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Apple A11

Die Apple A11 Bionic Serie wurde am 12. September 2017 vorgestellt. Die Hexa-Core-SoCs der Serie kommen im iPhone 8, iPhone 8 Plus und iPhone X zum Einsatz und lösen die vorherige Apple A10 Serie ab. Die Chips integrieren eine ARM-basierte Sechskern-CPU, die sich aus 2 Kernen mit sehr hohem Leistungsniveau und 4 Kernen mit hoher Energieeffizienz zusammensetzt. Neben der CPU sitzt eine GPU mit 3 Rechenkernen, die von Apple selbst entworfen wurde. Für die stetig steigenenden Anforderungen an moderne SoCs in den Bereichen Künstliche Intelligenz (AI) und Machine Learning verfügen die Chips über einen dedizierten Koprozessor, der von Apple als "Neural Engine" bezeichnet wird und ähnlich wie die NPU im HiSilicon Kirin 970 funktioniert. Die SoCs der Apple A11 Bionic Serie kommen entweder mit 2 GB (iPhone 8) oder 3 GB LPDDR4X-Speicher (iPhone 8 Plus und iPhone X) zum Einsatz und werden mit dem 10 nm FinFET-Prozessknoten von TSMC gefertigt.

Architektur
Apple setzt wieder auf ein eigenes, hochgrad integriertes CPU-Design, das auf der 64-Bit ARMv8-A-Architektur basiert. Wie in den Apple A10 Chips ist die CPU der Apple A11 Bionic SoCs wieder in Kerne mit hoher Leistung und Kerne mit hoher Energieeffizienz aufgeteilt. Während jedoch im Vorjahr ein 2+2 CPU-Design verwendet wurde, sind dieses Mal 2 zusätzliche Energieeffizienz-Kerne vorhanden. Die neuen Hochleistungkerne tragen nun die Bezeichnung Monsoon und die Energieeffizienzkerne die Bezeichnung Mistral. Im Vergleich zu den vorherigen Hurricane- und Zepyhr-Kernen des A10 wurde der L1 Cache auf 32 KB Instruction Cache und 32 KB Data Cache pro Kern halbiert und der geteilte L2 Cache von 3 MB auf 8 MB vergrößert. Ein L3 Cache ist nicht mehr vorhanden. Die CPU wird von dem Performance-Controller der 2. Generation gesteuert, der nun alle 6 Kerne gleichzeitig ansprechen kann, statt nur jeweils 2 Kerne, wie es im Apple A10 der Fall war. Namensgebend für die Apple A11 Bionic Serie ist die "Neural Engine", die mit auf dem Bildsignalprozessor (ISP) sitzt und u.a fortschrittliche Computational Photography ermöglicht. Ähnlich wie die NPU im HiSilicon Kirin 970 kann die Neural Engine extrem viele Berechnungen mit geringer Präzision innerhalb kürzester Zeit vornehmen und ist damit besonders für Machine Learning geeignet. Da es hierbei vor allem um die Erkennung von Mustern und das Sammeln und Vorhersagen von Daten geht, sind für die Berechnungen nicht so viele Nachkommastellen von Bedeutung. In der Praxis ermöglicht die Neural Engine die dreidimensionale Gesichtserkennung per Face ID, Apples Animojis und fortschrittliche Lichteffekte in Fotos, die in Echtzeit berechnet werden können. Die Apple A11 Bionic SoCs werden mit der 10 nm Prozesstechnologie gefertigt und haben eine Größe von lediglich 87,66 mm². Damit sind die Chips ganze 41% kleiner als der Apple A10.

Die integrierte 3-Core GPU ist Apples erstes Modell aus komplett eigener Entwicklung. Während die Apple SoCs bislang immer über PowerVR-lizenzierte GPUs verfügten, handelt es sich laut dem Hersteller dieses Mal um ein unabhängiges Design. Wie die PowerVR-basierten GPUs benutzt auch Apples GPU benutzt Tile-Based-Deferred-Renderingfür effiziente 3D-Berechnungen und eine gleichmäßige Auslastung. Die GPU unterstützt GPGPU mit Apples Metal 2 API.

Leistung
Obwohl schon der A10 unangefochten an der Spitze im Single-Core Geekbench-Test stand, hat Apple nochmal eine Schippe draufgelegt. Die Apple A11 Bionic SoCs erreichen einen 25% Single-Core-Wert und einen 80% höheren Multi-Core-Wert. Kein anderes Smartphone-SoC aus dem Jahr 2017 kommt an diese Leistung auch nur annährend heran. Die extrem hohe Multi-Core-Leistung ist vor allem den verbesserten Mistral-Kernen und dem neuen Performance-Controller geschudlet, der Leistung in Multithreaded-Workloads um bis zu 70% steigern kann. Auch die integrierte Apple GPU ist bis zu 30% leistungsfähiger als die PowerVR-basierte GPU im Apple A10. Die Apple A11 Bionic SoCs liefern damit absolut ruckelfreie Bedienung und extrem hohe Leistung für 3D-Spiele.
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