A11芯片是苹果公司第一款集成了神经网络引擎的移动处理器,在移动端人工智能计算能力上迈出了重要的一步。该芯片使用的是台积电的10纳米FinFET制程技术,拥有大约四十三亿个晶体管,并且只有八十九点二三平方毫米大小,比上一代产品小了三分之一左右;它的CPU部分采用了六核异构设计方式——两个Monsoon高性能核心和四个Mistral能效核心可以同时工作在一起;GPU则是由苹果自己研发出来的三核架构,图形渲染速度提高了百分之三十以上;而它的双核神经网络引擎则可以在一秒内做六千亿次计算量的工作来支持人脸识别、Core ML以及增强现实等功能在手机上的实现。

1.CPU架构和性能表现
A11的CPU使用的是苹果公司自己开发的基于ARMv8-A指令集架构的芯片,在两个Monsoon性能核心和四个Mistral能效核心之间进行切换的时候会更加迅速一些,并且在执行一些需要快速完成的任务时(比如应用程序启动或者拍照连拍),可以得到更好的效果,在Geekbench 4测试中单核成绩约为4200分;而当后台同步、消息推送等工作成为主要任务的时候,则由四个Mistral能效核心来承担,相比上一代产品能耗降低了百分之七十多,从而大大提高了设备的整体续航能力。由于有了第二代性能控制器的支持,所以这六颗处理器可以一直保持工作状态并且随时被调用去完成各种各样的任务——不同于传统的大小核分离式的管理模式,在A11中所有的处理器都可以根据当前的工作需求自动地切换到合适的模式下运行,比如在做脸部识别的时候就可以让两颗高性能的核心负责捕捉红外图像,另外四颗低功耗的核心则用来计算传感器融合的结果,在不到一秒钟的时间里就完成了所有的工作。
第二部分是关于GPU和图形计算能力的相关内容
第三种是自主研发的GPU,并不是简单的增加核心数量,而是重新设计了纹理单元和着色器管线,并且完全支持Metal 2的所有功能,在《AR城市》这样的早期增强现实应用程序中可以达到每秒60帧的效果,比A10提高了大约三分之一,在同样的画质条件下功耗只有它的五分之一左右。通过实际测试,《狂野飙车9》在最高画质下机身温度升高不超过3.2摄氏度,说明该芯片的设计已经考虑到了性能释放和散热之间的关系,从而使得iPhone X第一次实现了真正的深度摄像头以及增强现实物体定位等功能。
第三部分神经网络引擎(NPU)工程化应用的价值
双核NPU不是协处理器附属模块,而是一个和CPU、GPU共享内存带宽的独立计算单元,在进行低延时的人工智能推断的时候可以达到每秒六千万亿次运算的速度。Face ID中所使用的三十万个面部映射数据可以在十二毫秒之内完成解密对比工作;Core ML模型加载时间小于八十毫秒,使得备忘录的手写识别以及照片场景分类等操作都可以做到没有感知到延迟的状态下运行。该引擎不会参与到一般的计算当中去,只负责INT8精度的人工智能推理,并且它的能效比是CPU做同样的事情要高十六倍。
第四部分是实际体验和系统的适配边界的描述
A11官方支持从iOS 11到iOS 16一共六个版本的操作系统升级,但是需要注意的是,在iOS 15之后的任务栏切换动画变得更加复杂了,一些老款手机比如iPhone 8,在后台同时运行五个以上的应用的时候会出现轻微的画面卡顿现象;另外神经网络引擎在iOS 16里增加的新功能——实时文字识别的功能依然可以达到98.7%的文字识别精度,并且说明它的AI计算能力还有富余的空间来使用。
因此A11不只是一次参数上的更新换代,也是苹果软硬件一体化设计思路的一种体现。






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