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深度剖析蘋(píng)果A12X芯片：想象不到的強(qiáng)大！
蘋(píng)果不久前發(fā)布的全新 iPad Pro 備受矚目，顛覆傳統(tǒng)的外觀設(shè)計(jì)，面容 ID，新一代 Apple Pencil 和 USB-C 接口…幾乎每一個(gè)新的性能都能預(yù)見(jiàn)其價(jià)值。而這款設(shè)備上，最值得蘋(píng)果驕傲的恐怕是 iPad Pro 體內(nèi)強(qiáng)大的心臟——A12X 芯片。近日，硬件評(píng)測(cè)網(wǎng)站 arstechnica 對(duì)這顆蘋(píng)果史上最強(qiáng)芯片做了測(cè)試，我們結(jié)合跑分結(jié)果與大家說(shuō)道說(shuō)道。
哪怕你從各個(gè)挑剔的角度認(rèn)為 iOS 設(shè)備并不完美，但是對(duì)于移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域，A12X 的 CPU 和 GPU 處于毫無(wú)疑問(wèn)的領(lǐng)先地位，這是蘋(píng)果自研芯片的成就。
A12X 芯片與 iPhone XS/XS Max 和 iPhone XR 的 A12 芯片密切相關(guān)，盡管蘋(píng)果一般不會(huì)提供芯片組的具體細(xì)節(jié)，不過(guò)我們也大致可以分析得知這枚最新 A 系列芯片的組件：
? CPU（中央處理單元）：執(zhí)行大多數(shù)不專(zhuān)用于其他處理單元的指令。
? GPU（圖形處理單元）：處理圖形，包括從屏幕顯示到 3D 游戲效果，以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的對(duì)象資源。
? 神經(jīng)引擎，也成為 NPU（神經(jīng)處理單元）：處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的任務(wù)。
? IMC（集成內(nèi)存控制器）：可有效管理進(jìn)出內(nèi)存的數(shù)據(jù)。
? ISP（圖像信號(hào)處理器）：分析拍攝照片，處理實(shí)時(shí)創(chuàng)建的圖像并進(jìn)行優(yōu)化。
? SEP（安全區(qū)域處理器）：處理敏感數(shù)據(jù)（如生物識(shí)別標(biāo)識(shí)符）
? 其他組件：如顯示引擎、存儲(chǔ)控制器、HEVC 解碼和編碼器等
A12X 的心臟和靈魂依然是 CPU，GPU 和神經(jīng)引擎，我們就分別來(lái)講講這三個(gè)重要的部分。
CPU
iPad Pro 的 CPU 有八個(gè)核心——四個(gè)專(zhuān)注于性能，四個(gè)專(zhuān)注于效率。與早期的蘋(píng)果芯片不同，A12X 所有內(nèi)核都可以同時(shí)處于活動(dòng)狀態(tài)，這是 iPad 第一次能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)這么多核心。
通過(guò)蘋(píng)果自主設(shè)計(jì)的性能控制器，使得設(shè)備可以同時(shí)調(diào)用全部的核心，在運(yùn)行大量線程化工作時(shí)，比如專(zhuān)業(yè)軟件和專(zhuān)業(yè)工作流程中，多核并行會(huì)開(kāi)動(dòng)最大效能，這就是用戶(hù)會(huì)看到 A12X 比 A10X 性能提升 90% 的重要原因。
至于單核性能，蘋(píng)果宣傳中稱(chēng) A12X 比 A10X 快 35％。
為了得出更加直觀的結(jié)果，我們將內(nèi)置 A12X 的 iPad Pro 和其他多款設(shè)備進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，以下是設(shè)備列表：
GEEKBENCH 4（單核）
GEEKBENCH 4（多核）
在和 A12（iPhone XS）的跑分對(duì)比中，A12X 的綜合、加密運(yùn)算、整數(shù)、浮點(diǎn)都沒(méi)有顯出優(yōu)勢(shì)，但高速緩存拉開(kāi)的分?jǐn)?shù)成為推動(dòng)A12X 性能的重要因素。
蘋(píng)果向來(lái)注重優(yōu)化異構(gòu)計(jì)算，巧妙地使用專(zhuān)用類(lèi)型的處理器來(lái)匹配專(zhuān)門(mén)的任務(wù)，所以盡管 A12X 本身與 ARM 的 big.LITTLE 架構(gòu)相關(guān)，但蘋(píng)果在優(yōu)化異構(gòu)上所做的大量工作使得 A12X 在多核上表現(xiàn)突出。
一張 2018 iPad Pro 與近年各型號(hào) MacBook Pro 的多核跑分對(duì)比足夠說(shuō)明其架構(gòu)之高效，除了配備第 8 代 Intel Core i9 CPU 的最新 15 英寸 MacBook Pro 外，iPad Pro 的性能優(yōu)于我們測(cè)試過(guò)的每臺(tái) MacBook Pro。
GPU
A12X 的 GPU 有七個(gè)核心，這是蘋(píng)果硬件部門(mén)首次自主設(shè)計(jì)下實(shí)現(xiàn)的 7 核 GPU，在 A10X 的圖形性能基礎(chǔ)上提升了 100%，圖形處理能力與 Xbox One S 內(nèi)置的 GPU 同級(jí)，再者，它是完全無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)。
A12X 的 GPU 毫無(wú)疑問(wèn)是移動(dòng)領(lǐng)域的佼佼者，已經(jīng)遙遙領(lǐng)先于 iPhone XS/XR A12 芯片的圖形處理能力。不過(guò)它并沒(méi)能像 CPU 那樣能夠一腳插進(jìn)桌面端領(lǐng)域去比肩 MacBook 們——至少在基準(zhǔn)測(cè)試中沒(méi)有。
在圖形性能方面，智能手機(jī)和平板電腦一直處于弱勢(shì)，蘋(píng)果在發(fā)布會(huì)上將 A12X 的圖形處理能力與 Xbox One S 相平齊，不過(guò)這只是一款入門(mén)級(jí)游戲機(jī)，通常以 900p 分辨率運(yùn)行 3A 游戲，要說(shuō)比起能夠上 4K 分辨率的 Xbox One X 來(lái)說(shuō)性能要弱得多，也不如 PS4。拿平板電腦和游戲主機(jī)作對(duì)比不一定是準(zhǔn)確的做法，但它能夠側(cè)面反映智能移動(dòng)設(shè)備在游戲畫(huà)面上的追趕。
GFXBENCH 4 圖形跑分：
NPU
神經(jīng)引擎旨在加速在設(shè)備上本地執(zhí)行與機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的任務(wù)，其方式比在 CPU 或 GPU 上更高效，更高性能。這是 A12X 的重要組成部分，也可以說(shuō)是蘋(píng)果在 A 系列芯片迄今為止收獲的最大成就。
實(shí)際上，新的 iPad Pro 中的神經(jīng)引擎無(wú)法與前代作比較，因?yàn)檫@是第一款擁有神經(jīng)引擎的 iPad 核心，NPU 性能目前也難以通過(guò)量化評(píng)分來(lái)獲取結(jié)果，我們只能從它涉及的 iPad Pro 功能上做出評(píng)論。
神經(jīng)引擎用于執(zhí)行某些特定的任務(wù)，包括但不限于：通過(guò) iPad Pro 中的 Face ID 和 TrueDepth 傳感器陣列識(shí)別面部；掃描圖像并為照片應(yīng)用程序中的搜索功能提供動(dòng)力；處理語(yǔ)音以及眾多與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相關(guān)的任務(wù)等等?，F(xiàn)代 iPhone 和 iPad 上的體驗(yàn)，主要取決于神經(jīng)引擎。
我們僅知道 A12X 中的神經(jīng)引擎有八個(gè)核心，除此之外，蘋(píng)果對(duì)其架構(gòu)的細(xì)節(jié)秘而不宣。其支持 iPad Pro 內(nèi)置的許多原生功能，而第三方應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員也可以通過(guò)名為 CoreML 的軟件開(kāi)發(fā) API 以各種方式使用它。
蘋(píng)果還賦予了神經(jīng)引擎一項(xiàng)重要任務(wù)，在本地設(shè)備上進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)。不同于大多數(shù)科技公司基于云的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，蘋(píng)果更注重 AI 在本地的進(jìn)化，盡管這種過(guò)程可能比從數(shù)百萬(wàn)使用中的設(shè)備中提取用戶(hù)數(shù)據(jù)，并在龐大的云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行要緩慢得多。
另外，新 iPad Pro 也承載著蘋(píng)果對(duì) AR 的野心，ARKit 平臺(tái)想要更好發(fā)展，同樣依賴(lài)神經(jīng)引擎的跟進(jìn)。事實(shí)上我們?cè)?10 月 30 日發(fā)布會(huì)上已經(jīng)看到了驚喜的一幕：通過(guò) A12X 的處理能力結(jié)合 Project Aero 軟件，iPad Pro 能將 PSD 中創(chuàng)作的每一個(gè)圖層以獨(dú)立的 AR 對(duì)象呈現(xiàn)在屏幕上，每個(gè)圖層都分離成一幕栩栩如生的景觀，這對(duì)創(chuàng)作者來(lái)說(shuō)相當(dāng)具有吸引力。
未來(lái)
隨著 A11，A12，A12X 一步一步的躍進(jìn)式發(fā)展，蘋(píng)果已成為移動(dòng) SoC 的主導(dǎo)者。但是蘋(píng)果自研芯片的未來(lái)計(jì)劃并不是那么明晰，未來(lái) Mac 系列能否用上蘋(píng)果自己的芯片還是一個(gè)討論話(huà)題。但當(dāng)你手持一個(gè)擁有 7nm 制程芯片，可以媲美大多數(shù)筆記本電腦的 CPU，可以擊敗市面上 2/5 游戲機(jī)的 GPU，還保持著令人舒適的重量與厚度的移動(dòng)設(shè)備，那么至少已經(jīng)觸及到了移動(dòng)芯片的一小片未來(lái)。
功能強(qiáng)大的硬件已經(jīng)在這了，如果沒(méi)有強(qiáng)大的軟件作為支撐，一切等于空談。我們不希望看到擁有 A12X 的 iPad Pro 推出后很長(zhǎng)一段時(shí)間，還只能用 Final Cut，Xcode 和 Logic 寥寥幾款軟件彰顯自己的強(qiáng)大，我們甚至懷疑當(dāng)今市面上有什么移動(dòng)游戲能夠壓榨出 A12X 的全部機(jī)能，所幸 Adobe for iPad 的幾個(gè)重磅工具正在趕來(lái)路上，這些僅能填補(bǔ)其中一角，想要看到 iPad Pro 真正巨大的潛力，還得營(yíng)造出一個(gè)和硬件同樣強(qiáng)悍的軟件生態(tài)才行。
2018-11-08 來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
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