iPhone 11、iPhone 11 Pro、iPhone 11 Pro Max で使用されている A13 Bionic チップは、Apple がこれまでに設計した中で最速の A シリーズ プロセッサですが、同時に消費電力がはるかに少なくなるように設計されています。 AppleInsider は、市場の新しい最速スマートフォン プロセッサに加えられた変更の一部を詳しく説明しています。
Appleのイベント中にステージ上で明らかになったiPhone11イベントによると、A13 はスマートフォンやタブレットの中で最速の CPU と最速の GPU の両方を備えており、2018 年モデルで使用されている A12 のパワーをさらに向上させていると主張されています。 64 ビット チップの CPU と GPU は、他のバージョンよりも 20% 高速であると言われています。A12、さまざまな要素により、1 秒あたり 1 兆を超える操作を実行できますが、その一部は機械学習に関連しています。
パワーと機械学習
A13 は多くのセクションで構成されていますが、主な 3 つは CPU、GPU、ニューラルエンジン。 CPU は 2 つのパフォーマンス コアと 4 つの効率コアで構成され、ワークロードに応じてそれぞれが使用されます。 GPU には Metal に最適化された 4 つのコアが含まれており、Neural Engine にはさらに 8 つのコアが含まれています。
CPU 領域内には、機械学習で頻繁に使用される計算である行列乗算を実行するために使用される 1 対の「機械学習アクセラレータ」も埋め込まれています。 Apple によれば、A13 はこの計算を A12 Bionic より 6 倍高速に実行できるとのことです。これらのアクセラレータにより、CPU は 1 兆オペレーションのマイルストーンに到達します。
Apple が A13 Bionic で改善した領域の一部
Apple が設計した機械学習コントローラーの負荷分散により、CPU、GPU、ニューラル エンジンのどれが最高のパフォーマンスを提供するかに応じて機械学習モデルをスケジュールできます。コントローラーはまた、可能な限り効率を維持する必要性のバランスをとりながらこれを実行し、消費電力量の削減に役立ちます。
コントローラーは、機械学習モデルをどこで処理するかに関するすべての意思決定をいつでも開発者から切り離すため、開発プロセスも簡素化されます。
電力の削減とiPhoneのバッテリー寿命の向上
A13 Bionic は、A12 よりも多くの処理能力を提供すると同時に、そもそも計算を実行するために必要なエネルギー量の削減も推進しています。この世代では、Apple が iPhone 11 Pro のバッテリー寿命を通常 1 時間の改善ではなく、数時間延長することに貢献しました。
節約の一部は、そもそもチップの製造方法の変更によるものです。を活用してチップパートナーTSMC「高度に改良された第 2 世代 7 ナノメートル トランジスタ」と呼ばれる 7 ナノメートル チップを作成するための最新の商業プロセスでは、Apple は各トランジスタの性能と電力を調整しました。
同時に、この取り組みにより、Apple は A12 で使用されていた 69 億個のトランジスタから 85 億個のトランジスタを A13 に詰め込むことになりました。
トランジスタ自体とは別に、計算の実行に使用されるものをより選択するだけでなく、Apple はアーキテクチャの改善にも取り組んできました。
CPU、GPU、ニューラル エンジンはすべてより強力ですが、電力効率も優れています
チップ上で何百もの電圧ドメインを使用することで、Apple はどのような電力をいつ使用するかをより詳細に制御できるようになります。未使用の領域には電力を供給せず、処理に使用するセクションのみを一度にオンにすることで、計算に使用されるエネルギー量が必要な量まで大幅に削減されます。
さらに小さなレベルでは、何十万もの小さなドメインを使用することで、電力を受け取る対象をきめ細かく制御できるようになり、チップ内の最小量のロジックのみがプロセスに使用されるようになります。
この取り組みにより、大幅な節電が実現しました。 CPU の 2 つのパフォーマンス コアの消費電力は 30% 削減され、4 つの効率コアは 40% 削減され、4 つの GPU コアも 40% 削減され、8 つの Neural Engine コアの電力効率は 15% 向上しています。
Isamu 
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