2018 mobil işlemciler: makine öğrenmesi özelliklerinin yükselişi

Beklendiği gibi, bu yılki akıllı telefonlarda her yıl gerçekleşenlerden daha hızlı işlemciler kullanılıyor. Ancak bu yıl yeni olan, hemen hemen her işlemci satıcısının cihazlarını farklılaştırmanın bir yolu olarak kullandığı makine öğrenmesi özelliklerinin baskınlığı. Bu, kendi çiplerini tasarlayan telefon satıcıları, telefon satıcılarına işlemcileri satan bağımsız ya da ticari yonga satıcıları ve hatta işlemcilerin kendilerine giren çekirdeği tasarlayan IP üreticileri için de geçerlidir.

Arka fon

İlk önce küçük bir geçmiş: tüm modern uygulama işlemcileri, özellikle ARM, Imagination Technologies, MIPS ve Ceva gibi firmalardan olmak üzere diğer şirketlerden (genellikle fikri mülkiyet veya IP olarak adlandırılır) tasarımlar içerir. Bu tür IP çeşitli şekillerde görünebilir - örneğin ARM, 32 bit ve 64 bit mimarisi için temel bir lisanstan çip tasarımcılarının daha sonra kullanabileceği CPU'lar, grafikler, görüntü işleme vb. İçin belirli çekirdeklere satıyor işlemciler oluşturun. Tipik olarak, yonga tasarımcıları bu çekirdeği kendi tasarımlarıyla karıştırıp eşleştiriyor ve performansı güç gereksinimleri, boyut ve maliyet ile dengelemek amacıyla bellek, ara bağlantılar ve diğer özellikler konusunda çeşitli seçimler yapıyorlar.

CPU cephesinde, çoğu yonga daha güçlü ve daha hızlı ve daha sıcak çalışan daha büyük çekirdeklerin ve daha verimli olan daha küçük çekirdeklerin bir kombinasyonuna sahiptir. Tipik olarak, telefonlar çoğu zaman daha küçük çekirdeği kullanır, ancak zorlu görevler için daha yüksek performanslı çekirdeğe geçilir ve performans gereksinimlerini ve termal hususları en iyi şekilde yönetmek için hem çekirdek hem de GPU ile diğer çekirdeklerin bir kombinasyonu kullanılır ( yüksek performanslı çekirdeği çok uzun süre çalıştırın, çünkü aşırı ısınırlar ve genellikle buna gerek yoktur). Büyük çekirdekler için en iyi bilinen örnekler ARM'in Cortex-A75 ve A73 çekirdeği; eşleşen daha küçük çekirdekler A55 ve A53 olacaktır. Günümüzün ileri teknoloji telefonlarında, bazı satıcılar başka yaklaşımlar benimsemiş olsalar da, genellikle her birinin dördünü, okta çekirdekli düzen olarak bilinenler içinde göreceksiniz.

Grafikler için daha fazla çeşitlilik var, bazı satıcılar ARM'in Mali hattını seçtiler, diğerleri Imagination Technologies'in PowerVR'ını seçtiler ve diğerleri de kendi grafik çekirdeğini tasarlamayı seçti. Ve görüntü işleme, dijital sinyal işleme ve geç AI fonksiyonları gibi şeyler söz konusu olduğunda daha da fazla çeşitlilik var.

elma

Apple, özellikle iPhone 8 ve 8 Plus'ta kullanılan "A11 Bionic" yongası ve iPhone X'in de dahil olduğu sonbahar telefon duyurularında AI özelliklerini geliştirmeye başladı.

A11 Biyonik, iki yüksek performans çekirdeği ve dört verimlilik çekirdeği olan altı çekirdekli bir mimaridir. Apple, kendi çekirdeklerini (ARM mimarisi lisansı altında) tasarlar ve geleneksel olarak tek iş parçacıklı performansı artırır. Bu, dört çekirdekli A10 Fusion'dan bir adımdır ve Apple, A11'deki performans çekirdeğinin A10'a göre yüzde 25 daha hızlı olduğunu, dört verimlilik çekirdeğinin ise A10 Fusion çipinden yüzde 70'e kadar daha hızlı olabileceğini söyledi . Ayrıca grafik işlemcisinin yüzde 30'a kadar daha hızlı olduğunu söyledi.

Apple, kamera uygulamasında sahne tanıma konusunda yardımcı olabilecek çift çekirdekli bir "Neural Engine" olan çip ve iPhone X'de Face ID ve Animoji hakkında konuşuyor. Şirket ayrıca üçüncü tarafa yardım etmek için CoreML adlı bir API yayınladı. geliştiriciler bundan yararlanan uygulamalar yaratır.

Apple genellikle işlemcileri hakkında pek fazla bilgi vermez, ancak A11 Bionic sinir motorunun gerçek zamanlı işleme için saniyede 600 milyar işlemi gerçekleştirebilen çift çekirdekli bir tasarım olduğunu söylüyor.

Apple, diğer işlemci üreticilerinin çoğunun aksine, modemi uygulama işlemcilerine entegre etmiyor ve bunun yerine bağımsız Qualcomm veya Intel modemlerini kullanıyor. Apple’ın, yalnızca Intel’in de desteklediği Qualcomm modemlerinde bulunan özellikleri destekleyip desteklemediğine dair bazı tartışmalar oldu; pratikte bu, iPhone'ların 3 yönlü taşıyıcı toplamayı desteklediği, ancak daha gelişmiş özelliklerin bazılarını desteklemediği anlamına gelir.

Huawei

Huawei aynı zamanda AI saldırısına erken başlamıştı ve geçen sonbaharda IFA fuarında duyurduğu Kirin 970'i "dünyanın ilk mobil AI işlem birimi" olarak nitelendirdi. Kirin 970 şu anda Huawei Mate 10'da kullanılmaktadır. 2.4 GHz'e kadar çalışan dört Cortex-A73 CPU çekirdeği ve ARM's Mali G72 MP12 GPU ile birlikte 1.8 GHz'e kadar çalışan dört A53s içerir.

Özellikle 970’de yeni olan şey, Huawei’nin NPU veya Sinir İşlemleri Birimi olarak adlandırdığı şey. Şirket, bu işlemciye devredilebilecek görevlerin, CPU kümesinde çalışanlara göre performansın 25 katını, verimliliğini ise 50 katını görebileceğini söyledi. Bu, özellikle daha hızlı görüntü tanıma ve daha iyi fotoğraf çekmeyi amaçlar. Gösteride, Huawei, telefonun 1.92 16 bit TeraFLOP’i işleyebileceğini söyledi.

Kirin 970'de çift görüntülü bir sinyal işlemcisi, 5 taşıyıcılı topluluğa sahip Kategori 18 LTE modem ve maksimum 1.2Gbps indirme hızı sağlayan 4'e 4 MIMO bulunur.

Mobile World Congress'te Huawei, ilk 5G modemini, gönderilecek ilk 5G modem olacağını söylediği Balong 5G01'i duyurdu. Gelecekteki bazı uygulama işlemcilerinin de bu modemi benimsemesi bekleniyor, ancak bu henüz açıklanmadı. Teknik olarak, tüm bu ürünler firmanın HiSilicon iştiraki tarafından yaratılmıştır.

Qualcomm

Bu yıl ABD'deki amiral gemisi Android telefonların çoğunun merkezinde olması muhtemel çip Qualcomm's Snapdragon 845'tir. Bu, 2017'nin premium Android telefonlarının çoğunda kullanılan ve zaten kullanılan Galaxy S9'un Kuzey Amerika versiyonları.

Diğer üreticilerin çoğunda olduğu gibi, Qualcomm sinir ağlarını ve AI'yı bu yılki çipin en büyük iyileştirme alanlarından biri olarak zorluyor ve bunun yanı sıra "daha iyi görüntüleme" anlamına gelen "daldırma" odaklılığını artırıyor.

AI alanında Qualcomm, çıkarım için CPU ve GPU'nun yanı sıra, Hexagon DSP'nin yeni bir versiyonunu kullanan çok çekirdekli bir Sinir İşleme Motoruna (NPE) sahip olmaktan bahsetmeyi sever.

Çip, Hexcom 685 DSP'ye sahip ve Qualcomm'un AI işlem performansını iki katından daha fazla yapabildiğini söylüyor; Performans çekirdeği için yüzde 25 ila 30'luk bir performans artışı sağladığını belirten bir Kryo 385 CPU (dört adet Cort Cortex-A75 çekirdeği 2, 85 GHz hızında çalışıyor) ve "verimlilik çekirdeği" için yüzde 15'e kadar performans artışı (dört tane) Cortex-A55'in tümü 2 MB L3 önbellek paylaşan, 1.8 GHz'e kadar çalışan çekirdekler) ve Qualcomm'un yüzde 30 performans artışı veya yüzde 30 güç düşüşünün yanı sıra 2.5 katına kadar destek vereceğini söylediği bir Adreno 630 GPU daha hızlı görüntüler.

AI alanında, çip çok sayıda farklı makine öğrenme çerçevesini destekliyor ve şirket bunun nesne sınıflandırması, yüz tanıma, sahne bölümlendirme, konuşmacı tanıma ve benzeri şeyler için çalıştığını söylüyor. Vurgulanan iki uygulama canlı bokeh efektleridir ( bulanık bir arka plana sahip portreler oluşturmak için) ve daha iyi yüz tanımaya izin vermesi gereken aktif derinlik algılama ve yapılandırılmış ışık. Qualcomm, çıkarımı buluttan aygıta taşıyarak, düşük gecikme süresi, gizlilik ve gelişmiş güvenilirlik avantajlarından yararlandığınızı söylüyor.

Görüntüleme alanında, yonga Qualcomm'un Spectra ISP'sinin yeni bir versiyonuna, çoklu kare gürültü azaltma özelliğine sahip gelişmiş Ultra HD video çekimi, saniyede 60 kare hızında 16 megapiksel video çekebilme ve 480p'de 720p slow-mo video çekebiliyor. saniyede kare. VR için 845, saniyede 120 kare hızda 2K-2K çözünürlüğe sahip ekranları, 835 tarafından desteklenen saniyede 60 kare hızda 1.5K ile 1.5K arasında büyük bir adım destekliyor.

Diğer özellikler, çekirdeğin dışındaki güvenlik bilgilerini saklamak için kendi çekirdeğini kullanan ve CPU ve Qualcomm'un TrustZone yeteneği ile çalışan güvenli bir işlem birimidir.

845, Qualcomm’un geçen yıl piyasaya sürdüğü, LTE Kategori 18’i (1.2 Gbps hıza kadar), 5’e kadar taşıyıcı toplama ve 4X4 MIMO’yu destekleyebilen ve daha hızlı hale getirmek için Lisanslı Destekli Erişim gibi teknikleri kullanan X20 modemi birleştiriyor Daha fazla alanda mümkün olan hızlar.

Çip, Samsung'un 10nm düşük güç işleminde üretiliyor.

Qualcomm ayrıca, Oppo ve Vivo dahil olmak üzere birçok Çinli satıcı tarafından kullanılan 660 liderliğinde Snapdragon 600 uygulama işlemcisi ailesini oluşturuyor. Mobile World Congress'te, Hexagon DSP, Spectra ISP, Adreno grafikleri ve Kryo CPU da dahil olmak üzere, 800 ailesi ile aynı özelliklere sahip olan Snapdragon 700 ailesini tanıttı. Qualcomm, 660 ile karşılaştırıldığında, cihaz içi AI uygulamalarında 2x, güç verimliliğinde de% 30 iyileşme sağlayacağını söylüyor.

Samsung

Kuzey Amerika telefonlarının çoğunda Qualcomm işlemcileri kullanırken, diğer birçok pazarda Samsung, kendi Exynos işlemcilerini kullanıyor ve bu işlemcileri diğer telefon üreticilerinin kullanımına sunmaya başlıyor.

Yeni çizgi, Samsung'un Galaxy S9 ve S9 + uluslararası sürümlerinde kullanacağı Exynos 9810.

Yine, Samsung, işlemcinin telefondaki öğeleri veya kişileri doğru bir şekilde tanımlamasına yardımcı olduğu ve yüz tanıma için derinlik algısını desteklediğini belirten "derin öğrenme tabanlı yazılım" için yeni özellikleri zorluyor.

9810 ayrıca, güç verimliliği için dört A55 çekirdeği ve performans için dört özel CPU tasarımına sahip, sekiz çekirdekli bir yongadır. Samsung, 2.9GHz'e kadar çalışabilen bu yeni çekirdeğin daha geniş bir boru hattına ve optimize edilmiş önbellek belleğine sahip olduğunu, bu sayede önceki yılki 8895'e kıyasla iki katına tek çekirdekli performans ve yüzde 40 daha çok çekirdekli performans sağladığını söyledi. ( Yayınlanan kriterler, gerçek dünyada gelişmelere işaret ediyor, ancak iddia edildiği kadar değil; bu noktada tüm mobil kriterlerden şüpheliyim.)

Diğer özellikler arasında Mali-G72 MP18 grafikler, en fazla 3840'e 2400 ekran desteği ve 4096'ye 2160 ekran desteği, çift görüntülü sinyal işlemcisi (ISP) ve saniyede 120 kare hızında 4K yakalama desteği bulunur. 9810'da ayrıca, maksimum 1.2 Gbps downlink hızına ve 200 Mbs yüklemeye sahip, 6 taşıyıcı birleştirme ve alt bağlantı için 4'e 4 MIMO (üst bağlantı için 2 CA) olan Kategori 18 modemi vardır. Kağıtta bu, Qualcomm ve Huawei'nin mevcut en iyi talaşlarında bulunan Kategori 18 modemleriyle eşleşiyor. Snapdragon 845 gibi, Samsung'un ikinci nesil 10nm FinFET işleminde üretildi.

MediaTek

MediaTek, orta seviye telefonlarda ve daha altında bir oyuncu oldu ve geçen ay "Yeni Premium" pazarını hedef alan Helio P60 adında yeni bir çip piyasaya sürdü; yüksek son telefonların temel özellikleri. Bu çipi kullanacağını söyleyen ilk telefon Oppo R15.

Şirketin geçen yıl açıklanan en iyi işlemcisi, premium telefonlara yönelik on yıllık bir işlemci olan Helio X30'dur. Bu, 2.5 GHz'e kadar çalışan iki ARM Cortex-A73 CPU çekirdeği, 2.2 GHz'e kadar çalışan dört Cortex-A53 çekirdeği ve Imagination'ın PowerVR Serisi 7XT Plus grafikleri ile birlikte 1.9 GHz'e kadar çalışabilen dört A35 çekirdeği içerir. 800 GHz ve alt bağlantı üzerinde 3 taşıyıcı birleştirme yeteneğine sahip bir LTE Kategori 10 modem. TSMC'nin 10nm işleminde üretilen ilginç bir çip ve daha fazla çekirdeğin daha esnek olabileceği fikrini zorluyor. Bunu kullanan telefonlar arasında çift ekranlı Meizu Pro 7 Plus ve Vernee Apollo 2 (8MP ön kamera, 16MP + 13MP arka kameralar) bulunuyor.

Geçtiğimiz yıl, MediaTek, her biri 2.53 GHz'de çalışan sekiz Cortex-A53 çekirdeği ve Mali G71 MP2 grafikleri olan Helio P23 ve P30 olmak üzere iki pazar ortası işlemcisini duyurdu. Bunlar P60'ın yerini almak, daha fazla güç sağlamak ve bir dizi yeni özellik sağlamak için tasarlanan çipler.

P60, daha fazla performans sunar ve büyük.LITTLE konfigürasyonunun geri dönüşüdür. ARM ve MediaTek, önceki yıllarda ortaya çıkan, daha güçlü olan Cort Cort-A73'ün dördünü 2.0 GHz'de dördüncü ve daha verimli Cortex-A53 ile birleştiren 2.0 GHz'de de çekirdekler. Bunlara 800 MHz'e kadar bir ARM Mali G72 NMP3 GPU katılıyor ve görevlerin yürütüldüğü zamanlama için MediaTek'in CorePilot teknolojisinin dördüncü versiyonu tarafından kontrol ediliyor. P23 ve P30 ile karşılaştırıldığında, MediaTek, P60'ın hem CPU hem de GPU işlemlerinde yüzde 70 performans artışı sunduğunu söylüyor.

MediaTek de yapay sinir ağı donanım hızlandırması için NeuroPilot platformunu da içeren P60 ile AI bandgonuna biniyor. Bu, Google Android Sinir Ağı'nı (NN) ve TensorFlow, TensorFlow Lite, Caffe ve Caffe 2 dahil olmak üzere ortak AI çerçevelerini destekler. Bu, etkili bir şekilde 280 GMAC (saniyede milyarlarca çoklu biriktirme işlemi yapabilen) özel bir dijital sinyal işlemcisidir. Bir telefonun kilidini açmak için yüz tanıma (yüksek kaliteli telefonlarda gördüğümüz, orta menzilli telefonlarda görmediğimiz bir şey) ve videolarda bile saniyede 60 kare hızında nesne tanıma gibi şeyler için tasarlanmıştır.

Ek olarak, P60, 16 ve 20 MP sensörlerin çift kamera konfigürasyonunu veya 32 MP'ye kadar tek bir kamerayı destekleyen üç görüntü sensörü işlemcisi dahil olmak üzere bir dizi yeni görüntü özelliğine sahiptir. (Daha önce bu kadar megapiksel olan bir kamera sensörüne sahip bir telefonu görmedim ancak sözde geliyorlar.) Bu sensörler, gerçek zamanlı bokeh (dikey modlarda kullanılan arka plan bulanıklığı) ile birlikte gürültü azaltma özellikleri ekliyor .

Çip, Kategori 7 indirmelerini (en fazla 300 Mbps'de) ve Kategori 13 yüklemelerini (2 taşıyıcı topluluğunda 150 Mbps'ye kadar) destekleyen bir modem içerir. TSMC'nin 12nm FinFet prosesinde üretildi ve şirketin oyun gibi güç yoğun uygulamalar için yüzde 25 güç tasarrufu sağladığını ve genel olarak yüzde 12 güç tasarrufu sağladığını söyledi.

Spreadtrum

Çin pazarında en çok satılan modemleri yapan Spreadtrum, Intel'in 5G modem ve ARM uyumlu CPU'larını kullanacak olan Intel ile ortaklığını duyurdu. Bu hala birkaç yıl uzakta, bu yüzden detaylar henüz mevcut değil.

Spreadtrum'un ABD'de çok görünür olmamasına rağmen, uygulama işlemcileri için satıcı pazarında yalnızca Qualcomm ve MediaTek’i takip ettiğini unutmayın. Çoğunlukla ARM CPU'ları ve kendi 4G modemiyle ürünler satıyor, ancak Intel ile bir anlaşması var ve azınlığın sahibi. Bu, Intel CPU'ları ve Spreadtrum'un modemini (yeni duyurunun karşıtı) çiple sonuçladı.

KOL

Elbette, AI'yı bir sonraki büyük dalga olarak gören sadece yonga üreticileri değil, aynı zamanda IP'yi yapan şirketler de bu alanda büyük bir baskı yapıyor.

IP üreticilerinden en başarılı olan ARM, hem donanım hem de yazılım dahil olmak üzere geçen ay makine öğrenmesi için bir IP paketi açıkladı ve bunu Mobil Dünya Kongresi'nde itti.

Dubbed Project Trillium, bu, hem Makine Öğrenmesi (ML) hem de Nesne Algılama (OD) için işlemci tasarımlarını (IP) ve yeni bir yazılım kütüphanesini içerir.

ML işlemci, bir uygulama işlemcisinin içine oturmak ve CPU, GPU ve ekran çekirdeğinin yanında çalışmak üzere tasarlanmıştır. ARM NN (sinir ağı) olarak bilinen yazılım kütüphanesi, TensorFlow, Caffe ve Android NN gibi çerçeveleri destekleyecek şekilde tasarlanmıştır. Bu, bu uygulamaların ARM CPU'ları ve grafikleri olan mevcut işlemcilerde yalnızca yazılımla çalışmasını sağlar; Tabii ki, ML çekirdeklerini içeren işlemciler üzerinde çalıştırıldığında önemli ölçüde hızlanacaktır. Üçüncü taraf yazılımı da işlemci çekirdeği üzerinde çalışacak. ARM, ML çekirdeğinin özellikle sinir ağlarını çalıştırmak için sıfırdan tasarlandığını söyledi. Her ikisi de 8 ve 16 bit uygulamaları çalıştırabilir, ancak eğilim basitlik için 8 bit'e odaklanmaktır.

OD işlemcisi, özellikle yüz tanıma ve izleme hareketi gibi uygulamalar için düşük güçte nesne algılaması sağlamak için görüntü sinyal işlemcisinin (ISP) yanında oturacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, stereoskopik kameralar gibi yeni sensör teknolojilerinde kullanılmak üzere tasarlanmış özel bir donanım bloğudur.

ARM, yeni IP’nin Nisan ayında geliştirici önizlemesi için uygun olacağını ve bu yılın ilerleyen saatlerinde genel olarak erişilebilir olacağını, ancak tipik bir zaman döngüsü göz önüne alındığında, yeni işlemci çekirdeklerinin 2019’a kadar veya daha sonraki yongalarda ortaya çıkmasının olası olmadığını söyledi. Elbette, mevcut çekirdekler üzerinde çalışan yazılım çok daha kısa sürede dağıtılabilir.

ARM, bugünün fiziksel SIM kartlarını değiştirmek için düşük güçlü aygıtlar için SoC'ler içinde inşa edilecek Kigen adlı yeni bir SIM çözümü de dahil olmak üzere Nesnelerin İnterneti için bazı yeni çözümler önerdi.

Hayal Gücü Teknolojileri

PowerVR grafikleriyle bilinen hayal gücü, geçen sonbaharda sinir ağları IP'sini, PowerVR 2NX Sinir Ağı Hızlandırmasını (NNA) açıkladı. Bu, her biri 256 8 bit çoklaylı birim (MAC) alabilen bir ila sekiz çekirdeğe sahip esnek bir mimaridir. Hayal gücü saniyede 3, 2 trilyon işlem yapabileceğini söyledi.

Ceva

Diğer IP satıcıları da piyasaya giriyor. DSP çekirdeği ile tanınan Ceva, yeni cihazlar için tasarlanmış bir AI işlemci çekirdeği ailesi olan NeuPro'yu daha yeni duyurdu. Bu firmalar bilgisayarlı görme alanında sattıkları işlemciler üzerine kurulu ve CDNN çerçevesini çeşitli "AI süreçleri" için kullanıyorlar. Bu, ortak makine öğrenme çerçeveleriyle çalışacak ve bunları çıkarım için mobil işlemciler üzerinde çalışmaya dönüştürecek. Şirket, tüketici, gözetim ve ADAS ürünleri (otonom araçlar için) için tasarlanmış saniyede 2 ila 12, 5 teraop (TOPS) arasında değişen işlemciler planlıyor. Ceva, bir büyük otomotiv müşterisinin 10 watt'tan daha az güç kullanarak 100 TOPS performans sağlamayı planladığını belirtti. Lisanslama bu yılın ikinci yarısında başlayacak.

Ceva ayrıca 5G baseband modemleri için PentaG DSP platformunu duyurdu. Şirket şu anki DSP'lerinin yılda yaklaşık 900 milyon telefonu kapsayan Intel telefonlarının yüzde 40'ında olduğunu ve Intel, Samsung ve Spreadtrum'un modemlerini kullandığını söylüyor. Yeni platform, özellikle "bağlantı uyarlama" için kullanılan daha fazla AI içeriyor. 5G dünyasında, mobil cihazların bir baz istasyonuna birden fazla bağlantısı olabilir ve Ceva, donanımının ve yazılımının her birkaç milisaniyede bir en iyi bağlantının belirlenmesine yardımcı olduğunu söylüyor. Bu, yalnızca yazılımı kullanmakla karşılaştırıldığında çok fazla güç tasarrufu sağlayabilir. Bu, genel amaçlı bir DSP veya sinir ağı yongası değil, özellikle iletişim için tasarlanmış bir ağdır. Yeni ilan edildi ve üçüncü çeyrekte hazır olması gerekiyordu.

Ceva ayrıca 5G baz istasyonu pazarında DSP'ler için büyük bir baskı yapıyor ve 5G yeni radyo altyapısının yüzde 50'sinin Nokia ve ZTE sistemleri de dahil olmak üzere şirketin DSP IP'sini kullanacağını söyledi.

PCMag.com'u ne kadar tavsiye edersiniz?