iPhone 8 e iPhone X: cosa si nasconde all'interno del SoC A11 Bionic?

Il processore A11 Bionic è il primo progettato interamente da Apple e porta con sé soluzioni innovative e prestazioni da primato.

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Fin dai primi benchmark il processore A11 Bionic di Apple ha staccato nettamente la concorrenza. Si tratta del primo SoC il cui design è stato progettato e sviluppato interamente da Cupertino, GPU compresa. Viene abbandonata definitivamente la soluzione basata su PowerVR di Imagination a favore di una maggiore complicità OS-Hardware dovuta al design interno. Apple non si è fermata qui e ha dotato l'Image Signal Processor di un Neural Engine capace di sfruttare calcoli ottimizzati per il Machine Learning e di portare Apple in cima alla classifica dell'innovazione. Ma l'Apple A11 Bionic non è una semplice CPU, vediamo cosa si nasconde al suo interno.

CPU ASIMMETRICA

Il processore è ufficialmente un hexacore anche se asimmetrico. Infatti piuttosto che aumentare solo il numero di core Apple ha optato per una intelligente gestione delle risorse come già ci ha insegnato nella precedente generazione. Infatti mentre nel chip A10 venivano affiancati due core a basso consumo e due core ad alte prestazioni nell'A11 troviamo quattro core a basso consumo (Mistral) e due core ad alte prestazioni (Monsoon). I nuovi core Monsoon sono il 25% più veloci dei predecessori per A10, mentre nei quattro core a risparmio energetico abbiamo un incremento del 70% delle prestazioni, stando ai dati Apple ufficiali. Sembrerebbe un semplice aggiornamento del vecchio processore ma in realtà troviamo anche un nuovo controller in grado di attivare tutti i core contemporaneamente, cosa proibita alla precedente generazione.
Il processore è stato assemblato da TSMC usando un processo produttivo a 10 nm, ed è più piccolo del 41% rispetto alla precedente generazione.
Purtroppo non abbiamo informazioni sulle frequenze di clock, ma sappiamo che le soluzioni sono affiancate da 2 GB di RAM nell'iPhone 8 e 3 GB nell'iPhone 8 Plus e iPhone X. A questo punto entra in gioco l'incredibile lavoro di ottimizzazione di Apple poiché il Neural Engine nell'ISP e la nuova GPU non sono contemplate nei benchmark generici, che non possono portarne alla luce le prestazioni. Nonostante questo troviamo i nuovi smartphone Apple in cima alle classifiche di geekbench superando in multicore un MacBook Pro 13' del 2017.
Qui dunque Apple mostra i muscoli, creando un processore estremamente versatile in grado di spegnere i core e scegliere quali usare a seconda dell'utilizzo dell'utente. In questo modo ha trovato un ottimo compromesso tra prestazioni e consumi sviluppando un OS in grado di sfruttare questa capacità.

GPU-GPGPU "designed in California"

Nonostante sia solo la prima GPU "Designed in California", Apple ha incrementato le prestazioni del 30% rispetto alle versioni basate su PowerVR montate sull'iPhone 7, anche se queste ultime offrivano già ottime performance. Non si sa quasi nulla a parte che è costituita da 3 core, che nelle GPU vuol dire tutto e nulla visto che ogni design di ogni casa ha una sua definizione di cosa è e cosa non è un core. L'accoppiamento dei calcoli General Purpose GPU con le API Metal ha sicuramente portato alle applicazioni che necessitano di elevata potenza di calcolo una boccata di ossigeno, e con le nuove API Metal 2 avremmo ancora un nuovo miglioramento.

Per il comparto prettamente grafico sappiamo che la nuova architettura GPU usa il Tile Based Deferred Rendering, come nel caso delle PowerVR. Questa tecnica si basa sulla tassellazione della scena da renderizzare, ignorando tutto ciò che non è visibile durante la rasterizzazione. A differenza dell'Immediate Rendering Mode a cui siamo abituati con le GPU per PC, la TBDR è molto più efficiente e ha bisogno di molta meno vRAM. In questo modo lo stress sulla GPU è più gestibile e ogni risparmio nei calcoli va a beneficio del resto del sistema.

NEURAL ENGINE

Nell'A11 Bionic troviamo il vero motivo del suo nome, il nuovo Neural Engine inserito all'interno dell'Image Signal Processor. Un piccolo processore dual core altamente ottimizzato per il calcolo matriciale e in virgola mobile. Un AI-accelerator in grado di portare il Machine Learning in maniera efficiente e veloce sui dispositivi mobili di Cupertino. Il Neural Engine è realizzato per processare in tempo reali i dati, utilizzando i due core in parallelo e arrivando a 600 miliardi di operazioni al secondo. Il suo scopo è analizzare migliaia di immagini provenienti dal sensore nel modo più efficiente e veloce possibile permettendo, oltre che di applicare filtri più o meno sofisticati, di realizzare il nuovo sistema FaceID. Tutto questo ha consentito ad Apple di raggiungere la vetta nelle prestazioni dei SoC mobile; ora la palla passa a Qualcomm, che dovrà ribattere nei prossimi mesi alla potenza del chip A11, operazione non semplice ma che rappresenta l'obbiettivo primario per colmare il divario con Apple.