Apple Bionic: nejvýkonnější mobilní čip současnosti

Článek

Aktualizováno 25. listopadu 2021 • Autor: Redakce

Apple investuje miliardy dolarů do vývoje vlastního mobilního procesoru Bionic, který dělá z iPhonu nebo iPadu extrémně výkonná zařízení. Čím se Apple Bionic odlišuje od konkurence? A jak z jeho výkonu těží nejnovější řada telefonů iPhone 13 či tablet iPad mini?

Apple Bionic – OBSAH

Historie a vývoj čipu Apple Bionic

Společně s představením nových iPhonů se vždy můžeme těšit i na zajímavé hardwarové novinky v jeho vnitřnostech. Zejména jde o tzv. System on Chip (SoC). To znamená, že kromě samotného procesoru obsahuje čip i grafický koprocesor nebo do sebe integruje různé bezdrátové technologie. Apple navíc přidává i Neural Engine, tedy speciální čip pro strojové učení.

Vůbec první čip Apple Bionic se objevil v roce 2017 společně s iPhonem X. Konkrétně šlo o Apple A11 Bionic. V roce 2018 pak následoval Apple A12, v září 2019 zamířil do řady iPhone 11 čip A13 Bionic, na podzim roku 2020 jsme se dočkali uvedení čipu A14 Bionic a o rok později procesoru A15 Bionic.

Procesory, které Apple používá ve svých telefonech a tabletech, vzbuzují ve světě hardwaru velkou pozornost vzhledem k vysokému výkonu a IPC (výkonu na jeden MHz). Systémový architekt Manu Gulati byl dlouhé roky součástí vývoje čipů Apple a se svým týmem položil základy pro čipy A5X, A7, A9, A11, A12, A12X.

A15 Bionic je opět posunem vpřed

Procesorem pro rok 2021 se stal Apple A15 Bionic. Ten se stále drží 5nm výrobního procesu, kterým byl vyroben již předchůdce A14 Bionic. S ním sdílí i další parametry, jako je 64bitová architektura, 6 jader (2 výkonná, 4 úsporná), 4jádrový grafický procesor GPU či 16jádrová jednotka Neural Engine pro strojové učení. Oproti loňskému čipu však nejnovější generace přináší nárůst v počtu tranzistorů – z 11,8 miliardy u A14 Bionic jich má nejnovější A15 celkem 15 miliard.

Těmito parametry se právem pyšní nový procesor Apple A15 Bionic. Zdroj:

Procesor je tak výkonný, že zvládne během vteřiny provést 15,8 bilionu operací. Systémová cache byla zdvojnásobena na 32 MB. Fotoaparátu a kameře pomůže nový obrazový procesor (ISP), třeba při potlačení šumu a mapování tónů. Video kodek dokáže kódovat formáty HEVC a H.264, dekódovat pak HEVC, H.264, MPEG-4 Part 2 a Motion JPEG.

Apple prezentuje, že Neural Engine je nyní ještě rychlejší a jeho vývoj konzultoval i s firemními týmy v oblasti fotoaparátu a softwaru. Z toho mohou uživatelé těžit třeba při používání nové funkce Live Text v iOS 15. Díky ní si lze z fotky či pouhého náhledu fotoaparátu zkopírovat vyobrazený text. Tato funkce je dostupná i na starších iPhonech Xs/Xr a novějších.

Kromě iPhonů je nový čip přítomen i v iPadu mini 2021. Těšit se můžeme z velkého nárůstu výkonu, předešlý iPad mini poháněl procesor A12 Bionic. Zdroj:

Která zařízení v sobě mají integrován právě procesor A15 Bionic? V případě telefonů jde o kompletní řadu iPhonu 13, konkrétně tedy modely iPhone 13 mini, iPhone 13, iPhone 13 Pro a iPhone 13 Pro Max. Apple však čipem vybavil i nový iPad mini 2021. Čip je doplněn o 4 GB operační paměti v iPhonech 13, 13 mini a také iPadu mini 2021 a 6 GB paměti RAM v iPhonech 13 Pro a 13 Pro Max. A15 Bionic musí být výkonný, chytrý a zároveň úsporný. V řadě iPhone 13 Pro má na starost i dynamickou obnovovací frekvenci displeje zvanou Pro Motion.

Porovnávaná oblast Apple A15 Bionic Kirin 9000 Snapdragon 888 Exynos 2100 CPU 2× výkonná jádra 3,23 GHz + 4× úsporná jádra 1× Cortex-A77 3,13 GHz + 3× Cortex-A77 2,54 GHz + 4× Cortex-A55 2,05 GHz 1× Cortex X1 2,84 GHz + 3× Cortex A78 2,4 GHz + 4× Cortex-A55 1,8 GHz 1× Cortex X1 2,91 GHz + 3× Cortex A78 2,81 GHz + 4× Cortex-A55 2,21 GHz GPU čtyřjádrová od Apple Mali-G78 Adreno 660 Mali-G78 Výrobní proces TSMS 5nm TSMS 5nm TSMS 5nm TSMS 5nm Paměť LPDDR4X LPDDR5/4X LPDDR5 LPDDR5 Modem 5G Balong 5000 5G externí Snapdragon X60 5G 5G Jednojádrové Výsledky v Geekbench 1 693 bodů 1 021 bodů 1 019 bodů 966 bodů Vícejádrové Výsledky v Geekbench 4 623 bodů 3 689 bodů 3 113 bodů 3 174 bodů

Co jsme psali o Apple A14 Bionic Apple A14 Bionic je první 5nm mobilní procesor Apple u svého nejnovějšího čipu staví na znalostech získaných z předešlých generací. Prvním strojem s procesorem A14 Bionic se v září 2020 stal iPad Air. Apple jej následně použil i pro svou řadu telefonů iPhone 12. Technické parametry jsou skutečně impozantní. Jedná se vůbec o první mobilní čip, který je výsledkem 5nm výrobního procesu. Ten má za následek třeba úspornější provoz CPU. Procesor A14 Bionic je samozřejmě 64bitový a obsahuje celkem 6 jader. Z toho 2 jádra jsou vyhrazena pro náročné výpočetní operace, zatímco zbývající 4 jádra jsou energeticky úspornější a používají se pro většinu běžných činností. Výkon jednotky je o 16 % vyšší než u předchozího čipu A13 Bionic. Celkový počet tranzistorů se zastavil až na hodnotě 11,8 miliardy. Grafický čip je stále 4jádrový, ovšem nyní rychlejší přibližně o 8 % oproti předešlé generaci. Souhrn nejpodstatnějších parametrů čipsetu A14 Bionic. Jednotka Neural Engine pro strojové učení nyní obsahuje dvojnásobný počet jader - celkem 16 - a zvládne provádět až 11 trilionů operací za sekundu. Akcelerátory strojového učení jsou o 70 % rychlejší a vylepšen je také obrazový procesor ISP, který novým iPhonům 12 umožňuje natáčet videa v kvalitě Dolby Vision. Procesor je doplněn buď 4GB operační pamětí u iPadu Air, iPhonu 12 mini a iPhonu 12, nebo 6GB pamětí u iPhonu 12 Pro a iPhonu 12 Pro Max. Konkurenční procesory šlapou čipu A14 Bionic na paty Nejbližší konkurencí procesoru A14 Bionic je samozřejmě předchozí generace Apple procesoru A13 Bionic. Oproti němu došlo u nového čipu k pokročilejšímu výrobnímu procesu, navýšení taktu a přidání podpory sítí 5G v případě nového iPhonu 12. Nejrychlejší telefony s Androidem současnosti jsou nebo budou poháněny čipsetem Qualcomm Snapdragon 888 rovněž s 5nm výrobním procesem. Pro náš trh je místo Snapdragonu 888 určen čipset Exynos 2100 s podobnými parametry, který se představil 12. ledna na CES 2021. Ještě je tu Exynos 1080 určený pro vyšší střední třídu telefonů a do hry výrazně promlouvá i Kirin 9000, který aktuálně najdeme například v Porovnávaná oblast Apple A14 Bionic Kirin 9000 Snapdragon 888 Exynos 2100 CPU 2× výkonná jádra 2,99 GHz + 4× úsporná jádra 1× Cortex-A77 3,13 GHz + 3× Cortex-A77 2,54 GHz + 4× Cortex-A55 2,05 GHz 1× Cortex X1 2,84 GHz + 3× Cortex A78 2,4 GHz + 4× Cortex-A55 1,8 GHz 1× Cortex X1 2,91 GHz + 3× Cortex A78 2,81 GHz + 4× Cortex-A55 2,21 GHz GPU čtyřjádrová od Apple Mali-G78 Adreno 660 Mali-G78 Výrobní proces TSMS 5nm TSMS 5nm TSMS 5nm TSMS 5nm Paměť LPDDR4X LPDDR5/4X LPDDR5 LPDDR5 Modem 5G Balong 5000 5G externí Snapdragon X60 5G 5G Jednojádrové Výsledky v Geekbench 1 591 bodů 1 021 bodů 1 019 bodů 966 bodů Vícejádrové Výsledky v Geekbench 4 106 bodů 3 689 bodů 3 113 bodů 3 174 bodů Pro náš trh je místo Snapdragonu 888 určen čipset Exynos 2100 s podobnými parametry, který se představil 12. ledna na CES 2021. Ještě je tu Exynos 1080 určený pro vyšší střední třídu telefonů a do hry výrazně promlouvá i Kirin 9000, který aktuálně najdeme například v Huawei Mate 40 Pro Naměřené výsledky pochází z testů uveřejněných na a Co jsme psali o Apple A13 Bionic Apple A13 Bionic: detailní rozbor Mobilní čip A13 Bionic je postavený na 7nm výrobním procesu a vychází z mikroarchitektury ARMv8.3-A. O výrobu se stará společnost TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), která se stala výsadním dodavatelem Applu. Právě TSMC a Samsung jsou aktuálně jediní dva výrobci na světě, kteří se s nástrahami 7nm výroby poprali a unesli obrovské náklady na vývoj. O jak náročný výrobní proces jde, ilustruje situace Intelu, dosavadního lídra v oblasti výroby desktopových procesorů. V deset let starých plánech už měl letos také nabídnout 7nm čipy, ale aktuálně se mu nedaří najet ani na 10nm výrobu. Detailní pohled na čip Apple A13 Bionic. Podívejme se podrobněji na vnitřní uspořádání procesoru A13 Bionic. Ten je pochopitelně založen na 64bitové architektuře a disponuje hned šesti jádry. Z nich jsou dvě vyčleněna pro ty nejsložitější úkoly a pracují o celých 20 % rychleji, a dokonce o 30 % úsporněji než jejich předešlá generace v čipsetu A12 Bionic. Už tady je vidět, jak ohromně Apple posouvá výkon mílovými kroky kupředu. Vzpomenete si například, kdy podobný nárůst výkonu oznámili výrobci desktopových CPU? i Poznejte Apple. A pokračujeme dalšími čtyřmi jádry, která pracují v úspornějším módu a slouží pro výpočetně méně náročné úlohy. I u nich se Apple skutečně činil. Také tato čtveřice jader je o 20 % rychlejší, a navíc o neuvěřitelných 40 % úspornější vůči předchozí generaci. A se stejnými čísly počítejte i v případě grafického procesoru, což potěší fanoušky náročných her a služby Apple Arcade. iPhone 11 Pro je vybaven právě čipem Apple A13 Bionic. Ještě však nekončíme, protože jednou ze stěžejních součástí čipu A13 Bionic je osmijádrový Neural Engine, vyvinutý přímo pro strojové učení. Neural Engine je rozdílový prvek, protože díky němu dokáže iPhone 11 svojí fotosoustavou pořizovat neskutečné snímky, i když parametry jednotlivých kamer jsou na první pohled slabší než u konkurence. Neural Engine má také pod kontrolou bleskovou autentizaci pomocí obličeje (Face ID) a má velký vliv i na bezproblémové fungování aplikací pro rozšířenou realitu. i Výkon Neural Engine je krásně vidět na funkci Deep Fusion. Ta funguje čistě softwarově a běží na pozadí aplikace Fotoaparát. Automaticky tak ještě před stisknutím spouště udělá celkem devět fotografií, z toho čtyři jako hlavní a čtyři sekundární. Po zmáčknutí spouště se během sekundy vytvoří další fotka s kombinací dlouhého/krátkého expozičního času. Strojové učení a Apple čip A13 Bionic se postará o zbytek. A teď si představte, že tohle všechno dohromady je celkově energeticky méně náročné než čip A12 Bionic. Díky tomu vám iPhone 11 Pro vydrží déle na jedno nabití, a přitom je o generaci výkonnější. Srovnání: Apple A13 vs. Apple A12 vs. Kirin 990 5G vs. Snapdragon 855+ V rámci Apple platformy nemá čip Bionic pochopitelně žádnou přímou konkurenci. Nicméně na platformě Android je situace mnohem rozmanitější. Zejména Huawei se hodně snaží a jeho poslední generace čipu Kirin 990 disponuje dokonce přímou podporou 5G sítí. Také je vyráběn pomocí 7nm+ EUV. Právě díky 7nm+ EUV technologii je více než 10 miliard transistorů vtěsnáno do miniaturního čipsetu. Výkonné jádro a ultra-úsporné mikrojádro přispívají k enormnímu nárůstu AI výkonu o celých 138 % vůči Kirin 980. Nicméně v přímém srovnání s Apple A13 Bionic má celkový výkon slabší. Plusem je naopak již integrovaná podpora 5G. Otázkou je, jak moc bude do budoucna Huawei omezen pro použití v USA a v EU. Porovnávaná oblast Apple A13 Bionic Apple A12 Bionic Kirin 990 5G Snapdragon 855+ CPU 2× výkonná jádra 2,66 GHz + 4× úsporná jádra 2× výkonná jádra 2,49 GHz + 4× úsporná jádra 2× Cortex-A76 2,86 GHz + 2× Cortex-A76 2,36 GHz + 4× Cortex-A55 1,95 GHz 1× Kryo 485 2,96 GHz + 3× Kryo 485 2,42 GHz + 4× Kryo 485 1,78 GHz GPU čtyřjádrová od Apple čtyřjádrová od Apple Mali-G76MP16 Adreno 630 Výrobní proces TSMS 7nm+ TSMS 7nm TSMS 7nm EUV TSMS 7nm Paměť LPDDR4X LPDDR4X LPDDR4X LPDDR4X Modem LTE LTE Balong 5G externí Snapdragon X50 5G Jednojádrové Výsledky v Geekbench 1 330 bodů 1 110 bodů 761 bodů 766 bodů Vícejádrové Výsledky v Geekbench 3 434 bodů 2 708 bodů 2 860 bodů 2 714 bodů Naměřené výsledky pochází z grafů Apple A13 vs. Snapdragon 865 Na sklonku roku 2019 představila společnost Qualcomm nové produkty, s nimiž se budeme setkávat v nejvýkonnějších telefonech roku 2020. Snapdragon 865 má být podle prvních odhadů až o 25 % lepší než Snapdragon 855, což je vskutku zajímavé. Údajně bude ve všech svých variantách obsahovat také podporu pro 5G sítě. První testy nového čipu můžeme očekávat společně s uvedením vlajkových lodí společností Sony, Xiaomi a Samsung během veletrhu MWC Barcelona 2020 na konci února. Nicméně lze očekávat, že celkový výkon bude stále o pár procent pod čipem Apple A13 Bionic.

Apple začal s integrací vlastních čipů do svých počítačů

Rok 2020 byl pro Apple důležitý, jelikož došlo ze strany cupertinského giganta k ohlášení procesorů vlastní výroby pro počítače Mac. Po letech spolupráce s Intelem se tedy Apple osamostatňuje. Přináší nové možnosti a bude čerpat z lepší optimalizace. Nové čipy nesou název Apple Silicon M1 a již od základu jsou vyráběny přesně pro potřeby Apple systémů, proto se nelze divit perfektnímu odladění a úspoře baterie.

Apple Silicon M1 je 8jádrový 5nm procesor. Zdroj:

Prozatím byly nové procesory implementovány do MacBooku Air Macu mini . Výrobce se tímto dostává do pozice, kdy si hlavní výkonnostní jednotky pro své produkty vyrábí sám. A dle dosavadních reakcí na výkon nových MacBooků se mu zdařila již první generace čipu M1. Systém běhá velmi svižně, Mac se rychle probouzí a vydrží dlouho na baterii. Applu se tedy v oblasti vývoje vlastních čipů momentálně velmi daří.

Apple prokazuje, že ve výrobě mobilních čipů drží trumfy. Jeho procesory dodávají iPhonům a iPadům ten nejvyšší možný výkon, odladěnost a hladký chod operačních systémů. Nově začíná s integrací také vlastních počítačových čipů a bude zajímavé sledovat, jak to vylepší budoucí produkty Apple.