הסיפור מאחורי ה- A11 | הרכיב הנייד המהיר והמתקדם בעולם

ע״י

פיל שילר וג'וני סרוג'י מדברים על הפיתוח של רכיב ה- A11, שמתגלה להיות בית למעבד הנייד המהיר ביותר בעולם, ואיך הוא מגשים את חזון האנטגרציה של אפל.

 

 

A11 bionic

אין ספק שהכוכבים הגדולים ביותר של אירוע ספטמבר היו האייפון X וסדרה 3 של השעון, הראשון מביא את עתיד האייפונים והשני את עתיד המחשוב הלביש של אפל. אולם מתחת לעיצוב המרשים, הפיצ'רים החדשים והממשק החדש פועלת חומרה עוצמתית של ממש שדוחפת את ליין מכשירי האייפון החל ממכשירי האייפון 8 וה- 8 פלוס וכלה באייפון X להיות מכשירי הסמארטפון העוצמתיים ביותר בעולם, ובפער ניכר מכל מתחרה אחר בפלטפורמת האנדרואיד. פער זה לא נובע מחומרה שניתן לראות על המכשירים, בין אם המסך או העיצוב. פער זה נובע מרכיב ה- A11 החדש אותו אפל מכנה בשם Bionic (ביוניק), שפותח על ידי צוות החומרה של ג'וני סרוג'י (הישראלי) במשך שלושת השנים האחרונות.

ה- A11 הוא ההתגשמות של חזון החומרה של אפל, שהחל לפני כעשור, כאשר אפל החלה להביא לשורותיה ידע וטכנולוגיה הקשורים לפיתוח שבבים. בין אם מדובר ברכישה של חברת PA Semi בשנת 2008, או של חברת Intrinsity בשנת 2010 או של Passif Semiconductor בשנת 2013. כל אלו אפשרו לאפל לעצב ולתכנן בעצמם רכיבי SoC מתקדמים כשהראשון שבהם הוצג לראשונה בשנת 2010 עם האייפד תחת השם A4. מאז אפל ליטשה את יכולות התכנון והעיצוב לרכיבי סמיקונדקטור באופן כה מדהים, שהיא השאירה את המתחרות שלה בתעשייה הרחק מאחור, ולראייה רכיבי ה- SoC והשבבים הניידים של סמסונג (Exynos) קוואלקום (SnapDragon) ואחרים, עדיין לא הדביקו את פערי הביצועים לדור ה- SoC של אפל מהשנה שעברה, הלוא הוא ה- A10 Fusion שמגיע עם 2 מעבדים מתקדמים לביצועים ועוד 2 מעבדים חסכוניים יותר.

מה שמדהים ברכיב ה- A11 הוא היקף החומרה שאפל דחסה לתוך רכיב ה- SoC המניע את מכשירי האייפון 8, 8 פלוס והאייפון X (שיושק עוד מספר שבועות). הרכיב החדש כולל מעבד חדש הבונה על הטכנולוגיה של המעבדים ברכיב ה- A10, אם כי המעבד של ה- A11 כולל 2 מעבדים עתירי ביצועים ו- 4 (!) מעבדים חסכוניים יותר, כשבנוסף לכך רכיב שליטה חדש ומשופר מאפשר ל- A11 להפעיל מעבד אחד, 2, 3, 4, 5 או את כל ששת המעבדים במקביל. יכולת זו משפרת את ביצועי ה- A11 בכ- 25% מאלו של ה- A10, אולם גם מאפשרת ל- A11 להיות חסכוני בכ- 70% מרכיב ה- A10 ובכך למרות שמכשירי האייפון 8 וה- 8 פלוס מגיעים עם סוללות בקיבולת קטנה יותר מאלו של האייפון 7 וה- 7 פלוס, חיי הסוללה של מכשירי האייפון 8 וה- 8 פלוס הם זהים לאלו של ה- 7 וה- 7 פלוס או טובים במקצת.

A11 CPU

מערך המעבדים בתוך רכיב ה- A11

מידע זה מגיע ישירות מאפל בראיון שנתנו פיל שילר, סגן הנשיא הבכיר באפל לשיווק מוצרים בינלאומי, וג'וני סרוג'י, סגן הנשיא הבכיר באפל לתחום טכנולוגיות חומרה. בראיון שילר וסרוג'י גילו שתהליך פיתוח ותכנון הרכיבים אורך כ- 3 שנים, מה שאומר שהצוות של סרוג'י (בוגר הטכניון בישראל) החל לעבוד על רכיב ה- A11 בזמן שאפל הציגה את האייפון 6 וה- 6 פלוס לעולם. מה שמרשים עוד יותר הוא העובדה שה- A11 כולל בתוכו רכיב עיבוד ייעודי עבור לימוד מכונה (או בקיצור ML) אותו אפל מכנה בשם Neural Engine שמאפשר לבצע חישובים מתמטיים מסובכים המצריכים הכפלות מטריציוניות ועיבוד של נקודה צפה, יכולות שמעבדים "רגילים" לא בנויים באופן אופטימלי לעשות ובהתאם לכך משימות אלו נזרקות בדרך כלל על הרכיב הגרפי, שלאור השימוש בו התגלה להיות אופטימלי יותר ליישומים אלו (מה שהפך את Nvidia לכוח עולה בתחום החומרה בלימוד מכונה ובינה מלאכותית). מה שכן יש לציין שה- Neural Engine אינו פתוח לשימוש כללי לקהילת המפתחים אלא רק דרך ערכת כלי הפיתוח של ARKit, שהושקה כחלק מ- iOS 11. אפל עצמה עושה שימוש במעבד זה עבור זיהוי הפנים ב- Face ID ועם האנימוג'י, אם כי אין מניעה שאפל תשתמש ביכולות העיבוד החכמות יותר של ה- Neural Engine גם עבור סירי, דבר שיהפוך את העוזרת הוירטואלית המובנית ב- iOS לחכמה ובעלת יכולות מתקדמות יותר.

ה- A11 כולל גם רכיב עיבוד תמונה מתקדם יותר (ISP) המאפשר למצלמה של מכשירי האייפון 8 וה- 8 פלוס (ובהמשך גם זו של האייפון X), לביצועים מתקדמים יותר הכוללים שיפור בצבעים וכן בעיבוד תמונה בתנאי תאורה קשים יותר. בנוסף הרכיב גם מאפשר פיצ'ר חדש בשם מצב Portrait Lighting הבונה על פיצ'ר הפורטרט שאפל הציגה בשנה שעברה במכשירי האייפון 7 פלוס, ומאפשר אפקטים של תאורת צילום על תמונות הבוקה המרשימות והיפהפיות שמכשירי האייפון 8 פלוס ובהמשך האייפון X יצלמו, הן במצלמות האחוריות של המכשיר והן במצלמה הקדמית של האייפון X.

A11 ISP

רכיב ה- ISP בתוך ה- A11

באופן מעניין רכיב ה- A11 גם מגיע עם מעבד גרפי חדש לחלוטין, המהווה את המעבד הגרפי הראשון שפותח, תוכנן ועוצב לחלוטין על ידי אפל. בכך אפל נוטשת באופן רשמי את חברת Imagination Technologies, שעל טכנולוגיית עיבוד השבבים הגרפיים שלה, היא הסתמכה עוד מימי האייפון הראשון. כשסרוג'י נשאל מדוע אפל החליטה לנטוש את המעבדים הגרפיים מסדרת ה- PowerVR של Imagination, ענה סרוג'י שלדעתו יכולת הקיסטום מאפשרת למוצרים של אפל נבדלות גבוהה הנותנת ערך מוסף למשתמש בדמות פיצ'רים מתקדמים וייחודיים יותר וכן, אינטגרציה טובה והדוקה יותר בצד החומרה, התוכנה והשירותים הנלווים. אינטגרציה זו מאפשרת למעבד הגרפי של ה- A11 להציג ביצועים טובים יותר בכ- 30% מאלו של המעבד הגרפי שברכיב ה- A10. שילר הוסיף וציין כי בכך שאפל מפתחת בעצמה את המעבד הגרפי, יוצרת שכבה נוספת במערך האינטגרציה של אפל המתחיל רכיבי הסיליקון, ממשיך ברמת שפת התכנות, הקומפיילרים, מערכת ההפעלה ותשתית התוכנה הנגישה למפתחים. כאמור מדובר בהתגלמות החזון של אפל בכלל אותה התווה סטיב ג'ובס, ושל טים קוק בפרט (אותה הוא ציין לפני כמעט עשור בדוקטורינה שלו) לגבי שליטה במערך הטכנולוגיה הקרדינלי לחומרה של אפל.

A11 GPU

המעבד הגרפי ב- A11

אולם כל הסיפורים הללו לא ממש מציגים את השיפור המשמעותי שה- A11 מאפשר. האתר Tom's Guide השווה בין ה- A11 במכשירי האייפון 8 וה- 8 פלוס שכאמור הושקו לאחרונה, אל מול מכשירי דגל בפלטפורמת אנדרואיד והתוצאה מגלה שה- A11 פשוט משאיר אבק למכשירי האנדרואיד בכל אספקט בין אם מדובר במבחני ביצועים סינטטיים או במבחני ביצועים ב"עולם האמיתי". מבחני הביצועים החלו עם מבחן הגיקבנץ' 4 כאשר האייפון 8 והאייפון 8 פלוס זכו לציון של 10,170 ו- 10,472 (בהתאמה) שהם בכ- 54% גבוהים יותר מאלו של הגאלקסי Note 8, שהוא מכשיר האנדרואיד המהיר ביותר בשוק כיום. למעשה ציון זה מגלה שה- A11 הוא מהיר יותר אפילו ממעבדי אינטל דור 7 מסדרת ה- i5 שבמחשבי המקבוק פרו.

במבחן ביצועי הגרפיקה – 3DMark, ה- A11 במכשירי האייפון 8 וה- 8 פלוס זכו לציונים מדהימים של 62,212 ו- 64,412 (בהתאמה) אל מול התוצאה 39,834 של ה- Note 8. לקינוח Tom's Guide החליטו לבדוק את הביצועים במבחן אמיתי בו משתמשים עשויים להתקל במהלך השימוש במכשירי הסמארטפון שלהם. לשם כך הם צילמו סרטון של כ- 2 דקות ברזולוציה של 4K ברחפן, הלבישו את אותם המעברים והאפקטים וייצאו אותם עם האייפון 8, ה- Note 8 והגאלקסי S8. התוצאה המדהימה היא שהאייפון 8 ייצא את הסרטון בזמן של 42 שניות, בעוד ל- Note 8 לקח למעלה מ- 3 דקות (!) ואילו לגאלקסי S 8 לקח למעלה מ- 4 דקות להשלים את הפעולה.

ביצועים אלו מגלים מדוע מכשירי האייפון והאייפד הם מכשירי המובייל המתקדמים ביותר בשוק כיום, מבחינת החומרה והביצועים ובעוד יצרניות חומרה אחרות נאלצות לבדל את המכשירים שלהם מבחינת עיצוב, וסקינים לאנדרואיד בסופו של דבר החומרה עליה מבוססים מכשירי הדגל באנדרואיד היא זהה ביכולות והביצועים שלה ולא מתקרבת בשום צורה או אופן לחומרה של מכשירי האייפון החדשים ואפילו לאלו מהדור הקודם.

להמשך דיון

 

מקורות: Mashable ו- Tom's Guide
עריכה, תרגום ותוספות: natisho