Google Tensor против Qualcomm Snapdragon 888: битва за лучший чипсет

Pixel 6 и Pixel 6 Pro – первые два устройства, которые оснащены специальным кремниевым чипом Google Tensor вместо обычного Snapdragon 888 . На мероприятии, посвященном запуску Pixel 6, Google посвятил большую часть своих усилий детализации новой системы на кристалле Tensor (SoC). Назвав его самым мощным мобильным набором микросхем, Google заявила, что применила свои знания машинного обучения (ML) для реализации встроенных возможностей искусственного интеллекта в смартфоне с новым набором микросхем. В конечном итоге это утверждение будет проверено, когда обозреватели сравнят его с чипсетом премиум-класса Qualcomm – Snapdragon 888 и Snapdragon 888 Plus – и последним чипом Apple A15 Bionic.

С Pixel 6 Google, наконец, может быть готов сразиться с Apple, и жизненно важным оружием в этом противостоянии станет его специальная система на кристалле Tensor. Но прежде чем он сможет бросить вызов большой собаке, сначала нам нужно посмотреть, как Google Tensor отличается от Qualcomm Snapdragon 888.

Почему именно Tensor?

Google Pixel 6 никогда не был секретом. В преддверии запуска было много убедительных утечек и официальных сертификатов, раскрывающих ключевые подробности о грядущих смартфонах. Google даже официально анонсировал чип Tensor за два месяца до запуска, а позже дразнил дизайн Pixel 6 и Pixel 6 Pro в своем офлайн-магазине в Нью-Йорке. Поэтому Google вместо этого использовал большую часть своего времени на мероприятии по запуску, говоря о достоинствах Tensor.

Pixel, как следует из его названия, был посвящен не только улучшению фотографии на смартфонах линейки, но и открытию API-интерфейсов для других производителей, которые они могут использовать для улучшения фотографии на своих устройствах. В то время как вся индустрия смартфонов полагалась на более крупные сенсоры камеры и большее количество мегапикселей в своих флагманских камерах смартфонов, Google всегда подчеркивал, что его алгоритмы вычислительной фотографии могут опередить достижения в области аппаратного обеспечения камеры на протяжении всей истории семейства Pixel.

Но, несмотря на расширенные функции программного обеспечения, нерешительность Google относительно модернизации датчиков камеры на своих флагманских устройствах привела к быстрому снижению интереса к телефонам Pixel. Технический гигант, наконец, предпринимает сознательные усилия для решения этой проблемы, выбрав значительно улучшенное аппаратное обеспечение камеры в дополнение к своему выдающемуся программному обеспечению. Тем не менее, все эти усилия не будут столь же эффективными, как с пользовательским набором микросхем Google, который позволяет максимально повысить эффективность работы новых телефонов Pixel.

Погружение в аппаратное обеспечение

Команда Google Silicon рассказала о новинках Tensor SoC, включая его дизайн, количество ядер и специальные функции безопасности. Это подтверждает многие известные нам утечки и предположения о микросхеме Tensor, которая ранее была адресована под кодовым названием «Уайтчепел». В следующих параграфах обсуждаются его детали.

Трехкластерный, 8-ядерный ЦП с периферией

Как и большинство других производителей микросхем, Google передал ARM лицензию на разработку собственного мобильного кристалла. Google Tensor оснащен восьмиъядерным процессором, состоящим из двух ядер ARM Cortex-X1, двух ядер Cortex-A76 и четырех ядер Cortex-A55, основанных на 5-нанометровом дизайне, как сообщила компания ArsTechnica .

Основываясь на этой информации, мы можем понять, почему Google Tensor имеет преимущество перед другими чипсетами конкурентов, такими как Exynos 2100 от Samsung и Snapdragon 888 или Snapdragon 888 Plus . Оба других набора микросхем также имеют трехкластерный дизайн, как и Tensor, но поставляются с одним ядром ARM Cortex-X1 вместе с тремя ядрами Cortex-A78 и четырьмя ядрами Cortex-A55.

Вот быстрое сравнение конфигурации ядер ЦП и тактовых частот для разных ядер на чипсетах Google Tensor, Snapdragon 888, Snapdragon 888 Plus и Exynos 2100:

Тензор ставит во главу угла эффективность

Фил Кармак, вице-президент Google и генеральный менеджер Google Silicon, рассказал ArsTechnica , почему компания выбрала два ядра ARM Cortex-X1 вместо одного. Кармак говорит, что ЦП сможет разделить нагрузку между двумя ядрами Cortex-X1 даже для умеренно важных задач, и это будет способствовать более эффективной производительности.

Кармак иллюстрирует пример использования на примере камеры. От записи до рендеринга и от обнаружения объектива Google до функции машинного обучения – при использовании камеры одновременно выполняется несколько задач. В результате требуется, чтобы несколько компонентов SoC работали в гармонии. Помимо оборудования камеры, ЦП, графический процессор, ISP (процессор обработки сигналов изображения) и блок обработки ML объединяют усилия, чтобы сделать работу с камерой без задержек.

Если бы Google придерживался одного производительного ядра Cortex-X1 на Tensor – как в случае с его аналогами Snapdragon и Exynos, эта рабочая нагрузка вернулась бы к «средним» ядрам Cortex-A76, работающим на полную мощность, но все еще отставая. Напротив, два ядра Cortex-X1 могут выполнять одну и ту же рабочую нагрузку с большей эффективностью и меньшим энергопотреблением, чем средние ядра. Более высокая энергоэффективность при выполнении задач означает меньшее тепловыделение и лучший резервный аккумулятор.

Примечательно, что Pixel 5 или Pixel 4a 5G, в которых использовался чипсет Snapdragon 765G, страдали от серьезных проблем с нагревом, особенно при использовании камеры. Таким образом, индивидуальная архитектура ЦП теоретически должна позволять Pixel 6 и Pixel 6 Pro более оптимально распределять ресурсы.

С одной стороны, хотя Google решает пойти ва-банк с двумя ядрами Cortex-X1 вместо одного, немного шокирует то, что Tensor использует средние ядра как минимум трех поколений. Snapdragon 888 и Exynos 2100 используют средние ядра на основе Cortex-A78, который относительно более эффективен, чем Cortex-A76, развернутый на Tensor. Google, к сожалению, не удосужился предложить какое-либо обоснованное обоснование этого.

Кроме того, для операций с низкой интенсивностью, таких как поддержка Always-On Display (AOD) и Now Playing, в Google Tensor есть специальный Context Hub. Еще раз, специальный блок для задач с низким энергопотреблением – это шаг к большей энергоэффективности.

Google Tensor SoC использует 20-ядерный графический процессор и модем Samsung 5G

Ранее сообщалось, что помимо улучшенного дизайна процессора, в Google Tensor будет установлен графический процессор Mali-G78 – такой же, как Exynos 2100 . Google утверждает, что это 20-ядерный графический процессор, специально разработанный для обеспечения высочайшей производительности в играх. Он также утверждает, что производительность графического процессора на 370% выше, чем у Pixel 5. Реальная производительность станет известна только после того, как у нас появятся устройства для выполнения графических тестов и тестирования игр на них.

Google Tensor, вероятно, будет полагаться на модем Samsung Exynos 5123 для своих возможностей 5G на большинстве рынков вместо того, чтобы выбирать модем Qualcomm. Признаки, указывающие на наличие модема Samsung в Google Pixel 6 и Pixel 6 Pro, были впервые обнаружены XDA в бета-версии Android 12 и позже подтверждены в отчете Reuters .

Модем Exynos поддерживает частоты как Sub-6GHz, так и mmWave 5G . Но недавние результаты показывают, что только определенные варианты Pixel 6 с привязкой к оператору связи поддерживают оба типа сигналов 5G, в то время как разблокированные модели поддерживают только 5G с частотой менее 6 ГГц. Это означает, что не все модели Pixel 6 будут созданы одинаково, но Эрика Равес из Digital Trends говорит, что это действительно не имеет значения .

Итак, разблокированный Google Pixel 6 НЕ поддерживает mmWave 5G. Только ниже 6 ГГц. Модель Verizon (пока не уверен в AT&T и T-Mo) действительно включает mmWave в Pixel 6, поэтому она стоит на 100 долларов больше, чем разблокированная модель. # GooglePixel6Pro #GooglePixel

& mdash; Z (@ericmzeman) 19 октября 2021 г.

Google Tensor делает ставку на безопасность

Чипсет Google Tensor оснащен вторым поколением специального чипа безопасности – Titan M2. Titan M2 является преемником чипа безопасности Titan первого поколения, который использовался в смартфонах премиум-класса со времен Google Pixel 3. Google заявляет, что новый чип безопасности предназначен для защиты конфиденциальных данных, таких как пароли и PIN-коды, от сетевых нарушений, например а также методы физической атаки, включая «электромагнитный анализ, скачки напряжения и даже лазерное повреждение».

Наряду с чипом Titan M2 смартфоны Pixel 6 также будут оснащены Tensor Security Core – подсистемой на базе ЦП, специально разработанной для изолированного выполнения конфиденциальных задач, поэтому другие приложения имеют доступ к этим данным.

AI – основная цель Tensor

Несмотря на заявления о производительности, Google не создавал нестандартных микросхем, которые предлагали бы более высокую энергоэффективность, чем Qualcomm или другие конкуренты. Основная причина, как не извиняясь поделились в Google, заключается в том, чтобы предоставить стабильную и безопасную платформу для выполнения задач искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML) на самом смартфоне, не полагаясь на облачную инфраструктуру. Фактически, чипсет получил свое название от модулей обработки тензорных процессоров Google или процессоров с ускорением искусственного интеллекта, используемых в его центрах обработки данных.

Оглядываясь назад, можно сказать, что Google может намекнуть на собственный SoC, представив специализированные чипы, ориентированные на ИИ, включая Pixel Visual Core и Pixel Neural Core.

Помимо оптимизированного процессора, Google Tensor SoC также имеет специальный TPU – обычно известный как NPU или нейронный процессор – для выполнения приложений на основе AI на Pixel 6 и Pixel 6 Pro. Благодаря своей природе и опыту Google в области машинного обучения Tensor предназначен для запуска моделей машинного обучения на самих устройствах.

Эта расширенная архитектура позволяет Tensor выполнять сложные задачи, такие как автоматическое распознавание речи (ASR), которое будет активно переводить любой другой язык на язык вашего телефона по умолчанию в таких приложениях, как Сообщения, WhatsApp и Recorder, или даже в таких инструментах, как Live Caption. Кроме того, улучшенное распознавание речи также позволяет Tensor более точно интерпретировать паузы и знаки препинания в речи и потребляет только половину энергии, чем предыдущие телефоны Pixel.

Помимо улучшенной обработки речи, Tensor вносит значительные улучшения в фотографию. Прежде всего, набор микросхем теперь облегчает вычислительную видеосъемку – помимо фотографии – с использованием Google HDRNet. Этот алгоритм машинного обучения гарантирует, что Pixel 6 и Pixel 6 Pro улавливают самые яркие и точные цвета в каждом кадре. Tensor также поддерживает такие функции, как Face Unblur – для исправления размытых лиц на движущихся фотографиях, Magic Eraser – для исправления нежелательных объектов на изображениях и лучшего восприятия оттенков кожи для цветных людей.

Почему тензор необходим для Pixel?

Как неуклонно повторял Google на протяжении всего мероприятия по запуску Pixel 6, Tensor гарантирует, что последние достижения Google в области искусственного интеллекта могут быть реализованы непосредственно на его последних и будущих мобильных телефонах. Этого было бы трудно достичь с помощью обычной SoC, такой как Snapdragon 888, особенно с ограниченным контролем над процессом проектирования чипсета Qualcomm.

Еще одна причина, по которой Google выбрала пользовательский SoC с двумя ядрами ARM Cortex-X1 вместо одного, – это обеспечение большей энергоэффективности и меньших потерь, связанных с нагревом. В отличие от предыдущих смартфонов Google, таких как Pixel 5, новые смартфоны Pixel 6 с меньшей вероятностью нагреваются при выполнении рутинных задач, таких как захват видео 4K. Snapdragon 888 и Exynos 2100 также подвергались критике за плохое управление теплом, чтобы компенсировать начальную более высокую производительность. Однако большее количество тепла в течение продолжительных периодов времени может привести к дросселированию и, в конечном итоге, к снижению производительности, тем самым лишившись главной цели повышения производительности.

Одна из последних причин, по которой Google выбрала кастомную SoC, заключается в том, чтобы привлечь внимание мира к своим усилиям по возвращению утраченного господства в мире смартфонов. Крупнейшие бренды смартфонов, включая Samsung, Apple и Huawei, уже создают свои собственные чипсеты, в то время как OPPO , как сообщается, также работает над своим пользовательским чипсетом . Все это заставляет Google сделать все возможное и доказать свою компетентность, чтобы оставаться актуальным в индустрии смартфонов.