苹果 A11 仿生芯片

是什么

A11 仿生（A11 Bionic）是苹果在 2017 年 9 月 12 日随 iPhone X 一同发布的手机芯片^[1]。苹果称它是当时智能手机中最强大、最智能的芯片^[1]。这一说法建立在同一块芯片上协同工作的几个部分之上：六核 CPU、苹果自己设计的图形处理器，以及一个专为机器学习打造、苹果称之为神经引擎（neural engine）的部件^[1]。

分成两类的 CPU

A11 仿生的 CPU 有六个核心，分成两组。两个是性能核，苹果称其比 A10 Fusion 快 25%；四个是效率核，苹果称其快 70%^[1]。把核心分成两类在移动芯片中很常见：重活交给性能核，轻活交给效率核。苹果重点强调的是第二代性能控制器，它可以同时调动全部六个核心，在多线程负载上带来最高 70% 的性能提升^[1]。所谓多线程负载，是指可以拆成若干块并行处理的任务，因此「能同时用上几个核」比「单个核有多快」更影响这类任务的表现。

图形部分

A11 仿生还集成了苹果自主设计的三核 GPU，图形性能比上一代最高提升 30%^[1]。GPU 是芯片中负责绘制图像、执行图形与三维渲染所需的大量并行运算的部分。把 GPU 也收归自研，意味着 CPU 与图形这两侧都由苹果自己掌控。

神经引擎

神经引擎是 A11 仿生中专门面向机器学习、增强现实（augmented reality）和沉浸式 3D 游戏的部分^[1]。它采用双核设计，每秒可执行最高 6000 亿次运算，用于实时处理^[1]。这个数字描述的是吞吐量，也就是这一部件在一秒钟内能完成多少运算；当一个已经训练好的神经网络必须被足够快地算出来、让用户察觉不到等待时，吞吐量就是关键的指标。苹果表示，该引擎是为特定的机器学习算法设计的，并支撑 Face ID、动话表情（Animoji）等功能^[1]。

以 Face ID 为例

Face ID 说明了神经引擎的用途。该系统会投射超过 3 万个不可见的红外点，红外图像与点阵图案都会被送入神经网络，用来建立面部的数学模型^[1]。所有面部处理都在设备上完成，而不是在云端；保存下来的数据由安全隔区（secure enclave）保护，这是芯片中划出来存放敏感信息的一块受保护区域^[1]。

在发展中位置

A11 仿生的意义与其说在于某一个数字，不如说在于组合方式：通用核心、苹果自行设计的图形处理器，以及一块专门负责神经网络运算的独立部件，都放在驱动这台手机的那块芯片上。苹果当时的表述，是把机器学习放进设备本身而不是数据中心，并指向依赖它的功能——从用脸解锁手机，到跟随表情动作的动画角色^[1]。神经引擎的参数——双核、每秒最高 6000 亿次运算——正是苹果当时描述这一转变所用的说法^[1]。