“Apple A16 Bionic” rodo, kaip toli pažengė telefonų procesoriai

Nors rugsėjo 7 d. įvykęs “Apple” renginys “Far Out” buvo neabejotinai skirtas mobiliesiems įrenginiams, jame buvo ką veikti ir tiems, kurie gilinasi į kompiuterius.

Man teko išbandyti geriausius rinkoje esančius procesorius, pradedant geriausiais “Intel” ir baigiant geriausiais AMD procesoriais, ir visai neseniai gilinausi į “Apple Silicon”. Kompiuterių procesoriai įgavo išskirtinumo aurą, dėl kurios net geriausi telefonų procesoriai atrodo beveik menkaverčiai, tačiau pažvelgę po korpusu pradedame pastebėti tam tikrą konvergenciją, kurią “Apple A16 Bionic” demonstruoja labiau nei bet kada anksčiau.

Kad būtų aišku, naujasis “A16 Bionic” nėra stalinių kompiuterių lustas ar net toks, kuris galėtų varžytis su geriausiuose nešiojamuosiuose kompiuteriuose esančiais lustais, tačiau, atsižvelgiant į jo specifikacijas, yra keletas dalykų, kurie rodo, kad jis labiau panašus į pastaruosius du, nei iš pradžių galėjote pagalvoti.

16 milijardų tranzistorių yra daug procesoriui, bet kokiam procesoriui

Pagrindinė procesoriaus sudedamoji dalis yra tranzistorius – nanoskopinis elektroninis jungiklis, kuris elektrinius impulsus paverčia nuliais ir vienetais, galinčiais iš anksto pateikti duomenis ir atlikti logines operacijas. Tai bet kurio mikroprocesoriaus neuronas, todėl kuo daugiau neuronų, tuo galingesnis procesorius.

Tai, kad į mobilųjį lustą pavyko sutalpinti 16 milijardų tranzistorių, yra tiesiog neįtikėtina, ypač lyginant su “Apple M2” lustu, kuriame jų yra 20 milijardų. Tai reiškia, kad “A16 Bionic” tranzistorių tankis yra maždaug 80 % “Apple M2” tranzistorių tankio, tačiau dar svarbiau yra šių tranzistorių dydis.

“A16 Bionic” pagamintas naudojant TSMC 4 nm mazgą, o ne 5 nm mazgą, kuris naudojamas “Apple M2” gamyboje. Tai reiškia, kad nors “A16 Bionic” matrica yra mažesnė nei M2, absoliučiu dydžiu ji vis tiek gana artima tankio paritetui.

Dėl to SoC kartu su centriniu procesoriumi yra 5 branduolių GPU ir 16 branduolių neuroninis variklis, ir nors “A16 Bionic” GPU yra perpus mažesnis nei M2, jis vis tiek turėtų būti labai pajėgus kurti įspūdingą grafiką, ypač kaip mobiliojo telefono procesorius.

Tuo tarpu neuroninis procesorius yra tokio pat dydžio kaip ir M2, ir būtent čia gali atsiskleisti didesnė telefono galia, ypač kai reikia redaguoti nuotraukas ir vaizdo įrašus.

Moore’o dėsnis vis dar galioja

Kitas dalykas, į kurį reikia atsižvelgti kalbant apie “Apple A16 Bionic” ir “Apple M2” lustus, yra tas, kad vis dar egzistuoja fizinė riba, kiek tranzistorių galiausiai galima sutalpinti į bet kurį iš jų.

Tą griežtą ribą iš tikrųjų nustato fizika, nes tranzistoriai veikia išties atominiu mastu. Ir nors stalinių kompiuterių procesoriai turės daugiau galimybių fiziškai didėti – daug daugiau nei nešiojamųjų kompiuterių procesoriai ir tikrai daugiau nei telefonų ir planšetinių kompiuterių procesoriai – iš tikrųjų esame pasiekę tašką, kai fiziniai matricos dydžio apribojimai lemia galimą procesoriaus galią, o ne koks nors nepaprastai mažesnis tranzistorius stalinio kompiuterio gaminyje.

Atsižvelgiant į tokius apribojimus, tai, ką A16 Bionic gali pasiekti našumo požiūriu, yra fantastiška, tačiau jis vis dar susiduria su tranzistorių tankio ribomis daug sunkiau nei staliniams kompiuteriams skirti lustai dar kurį laiką.

Tai reiškia, kad naujos kartos telefonų procesoriai vis dar atsiliks nuo stalinių ir nešiojamųjų kompiuterių procesorių, o ateityje šis atotrūkis tik didės, nes jie turi būti fiziškai mažesni, kad tilptų į telefoną ar planšetinį kompiuterį. 

Būtent čia iš tikrųjų iškils tranzistorių tankio klausimas, nes, kaip matėme iš M1 Pro, M1 Max ir ypač M1 Ultra, fizinės vietos išnaudojimas siekiant padidinti našumą yra pagrindinis šių stalinių ir nešiojamųjų kompiuterių lustų privalumas. 

Taigi, nors “A16 Bionic” atrodo labai galingas, priešingai nei “Apple” M serijos lustai, jis turi tik tiek vietos, kad galėtų augti, todėl bet koks našumo prieaugis, kurį gali išspausti “A16 Bionic”, iš tikrųjų yra apribotas dėl faktiškai mažesnio 4 nm mazgo tranzistorių dydžio, palyginti su 5 nm mazgu, naudojamu “A15 Bionic” ir ypač tokiame kaip “Apple M1” luste. Pastarasis galėjo fiziškai išaugti į didesnius “M1 Pro” ir “M1 Max” lustus, kuriuose tranzistorių tankis turi daug didesnę įtaką našumui.

Telefonų procesoriai atsitrenks į sieną gerokai anksčiau nei “MacBook” lustai

Nors akivaizdu, kad “A16 Bionic” galėtų lengvai paleisti vos prieš kelerius metus pagamintą kompiuterį, įskaitant kai kuriuos geriausius “MacBook” ir “Mac” kompiuterius, kuriuose veikė geriausi to meto “Intel” procesoriai, “Apple” “MacBook” ir “iMac” linijų našumo padidėjimas bus spartesnis už mobiliųjų lustų našumo padidėjimą, palyginti su kitų kartų našumu.

Kad ir koks galingas būtų “A16 Bionic”, jam būtų sunku paleisti “MacBook Air”, nors teoriškai jis galėtų tai padaryti, jei jam būtų taikomi tam tikri apribojimai. Juk “Apple M1” lustas taip pat turėjo 16 mlrd. tranzistorių, nors turėjo didesnį 7 arba 8 branduolių GPU.

Ir nors jis galėjo aprūpinti tokią aparatinę įrangą, kokia yra senesniame “MacBook Pro” su senesniu “Intel” lustu, jokioje visatoje šiuolaikinis “MacBook Pro”, net 13 colių, negalėtų veikti su “A16 Bionic” be rimtų lūkesčių apribojimų.

A15 Bionic turėjo 15 mlrd. tranzistorių, o naujausiame “Apple iPhone” luste jų yra 16 mlrd., t. y. maždaug 6,7 % daugiau. Tuo tarpu “Apple M2” procesoriaus tankis, palyginti su “Apple M1”, padidėjo 25 %. Tikėtina, kad “Apple” nepavyks tiksliai pakartoti šio pasiekimo su M3 (nors 25 mlrd. tranzistorių nėra visiškai atmestina), tačiau beveik neabejotinai jis viršys 6-7 % padidėjimą, kurį greičiausiai matysime “A17 Bionic”.

Kai M3 bus išleistas per kelerius ateinančius metus, joks “iPhone” lustas neprilygs jo našumui, ir tikėtina, kad laikui bėgant šis atotrūkis tik didės. Tai nereiškia, kad “A16 Bionic” nėra įspūdingas, tačiau tai, ko tikėsimės net iš geriausių pigių procesorių su integruota grafika per ateinančius kelerius metus, greičiausiai bus dar įspūdingiau.