A 2018. évi mobil processzorok: a gépi tanulási funkciók növekedése

Nem meglepő, hogy az idei okostelefonok gyorsabb processzorokkal rendelkeznek, mint a tavalyié - ez minden évben történik. Ugyanakkor az újdonság ebben az évben a gépi tanulás funkcióinak túlsúlya, amelyet szinte minden processzorgyártó vállalkozik, hogy eszközét megkülönböztesse. Ez igaz azokra a telefonszolgáltatókra, akik saját chipeket terveznek, a független vagy kereskedő chipgyártókra, akik processzorokat adnak el a telefonszolgáltatókra, és még az IP-gyártókra is, akik magukat tervezik, amelyek maguk a processzorok kerülnek beépítésre.

Háttér

Először egy kis háttér: minden modern alkalmazásprocesszor tartalmaz más vállalatok, nevezetesen az ARM, az Imagination Technologies, a MIPS és a Ceva mintáit (gyakran szellemi tulajdonnak vagy IP-nek nevezik). Az ilyen IP különféle formában jelenhet meg - például az ARM mindent elárul az alaplicencektől a 32 bites és a 64 bites architektúráig, a CPU-k speciális magjáig, a grafikához, a képfeldolgozáshoz stb., Amelyeket a chip tervezők felhasználhatnak hozzon létre processzorokat. A chip-tervezők általában ezeket a magokat keverik össze és illesztik a saját kialakításukhoz, és különféle választási lehetőségeket hoznak a memória, az összeköttetések és más funkciók vonatkozásában, annak érdekében, hogy egyensúlyba hozzák a teljesítményt az energiaigényekkel, a mérettel és a költségekkel.

A CPU elõtt a legtöbb chip nagyobb méretû magokkal rendelkezik, amelyek hatalmasabbak, gyorsabban és melegebben futnak, és kisebb, hatékonyabb magokkal. Általában a telefonok a legtöbb magot használják, de az igényes feladatokhoz a nagyobb teljesítményű magokat használják, és mind a magok, mind a GPU és más magok kombinációját használják a teljesítményigények és a termikus megfontolások legmegfelelőbb kezelésére (nem tehetik meg nagyon hosszú ideig működtesse a nagy teljesítményű magokat, mert túlmelegednének, és általában nem kell. A legismertebb példák a nagy magokra az ARM Cortex-A75 és A73 magjai; a megfelelő kisebb magok az A55 és az A53 lennének. A mai csúcskategóriás telefonokban gyakran jelenik meg négy, az úgynevezett okta-magos elrendezésben, bár egyes gyártók más megközelítéseket is alkalmaztak.

A grafika terén nagyobb a sokféleség: egyes gyártók az ARM Mali vonalát választják, mások az Imagination Technologies PowerVR-t választják, mások pedig a saját grafikai maguk megtervezését választják. És még nagyobb a sokféleség, amikor olyan dolgokról van szó, mint például a képfeldolgozás, a digitális jelfeldolgozás és a későn működő AI funkciók.

alma

Az Apple elindította az AI képességeit őszi telefonbeszélgetéseiben, ideértve különösen az iPhone 8 és 8 Plus-ban használt "A11 Bionic" chipet, valamint az iPhone X-et.

Az A11 Bionic hatmagos architektúra, két nagyteljesítményű maggal és négy hatékonysági maggal. Az Apple saját magjait tervezi (ARM architektúra licenc alapján), és hagyományosan egyszálú teljesítménnyel jár. Ez egy lépés a négymagos A10 Fusion-hez képest, és az Apple szerint az A11 teljesítménymagai akár 25 százalékkal gyorsabbak, mint az A10, míg a négy hatékonysági mag akár 70 százalékkal gyorsabb is, mint az A10 Fusion chip. Azt is mondta, hogy a grafikus processzor akár 30 százalékkal gyorsabb is.

Az Apple arról beszél, hogy a chipnek kétmagos "Neural Engine" van, amely segíthet a jelenet felismerésében a kamera alkalmazásban, valamint a Face ID és az Animoji az iPhone X-en. A cég egy CoreML nevű API-t is kiadott, hogy segítse a harmadik feleket. A fejlesztők alkalmazásokat hoznak létre, amelyek ezt kihasználják.

Az Apple általában nem ad sok információt a processzorokról, de azt állítja, hogy az A11 Bionic neurális motor egy kétmagos kialakítás, amely másodpercenként akár 600 milliárd műveletet képes végrehajtani valósidejű feldolgozáshoz.

A legtöbb processzortermelőtől eltérően az Apple nem integrálja a modemet az alkalmazásprocesszorokba, helyette önálló Qualcomm vagy Intel modemeket használ. Néhány vita merült fel azzal kapcsolatban, hogy az Apple csak a Qualcomm modemjeiben támogatja-e az Intel által is támogatott funkciókat; a gyakorlatban ez azt jelenti, hogy az iPhone támogatja a háromutas hordozó-aggregálást, de a fejlettebb funkciók közül néhányat nem.

Huawei

A Huawei szintén korai volt az AI push-en, és a Kirin 970-et hívta be, amelyet a múlt ősszel az IFA kiállításon bejelentett, "a világ első mobil AI feldolgozó egységének". A Kirin 970 készüléket jelenleg a Huawei Mate 10-ben használják. Ez magában foglal négy négy Cortex-A73 CPU-magot, amelyek frekvenciája legfeljebb 2, 4 GHz, és négy A53-ot, legfeljebb 1, 8 GHz-ig, valamint az ARM Mali G72 MP12 GPU-ját.

A 970-ben különösen újdonság az, amit a Huawei NPU-nak vagy neurális feldolgozó egységnek hív. A cég azt mondta, hogy a processzorra letölthető feladatok teljesítménye 25-szerese és a hatékonyság 50-szerese lehet, szemben a CPU-fürtön futó feladatokkal. Ennek célja a gyorsabb képfelismerés és a jobb fényképezés. A kiállításon Huawei szerint a telefon 1, 92 16 bites TeraFLOP-ot képes feldolgozni.

A Kirin 970 rendelkezik kétrészes jelfeldolgozóval, egy 18-as kategóriájú LTE modemmel, 5-vivő aggregációval és 4-től 4-ig terjedő MIMO-val, amelyeknek maximális letöltési sebességüket 1, 2 Gbps-en kell lehetővé tenniük.

A Mobil Világkongresszuson a Huawei bejelentette első 5G-modemét, a Balong 5G01-et, amely szerint az első 5G-modem lesz, amelyet szállítanak. Valószínűnek tűnik, hogy néhány jövőbeni alkalmazásprocesszor is elfogadja ezt a modemet, de erről még nem tették közzé. Technikai szempontból ezeket a termékeket a cég HiSilicon leányvállalata hozza létre.

Qualcomm

Az a chip, amely ebben az évben valószínűleg az Egyesült Államok kiemelt Android telefonjainak középpontjában áll, a Qualcomm Snapdragon 845-e. Ez a Snapdragon 835 frissítése, amelyet a legtöbb 2017. évi prémium Android telefonban használtak, és amelyet már a a Galaxy S9 észak-amerikai változatai.

Mint a többi gyártó legtöbbjénél is, a Qualcomm ideghálózatokat és az AI-t helyez az egyik legnagyobb fejlesztési területre az idei chipben, és fokozott figyelmet fordít a "merítés" -re, amely lényegében jobb képalkotást jelent.

Az AI területén a Qualcomm szeret beszélni egy többmagos neurális feldolgozó motorról (NPE), amely a Hexagon DSP új verzióját, valamint a CPU-t és a GPU-t használja a következtetések levonására.

A chip rendelkezik a Hexagon 685 DSP-vel, amely a Qualcomm szerint több mint kétszeresére képes az AI feldolgozási teljesítményére; egy Kryo 385 CPU, amely szerint 25-30% -os teljesítménynövekedést biztosít teljesítménymagainokhoz (négy ARM Cortex-A75 mag 2, 85 GHz frekvencián működik), és akár 15% -os teljesítménynövekedést eredményez hatékonysági magjai (négy Cortex-A55 magok 1, 8 GHz-ig futnak, mindegyik megosztja 2MB L3 gyorsítótárat és egy Adreno 630 GPU-t, amelyek szerint a Qualcomm szerint 30 százalékos teljesítményjavulást vagy 30 százalékos teljesítménycsökkentést, valamint akár 2, 5-szeres támogatást is kínál gyorsabban jelenik meg.

Az AI területén a chip számos különféle gépi tanulási keretet támogat, és a vállalat szerint ez olyan dolgokra működik, mint például az objektumok osztályozása, arcfelismerés, jelenet szegmentálása, hangszórók felismerése stb. Két kiemelt alkalmazás az élő bokeh effektus (elmosódott háttérű portrék készítéséhez), aktív mélységérzékelés és strukturált fény, amelyek lehetővé teszik az arcfelismerés javítását. A következtetések felhőről eszközre történő áthelyezésével a Qualcomm azt mondja, hogy előnyeit az alacsony késés, a magánélet és a jobb megbízhatóság biztosítja.

A képalkotó területen a chipnek a Qualcomm Spectra ISP új verziója van, továbbfejlesztett Ultra HD videofelvételek több képkockás zajcsökkentéssel, képességük 16 megapixeles videó rögzítésére 60 képkocka / másodperc alatt, és 720p lassú mozgókép 480-as sebességgel képkocka másodpercenként. VR esetén a 845 támogatja a kijelzőket 2K-by-2K felbontással, 120 képkocka / másodperc sebességgel, ami nagy lépést jelent az 1, 5K-1, 5K sebességgel a 60 képkocka / másodperc sebességgel, amelyet a 835 támogat.

Egyéb funkciók közé tartozik egy biztonságos feldolgozó egység, amely a saját magját használja a biztonsági információk tárolására a kernelen kívül, és működik a CPU és a Qualcomm TrustZone képességével.

A 845 integrálja a Qualcomm által tavaly bemutatott X20 modemet, amely képes támogatni az LTE 18 kategóriát (akár 1, 2 Gbps sebességgel), akár 5 vivő aggregációt és 4X4 MIMO-t, és olyan technikákat használ, mint a Licenc-Segített Hozzáférés a gyorsabb eléréshez több területen lehetséges a sebesség.

A chipet a Samsung 10 nm-es alacsony fogyasztású folyamatán gyártják.

A Qualcomm a Snapdragon 600 alkalmazásprocesszorcsaládot is a 660 vezetésével gyártja, amelyet sok kínai gyártó, köztük az Oppo és a Vivo is használ. A Mobil Világkongresszus előkészítésekor bemutatta a Snapdragon 700 családot, amely számos jellemzővel rendelkezik, mint a 800 család, beleértve a Hexagon DSP-t, a Spectra ISP-t, az Adreno grafikát és a Kryo CPU-t. A 660-hoz képest a Qualcomm szerint kétszer javítja az eszközön található AI-alkalmazásokat, és 30% -kal javítja az energiahatékonyságot.

Samsung

Miközben a Qualcomm processzorokat használja észak-amerikai telefonjainak nagy részében, sok más piacon a Samsung saját Exynos processzorokat használ, és ezeket a processzorokat más telefongyártók rendelkezésére bocsátja.

Új csúcskategóriája az Exynos 9810, amelyet a Samsung a Galaxy S9 és az S9 + nemzetközi verzióiban fog használni.

A Samsung ismét új funkciókat kínál a „mélyreható tanuláson alapuló szoftverekhez”, amelyek szerint a processzor segít a telefonokban található tárgyak vagy személyek pontos azonosításában, és támogatja az arcfelismerés mély értelmét.

A 9810 egy okta-magos chip is, négy A55 maggal az energiahatékonyság érdekében és négy egyedi CPU kivitelben a teljesítmény érdekében. A Samsung szerint ezeknek az új magoknak - amelyek akár 2, 9 GHz-es frekvencián is - szélesebb csővezetékkel és optimalizált gyorsítótár-memóriával rendelkeznek, így kétszer egymagos teljesítménnyel és 40 százalékkal több többmagos teljesítménnyel bírnak, mint elődje, a tavalyi 8895. (A közzétett referenciamutatók javulást mutatnak a való világban, de nem annyira, mint azt állítanák; szkeptikus vagyok továbbra is az összes mobil referenciaértéken.)

Egyéb funkciók közé tartozik a Mali-G72 MP18 grafika, akár 3840-by-2400-as és 4096-by-2160-as kijelzők támogatása, kettős képjel-processzor (ISP), valamint a 4K-rögzítés támogatása másodpercenként 120 képkocka mellett. A 9810-es rendelkezik egy 18-as kategóriájú modemmel, 6 vivő aggregációval és 4-től 4-ig terjedő MIMO-val a lefelé irányuló kapcsolatra (2 CA-os felfelé irányuló kapcsolatra), maximálisan 1, 2 Gbps sebességű lefelé irányuló kapcsolati sebességgel és 200 MB-os feltöltéssel. Papíron ez megegyezik a 18. kategóriába tartozó modemekkel, amelyek mind a Qualcomm, mind a Huawei jelenlegi top chipeiben vannak. A Snapdragon 845-hez hasonlóan a Samsung második generációs 10 nm-es FinFET folyamatán készül.

MediaTek

A MediaTek inkább a középkategóriás telefonok és az alacsonyabb kategóriájú szereplők körében játszott szerepet, és a múlt hónapban bevezette a Helio P60 nevű új chipet, amely az "Új prémium" piacra irányult - 200 dolláros és 400 dolláros középső piaci telefon, amely az összes a felső kategóriájú telefonok alapvető jellemzői. Az első telefon, amely ezt a chipet fogja használni, az Oppo R15.

A társaság tavaly bejelentett legfelsõbb processzora a Helio X30, amely egy prémium telefonokra fejlesztett deka magos processzor. Ez magában foglalja két ARM Cortex-A73 CPU-magot, 2, 5 GHz-ig, négy Cortex-A53-magot, legfeljebb 2, 2 GHz-ig, és négy A35-magot, amelyek akár 1, 9 GHz-ig is képesek működni, valamint a Imagination PowerVR Series 7XT Plus grafikáját a 800 GHz és egy LTE 10. kategóriájú modem, amely képes a három vivő aggregációjára a downlink-en. Ez egy érdekes chip, amelyet a TSMC 10 nm-es folyamatán állítottak elő, és arra ösztönzi a gondolatot, hogy több mag is rugalmasabb legyen. A bejelentett telefonok között a kettős képernyővel ellátott Meizu Pro 7 Plus és a Vernee Apollo 2 (8MP elülső kamera, 16MP + 13MP hátsó kamerák).

Tavaly a MediaTek bejelentette két középpiaci processzort, a Helio P23 és P30 készülékeket, amelyek a globális piacokra és konkrétan Kínára irányulnak, mindegyik nyolc Cortex-A53 maggal, 2, 53 GHz frekvencián működik, és a Mali G71 MP2 grafikával rendelkezik. Ezeket a chipeket fejlesztette ki a P60, és több energiát kínálnak, és új funkciók sorozatát teszik lehetővé.

A P60 nagyobb teljesítményt nyújt, és visszatérés a nagy.LITTLE konfigurációhoz, az ARM és a MediaTek az elmúlt években. A négy erősebb ARM Cortex-A73-t 2, 0 GHz-ig ötvözi a négy hatékonyabb Cortex-A53-mal. magok, szintén 2, 0 GHz-en. Ezeket egy ARM Mali G72 NMP3 GPU csatlakoztatja 800 MHz-ig, és mindegyiket a MediaTek CorePilot technológiájának negyedik verziója vezérli az ütemezéshez, ahol a feladatok futnak. A P23-hoz és a P30-hoz képest a MediaTek szerint a P60 70 százalékos teljesítményjavulást kínál mind CPU, mind GPU műveleteknél.

A MediaTek szintén bekerül az AI sávszélességébe, a P60-vel együtt a NeuroPilot platformon a neurális hálózati hardvergyorsítás érdekében. Ez támogatja a Google Android Neurális Hálózatot (NN) és a közös AI-kereteket, beleértve a TensorFlow, TensorFlow Lite, Caffe és Caffe 2-t. Ez gyakorlatilag egy speciális digitális jelfeldolgozó processzor, amely képes 280 GMAC-ra (milliárd többszörösen felhalmozódó művelet másodpercenként). Olyan célokra szolgál, mint például az arcfelismerés egy telefon feloldásához (amit már láthattunk a csúcskategóriás telefonoknál, de a középkategóriás telefonoknál eddig nem), és az objektumfelismerés, akár a videókban is, 60 képkocka / másodperc sebességgel.

Ezenkívül a P60-nak számos új képjellemzője van, köztük három képérzékelő-processzor, amelyek támogatják a kettős kamera konfigurációt (16 és 20 MP érzékelők) vagy egyetlen kamerát akár 32 MP-ig. (Még nem láttam a gyártásban olyan telefont, amelyben olyan sok megapixeles kameraérzékelő lenne, de állítólag jönnek.) Ezek az érzékelők zajcsökkentő funkciókat kínálnak, valamint a valós idejű bokeh-t (a portré módban használt háttér elmosódását)..

A chip tartalmaz egy modemet, amely támogatja a 7. kategória letöltését (legfeljebb 300 Mb / s) és a 13. kategória feltöltését (akár 150 Mb / s, 2 vivő aggregációval). A TSMC 12 nm-es FinFet folyamatán gyártják, amely a cég szerint 25 százalékos energiamegtakarítást eredményez az energiaigényes alkalmazásokhoz, például játékokhoz, és 12 százalékos energiamegtakarítást eredményez.

Spreadtrum

A Spreadtrum, amely modemeket elsősorban a kínai piacon értékesít, bejelentette, hogy partnerséget köt az Inteltel, amely az Intel 5G modemét és ARM-kompatibilis CPU-kat fogja használni. Ez még néhány év múlva van, így a részletek még nem állnak rendelkezésre.

Vegye figyelembe, hogy míg a Spreadtrum nem nagyon látható az Egyesült Államokban, az alkalmazásprocesszorok kereskedési piacán csak a Qualcomm és a MediaTek nyomon követi. Elsősorban ARM CPU-kkal és saját 4G modemével rendelkező termékeket árusít, de üzletet köt, és kisebbségi tulajdonban van az Intel. Ennek eredményeként chipet kapott az Intel processzorokkal és a Spreadtrum modemével (az új bejelentés ellentéte).

KAR

Természetesen nem csak a chipek gyártói látják az AI-t a következő nagy hullámként, és az IP-t gyártó cégek is nagy lendületet adnak ezen a területen.

Az ARM, az IP-gyártók közül a legsikeresebb, a múlt hónapban bejelentette a gépi tanulásra szolgáló szellemi csomagot, amely magában foglalja a hardvert és a szoftvert is, és ezt a Mobile World Congress-en tolta fel.

A Másolt Projekt Trillium, ez magában foglalja a processzor terveket (IP) mind a Machine Learning (ML), mind az Object Detection (OD) számára, valamint egy új szoftver könyvtárat.

Az ML processzort úgy tervezték, hogy az alkalmazásprocesszorban üljön, és a CPU, GPU és a kijelző mag mellett futjon. Az ARM NN (neurális hálózat) néven ismert szoftverkönyvtár olyan keretek támogatására szolgál, mint a TensorFlow, a Caffe és az Android NN. Ez lehetővé teszi ezeknek az alkalmazásoknak a szoftverek egyedüli futtatását olyan meglévő processzorokon, amelyek ARM CPU-kat és grafikákat tartalmaznak; bár természetesen ez felgyorsul, ha az ML magokat tartalmazó processzorokon fut. Harmadik féltől származó szoftverek a processzor magján is működnek. Az ARM szerint az ML magot az alapoktól kezdve kifejezetten az idegi hálózatok működtetésére tervezték. Mind 8, mind 16 bites alkalmazásokat képes futtatni, bár az a tendencia, hogy az egyszerűség kedvéért a 8 bitesre koncentrálunk.

Az OD processzort úgy tervezték, hogy egy képjelző processzor (ISP) mellett üljön, annak érdekében, hogy alacsony energiájú objektumérzékelést biztosítson, különösen olyan alkalmazásokhoz, mint az arcfelismerés és a mozgáskövetés. Ez egy dedikált hardverblokk, amelyet új érzékelőtechnológiák, például sztereoszkópikus kamerák felhasználására terveztek.

Az ARM szerint az új IP áprilisban elérhető lesz a fejlesztői előnézethez, és általában ez év későbbi szakaszában lesz elérhető, ám egy tipikus időciklusra valószínűtlen, hogy valószínű, hogy az új processzormagok chipekben jelennek meg 2019-ig vagy később. Természetesen a meglévő magokra működő szoftver sokkal hamarabb telepíthető.

Az ARM néhány új megoldást is kidolgozott a tárgyak internetére, köztük egy új Kigen nevű SIM-megoldást, amelyet a SoCs-kba építettek alacsony fogyasztású eszközök számára a mai fizikai SIM-kártyák helyett.

Imagination Technologies

A PowerVR grafikáiról ismert Imagination tavaly ősszel bejelentette neurális hálózati IP-jét, a PowerVR 2NX neurális hálózati gyorsulást (NNA). Ez egy rugalmas architektúra, amely egy-nyolc magot tartalmaz, amelyek mindegyike tartalmazhat 256 8 bites multiplay-akumulációs egységet (MAC). A képzelet azt mondta, hogy másodpercenként 3, 2 billió műveletet hajt végre.

Ceva

Más IP-szállítók is bekerülnek a piacra. A Ceva, amely DSP-magjairól ismert, nemrégiben bejelentette a NeuPro-t, a szélső eszközökhöz tervezett AI processzormagok családját. Ezek olyan processzorokra épülnek, amelyeket a cég értékesített a számítógépes látás területén, és a CDNN keretrendszert használják különféle "AI folyamatokhoz". Ez működni fog a közös gépi tanulási keretrendszerekkel, és ezeket konvertálja mobiltelefonos processzorokon történő bevezetéshez. A társaság tervezi a 2–12, 5 teraop / másodperc (TOPS) processzort fogyasztói, megfigyelő és ADAS termékekhez (autonóm járművekhez). Ceva azt mondta, hogy az egyik nagy autóipari vásárló azt tervezi, hogy 100 TOPS teljesítményt képes elérni kevesebb, mint 10 watt teljesítmény mellett. Az engedélyeztetés ez év második felében kezdődik.

A Ceva bejelentette a PentaG DSP platformját az 5G alapsávú modemekhez. A cég szerint a jelenlegi DSP-k a világ telefonkészülékeinek 40% -ában vannak, évente mintegy 900 millió telefont fednek le, az Intel, a Samsung és a Spreadtrum modemjeiben. Az új platformon több AI van, különösen a "link adaptálása" céljára. Az 5G-s világban a kézibeszélőknek több hivatkozása lehet egy bázisállomással, és a Ceva szerint hardvere és szoftvere segít meghatározni a legjobb kapcsolatot néhány milliszekundumonként. Ez sok energiát takaríthat meg, ha csak a szoftvert használjuk. Ez nem egy általános célú DSP vagy neurális hálózati chip, hanem egy kifejezetten a kommunikációhoz tervezett. Nemrég bejelentették, és a harmadik negyedévben elérhetőnek kell lennie.

A Ceva nagy nyomást gyakorol a DSP-kre az 5G bázisállomások piacán, és elmondta, hogy az 5G új rádióinfrastruktúra akár 50% -a fogja használni a vállalat DSP IP-jét, ideértve a Nokia és a ZTE rendszereit is.

Mennyire valószínű, hogy a PCMag.com-ot ajánlja?