležité mať na pamäti, že hardvér Náplň pre iPhone a iPad úzko súvisí so softvérom. Mobilný operačný systém iOS dokázal nielen čo najskôr dobyť trh, ale aj poskytnúť prácu státisícom programátorov. Dokonca aj konkurenčné spoločnosti zarábajú na zákazníkoch Apple oveľa viac ako na svojich. Vezmime si napríklad také populárne služby ako YouTube, Google Search, Google Mapy, ktoré internetovému gigantovi prinášajú mnohomiliónové zisky.

Tým ale výhody čipov série „A“ nekončia. obrovskú úlohu v používateľskú skúsenosť optimalizácia softvéru hrá. Konkurenti si môžu kúpiť alebo vyvinúť licenciu Apple technológie, pričom ich zavádzame do svojich zariadení. Plný výkon „jablkových“ produktov však môže zabezpečiť len programovací kód, ktorý je základom iOS. Práve z tohto dôvodu bude implementácia funkcie 3D Touch na Android zariadeniach v podobe, aká existuje na iPhone 6s, mimoriadne náročná.

Apple naďalej prosperuje z vízie svojho zakladateľa a strojcu. Ako vidíte, horlivý pedant a praktizujúci zenu Steve Jobs sa ukázal ako skutočný vizionár.

Dnes vám prinášame prerozprávanie článku Pierra Lebeaupina „Niektoré veci, o ktorých by vývojári iOS mali vedieť architektúra ARM"("Niekoľko vecí, ktoré by vývojári iOS mali vedieť o architektúre ARM") z 19. júla 2010 (s dodatkami z 25. septembra 2011), publikované vydavateľstvom Wandering Coder. Dúfame, že tento materiál bude zaujímavý a užitočný nielen pre vývojárom, ale aj všetkým, ktorí sa zaujímajú o problematiku vývoja aplikácií pre mobily operačný systém iOS a interné zariadenie obľúbené tablety a smartfóny Apple.

Keď som pracoval na svojom článku „Úvod do NEON na iPhone“, predpokladal som, že čitatelia majú určité znalosti o procesoroch zariadení iOS. Počas sieťových diskusií som si uvedomil, že niektoré z týchto informácií, žiaľ, mnohí nepoznajú. Navyše verím, že tieto informácie budú užitočným pomocníkom pri programovaní iPhonu (nielen ak vás NEON zaujíma), aj keď programujete v jazyku vysoký stupeň Cieľ-C. Môžete sa zaobísť bez týchto znalostí, ale ich získanie zlepší vaše zručnosti ako vývojár softvéru pre iPhone.

Úvodná informácia

Všetky nedávno predstavené iOS zariadenia sú založené na procesoroch architektúry ARM. Ako si môžeš byť istý, keď čítaš tento materiál, je táto architektúra trochu odlišná od toho, na čo ste zvyknutí na platformách desktopové systémy, ktorý zahŕňa x86 aj PowerPC. Samozrejme, architektúra ARM nie je ani vysoko špecializovaná, ani špecializovaná. Takmer všetky mobilné telefóny(a nielen smartfóny) sú založené na procesoroch tohto typu, sú na nich založené takmer všetky iPody a tiež takmer všetky MP3 prehrávače. rovnakej architektúry sa nachádzajú vo väčšine PDA a vreckových počítačov. konzoly Nintendo tiež založené na ARM od GBA. Teraz aj niektoré modely kalkulačiek od TI a HP sú založené na procesoroch ARM. Ak hovoríme o minulosti, tak musíme pripomenúť, že Newton mal aj ARM procesor (je známe, že Apple je dlhoročným investorom ARM). A to sú len známe zariadenia, nepočítajúc obrovské množstvo procesorov ARM, ktoré hrajú pomocné úlohy.

Procesory ARM sú známe svojou malou veľkosťou, nízka spotreba energie a vysoký výkon (samozrejme v rámci svojej kategórie). Tieto procesory sú little endian ako x86. Existujú tiež procesory architektúry RISC, ktoré zahŕňajú MIPS, PowerPC a ďalšie. Treba poznamenať, že simulátor nespúšťa kód napísaný pre ARM. Na spustenie na simulátore je aplikácia skompilovaná pre architektúru x86 a spustená ako natívna pre túto architektúru. Preto je potrebné aplikáciu otestovať na type zariadenia, pre ktoré je určená.

Predstavil tri nové iPhony, v ktorých sa využíva množstvo funkcií strojové učenie. To by nebolo možné bez špeciálne navrhnutého procesora. Na rozdiel od iných výrobcov gadgetov, Apple navrhuje svoje vlastné čipy. Wired edition prezradilo, ako to spoločnosť robí a koľko peňazí na to míňa.

Pred niekoľkými rokmi inžinieri v Fotoaparát iPhone môže byť inteligentnejší s výkonnými novými algoritmami strojového učenia známymi ako neurónové siete. O svoj nápad sa okamžite podelili s viceprezidentom Timom Milletom.

Millett vedie tím procesorových inžinierov. V iPhone X pridali nový režim na výšku, ktorý dokáže upraviť osvetlenie tvárí ľudí a umne rozmazať pozadie. To všetko vďaka novému modulu pridanému do hlavného procesor iPhone- neurónový motor, zaostrený na strojové učenie. Vďaka nemu sa objavil uzamykací systém Face ID.

Skutočnosť, že inžinieri iPhone boli schopní navrhnúť procesor sami, aby spúšťal funkcie ako Face ID, ukazuje výhody nekonvenčnej hardvérovej stratégie spoločnosti Apple. Väčšina výrobcov počítačov a gadgetov nakupuje čipy pre svoje zariadenia od výrobcov polovodičov, ako sú Intel, Qualcomm alebo Samsung. Apple už od roku 2010 sám navrhuje procesor, ktorý je na mieru vyrobený treťou stranou.

Minulý týždeň Apple predstavil tri nové iPhony. Všetky zariadenia bežia na novom procesore s názvom A12 Bionic, ktorý navrhol tím Millet. Na jeho vytvorenie bola použitá pokročilejšia technológia ako akýkoľvek iný ekvivalentný čip v mobilnom zariadení. Veľkosť jednotlivé prvky tranzistorov A12 - 7 nanometrov, čo je o 3 nanometre menej ako v predchádzajúci iPhone. Apple teda dokázal osadiť 6,9 miliardy tranzistorov – o 2,6 miliardy viac ako minulý rok.

Tým GPU oveľa výkonnejší a neurónový motor je väčší. Minulý rok mohol vykonať 600 miliárd operácií za sekundu, dnes - päť biliónov.

Millett hovorí, že tieto aktualizácie zlepšili režim na výšku, ktorý používateľom umožňuje upraviť hĺbku poľa po nasnímaní fotografie. Okrem toho sa rozšírená realita stala ešte presnejšou a realistickejšou. Neurónový engine je teraz dostupný aj pre vývojárov tretích strán, aby ste mohli vytvoriť viac Ďalšie aplikácie založené na AI.

Súbežná práca na softvéri a hardvéri je pre Apple obzvlášť cenná teraz, keď predaj iPhonov prestal rásť. Spoločnosť musí prísť s novými funkciami na stimuláciu Majitelia iPhonov aktualizujte svoje zariadenia. Samsung vyrába aj smartfóny a ich procesory, no tieto dve odvetvia sa neprelínajú ako Apple, a kórejská spoločnosť predáva svoje procesory iným výrobcom zariadení.

Apple neuznáva, kto vyrába nové čipy A12. Priemysel hovorí, že taiwanský TSMC. Na podujatí TSMC minulý október bol výkonný riaditeľ spoločnosti Apple citovaný, keď povedal, že TSMC je výhradným dodávateľom nové čipy iPhone a iPad a chválili ho za výrobu 1,5 miliardy čipov Apple za menej ako rok.

Ak je to pravda, Apple musel minúť veľa. „Míňajú veľa peňazí na to, aby si rezervovali výrobné zdroje a boli prví v rade,“ povedal Patrick Moorhead, analytik polovodičov v Moor Insights & Strategy. Apple tvrdí, že jeho kapitálové výdavky budú do konca fiškálneho roka predstavovať 17 miliárd dolárov. To je osemnásobok toho, čo spoločnosť minula v roku 2010, keď Jobs predstavil prvý skonštruovaný jablkový čip v iPhone 4.

Apple je najviac drahá spoločnosť vo svete, no čoskoro budú vývojári čipov čeliť ešte väčšej sile – fyzikálnym zákonom. Priemysel je presvedčený, že 5nm tranzistory sa objavia v roku 2020. Ako ich ďalej znižovať, zatiaľ nie je jasné. Dlhodobý trend exponenciálneho znižovania tranzistorov, nazývaný Moorov zákon, sa spomalil a pravdepodobne zastavil.

Stratégia spoločnosti Apple môže naďalej fungovať, ak alebo keď sa tranzistory prestanú zmenšovať. Dizajn procesora sa môže stať hlavným spôsobom, ako čo najlepšie využiť kremíkové čipy, a plnú kontrolu Apple cez iPhone poskytne väčšiu flexibilitu.

Millett odmieta odpovedať na otázky o plánoch tímu, hoci poznamenáva, že teraz vývojári uvažujú ešte širšie. „Vývoj procesora od začiatku do konca nám trvá niekoľko rokov,“ hovorí. Niekde v hĺbke centrály Apple v Kalifornii sa už vyvíja hardvér, vďaka ktorému sa objavia nové funkcie ďalších iPhonov.

Je nepravdepodobné, že by sa do konca roka 2017 objavilo na trhu aspoň jedno zariadenie, ktoré dokáže z hľadiska rýchlosti obísť iPhone 8, iPhone 8 Plus a iPhone X.

Rozhodli sme sa zistiť, ako to Apple dokáže produktívnych spracovateľov, hoci na to jednoducho nemá vlastné kapacity.

A11 - najproduktívnejší čip na mobilnom trhu

Procesor A11 je postavený na dvoch veľkých produktívnych jadrách a štyroch malých energeticky efektívnych. Jeho hlavným rozdielom od A10 je prítomnosť špeciálneho čipu pre prácu s neurónovými sieťami.

Práve tento procesor je nainštalovaný v iPhone 8, iPhone 8 Plus a iPhone X, teda troch najviac rýchle smartfóny randiť. Jeho výkon je takmer 2-krát vyšší ako vlajková loď konkurentov.

Najrýchlejšie vo viacjadrovom teste Geekbench 4:

• Apple iPhone 8 Plus – 10 472
• Apple iPhone 8 – 10 170
• Apple iPhone X – 10 051
• Samsung Galaxy poznámka 8 - 6,564
• Jeden plus 5 - 6 542
• Samsung Galaxy S8 – 6 295

Každý procesor A11 je vyrobený 10nm procesom, ktorý zaručuje nielen najvyššia rýchlosť výkon, ale aj maximálna energetická účinnosť.

Výrobu čipov A11 má na starosti taiwanská spoločnosť TSMC, ktorá pracuje na základe zmluvy. A samotný Apple nie požadovaná kapacita pre sériovú výrobu procesorov.

iPhone X bol dokonca výkonnejší ako niektoré MacBooky Pro

iPhone 8, iPhone 8 Plus a iPhone X sú prvé mobilné zariadenia, ktoré prekonali hranicu 10 000 kusov v teste Geekbench 4 s viacerými jadrami.

A aby boli tieto čísla ešte veľkolepejšie, podotýkame, že 13-palcový MacBook Pro 2017 dvojjadrové Intel Core i5 Jazero Kaby skóre asi 9 tisíc bodov.

Teoreticky A11 rýchlejšie ako Intel Core i5 Kaby Lake na 10%

Samozrejme, v praxi mobilný procesor, nainštalovaný v smartfónoch, je nepravdepodobné, že by mohol skočiť plnohodnotný, pretože spočiatku majú úplne iné úlohy.

A11 je nabrúsený nielen na rýchlosť, ale aj na energetickú účinnosť. ALE Riešenie Intel naopak - v prvom rade pod produktivitou. Výsledky testov však stále odhaľujú.

Prečo ani jeden zo súperov nedokáže dobehnúť Apple

Keďže taiwanská spoločnosť TSMC je zmluvným výrobcom, procesory pre Apple priamo nevyvíja. Je zodpovedná len za hromadnú výrobu.

Ukazuje sa, že Apple vlastne prináša svojmu partnerovi niečo ako hotové „klišé“, na základe ktorých uvádza do prevádzky svoje stroje. Na zlučovanie technológií jednoducho nie je čas.

Podobná situácia bola s od spoločnosti Samsung, ktorá vyrábala procesory pre smartfóny Apple stále pred rokom. Ukázalo sa, že pre konkurenta vyrába čipy lepšie ako pre seba.

Samozrejme, okrem schopnosti rýchlo skopírovať technológiu pre seba alebo na predaj je veľmi dôležitá práca inžinierov, ktorí dostávajú peniaze od Apple.

Ale práca inžinierov by bez softvéru nemala zmysel, preto si chcem podať ruku s vývojármi, ktorí v Apple pracujú.

Sieť už dnes má myšlienky, ktoré Apple otočil softvér k hardvéru. Jeho zariadenia fungujú rýchlo nielen vďaka hardvéru, ale aj softvéru.

Áno, iOS 11 nefunguje tak dobre a pod Jobsom určite nie. Ale inak spoločná výroba softvéru a hardvér jasne daj vediet.

A tiež je veľmi dôležité, že Apple vyvíja procesory sám a nekupuje ich od trhových gigantov ako Qualcomm. Konkurenti sa snažia urobiť niečo vlastné, ale nemôžete počítať Snapdragon.

Prečo väčšina konkurentov nevyrába procesory sama alebo sa neriadi zmluvnou cestou výroby Apple? Nie je tu nič zvláštne.

A v tento prípad vraciame sa k notoricky známej fragmentácii Android zariadení. Je ich priveľa a ak by takmer každá vlajková loď mala non-Snapdragon 835, bolo by to veľmi tesné.

iPad Pro 2018 bude výkonnými monštrami

V sieti sa už začali objavovať prvé údaje o procesoroch, ktoré Apple použije iPad Pro v roku 2018. A toto je mor, súdruhovia. Vyzerá to tak, že spoločnosť bola zničená až do základov.

S najväčšou pravdepodobnosťou iPad Pro nové generácie bude osadený procesor A11x Bionic. Dostane až osem jadier namiesto šiestich. A ďalšia 7 nm procesná technológia a „vodné chladenie“.

Hlavná otázka roku 2018- ako utíšiť všetku silu nové iPady Pro

Zdroje blízke TSMC, ktoré zostanú na starosti masová výroba procesory v rámci zmluvnej schémy špecifikujú, že tri jadrá budú vysokorýchlostné a päť ekonomických.

S najväčšou pravdepodobnosťou spolu s ultra-vysokorýchlostnými čipmi dostane modul aj iPad Pro 2018 predná kamera TrueDepth, aby bol trendovejší a všeobecne rozpoznateľný.

Aké sú vyhliadky na nové mobilné zariadenia Apple

Samozrejme, čím vyšší je výkon inštalovaného v modernom mobilné zariadenie procesor, takže sa zdá byť lepší – najmä vzhľadom na zameranie na energetickú efektívnosť.

Napriek tomu sa mi dnes zdá, že nové kapacity nenútia vývojárov robiť lepší softvér – práve naopak.

Nový nezmysel- ako rýchlejšie procesory tým menej pozornosti venovanej optimalizácii

A najvýraznejším príkladom v tomto prípade je rozšírená realita na špeciálnom engine Apple, ktorý sa objavil s vydanie systému iOS 11. Funguje na iPhone 6s a novšom. Ale hlúposť na iPhone 7.

Existuje pocit, že vývojári sú na mizine, aby pracovali na optimalizácii. Čipy najviac najnovšie iPhonyťahať, dobre, dobre. Stále dúfam v pozitívny vývoj softvéru iOS v budúcnosti. Všetko.

V noci zo 4. na 5. augusta začala mať TSMC problémy s vírusový útok. Z tohto dôvodu sa výroba zastavila a očakávaný zisk výrobcu čipov za 3. štvrťrok 2018 sa môže znížiť. Hovoríme, čo sa tam stalo a čo môže tento útok ovplyvniť.

čo je TSMC?

TSMC je najväčším svetovým výrobcom polovodičov. Táto spoločnosť dodáva svoje čipy spoločnostiam AMD, Nvidia, Qualcomm a Intel. Apple je tiež zákazníkom TSMC: bol zmluvným výrobcom procesorov A11 a teraz vyrába A12 pre budúce modely iPhone.

čo sa tam stalo?

TSMC napadol vírus, keď bol na nový hardvér nainštalovaný nový softvér. Po tom, v interná sieť Vírus sa dostal do spoločnosti a okamžite infikoval počítače v niekoľkých továrňach. Z tohto dôvodu výroba vzrástla o 2 dni.

Kto je na vine, nevedno. To však pripomína prepuknutie nákazy, keď mnohé korporácie na celom svete boli nútené prerušiť svoju činnosť. Našťastie potom tento vírus a Microsoft vydali aktualizáciu na ochranu všetkých svojich používateľov.

Jedna z tovární TSMC. Keď prestala, firma prišla o veľa peňazí

Finančná riaditeľka TSMC Laura Ho pre Bloomberg povedala, že takéto útoky sa už stali, no nikdy neovplyvnili produkciu. O podrobnostiach následkov sa rozhodla mlčať:

TSMC bolo napadnuté vírusmi už predtým, ale toto je prvýkrát, čo takýto útok zasiahol našu produkciu.

Laura Ho

Čo to ovplyvnilo?

Zastavenie výroby veľká spoločnosť so strmými zákazníkmi - katastrofa. Z tohto dôvodu môžu tržby TSMC v júli až septembri klesnúť o 3 % – 253 miliónov USD. Pred vírusom spoločnosť plánovala za toto obdobie zarobiť 8,45 miliardy. TSMC sa však nehodlá vzdať a plánuje to dobehnúť v r. štvrtý štvrťrok 2018.

Dôsledky pre Apple zatiaľ nie sú známe. Pripomeňme, že nedávno jeho kapitalizácia presiahla bilión dolárov, a to najmä vďaka Predaj iPhone X. Snáď tento rok pri štarte predaja bude nedostatok nových iPhonov ešte výraznejší, no nie je to ani zďaleka pravda – TSMC je na takéto útoky pripravené a následky nebudú veľmi veľké. Mark Lee, analytik Sanford C. Bernstein, však povedal, že to ovplyvní všetkých zákazníkov výrobcu čipov.

Bol už problém vyriešený?

Áno, problém bol vyriešený. 80 % infikovaných tovární začalo opäť pracovať 5. augusta a v 6 začala celá výroba opäť pracovať plná sila. Tento problém sa riešil tak dlho, pretože stupeň infekcie v továrňach bol iný.

A čo je najdôležitejšie, TSMC nestratila žiadne zo svojich výskumných údajov. okrem toho slabosť systémy už boli odstránené a takéto chyby by sa už nemali opakovať.