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Processeurs mobiles de 2018: la montée en puissance des fonctionnalités d'apprentissage automatique

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Sans surprise, les smartphones de cette année présentent des processeurs plus rapides que ceux de l'année dernière - cela se produit chaque année.Mais ce qui est nouveau cette année, c'est la prédominance des fonctionnalités d'apprentissage automatique que presque tous les fournisseurs de processeurs vantent comme un moyen de différencier leurs appareils.Cela est vrai pour les fournisseurs de téléphone qui conçoivent leurs propres jetons, les fournisseurs de puces indépendants ou marchands qui vendent des processeurs aux fournisseurs de téléphone, et même les fabricants de propriété intellectuelle qui conçoivent les noyaux qui entrent dans les processeurs eux-mêmes.

Arrière-plan

Tout d'abord un peu de contexte: tous les processeurs d'applications modernes incluent des conceptions (souvent appelées propriété intellectuelle ou IP) d'autres sociétés, notamment des entreprises comme BRAS, des technologies d'imagination, des MIP et CEVA.Une telle IP peut apparaître sous diverses formes - par exemple, BRAS vend tout, d'une licence de base pour son architecture 32 bits et 64 bits, aux noyaux spécifiques pour les processeurs, les graphiques, le traitement d'image, etc.., que les concepteurs de puces peuvent ensuite utiliser pour créer des processeurs.En règle générale, les concepteurs de puces mélangent et correspondent à ces noyaux avec les conceptions qui leur.

Sur le front du processeur, la plupart des puces ont une combinaison de noyaux plus grands qui sont plus puissants et plus rapides et plus chauds, et des noyaux plus petits qui sont plus efficaces.En règle générale, les téléphones utiliseront les plus petits noyaux la plupart du temps, mais pour les tâches exigeantes passeront aux noyaux plus performants et utiliseront une combinaison de noyaux et de GPU et d'autres noyaux pour gérer au mieux les besoins de performance et les considérations thermiques (vous ne pouvez pasExécutez les noyaux hautes performances pendant très longtemps, car ils surchauffaient, et généralement vous n'en avez pas).Les exemples les plus connus pour les grands noyaux sont les noyaux Cortex-A75 et A73 d'BRAS;Les noyaux plus petits assortis seraient l'A55 et A53.Dans les téléphones haut de gamme d'aujourd'hui, vous verrez souvent quatre de chacun, dans ce qui est connu comme une disposition octa-core, bien que certains fournisseurs aient adopté d'autres approches.

Pour les graphismes, il y a plus de diversité, avec certains fournisseurs choisissant la gamme de Mali d'BRAS, d'autres qui cueillent le PowerVR de l'imagination et d'autres qui choisissent de concevoir leurs propres cœurs graphiques.Et il y a encore plus de diversité en ce qui concerne des choses telles que le traitement d'image, le traitement du signal numérique, et ces derniers temps, l'IA fonctionne.

Pomme

Pomme a commencé à pousser ses capacités d'IA dans ses annonces de téléphone d'automne, y compris notamment la puce "A11 Bionic (ouvre dans une nouvelle fenêtre)" utilisée dans les iPhone 8 et 8 Plus, ainsi que l'iPhone X.

L'A11 Bionic est une architecture à six cœurs, avec deux cœurs de haute performance et quatre cœurs d'efficacité.Pomme conçoit ses propres cœurs (sous une licence d'architecture BRAS) et a traditionnellement poussé des performances à thread unique.Il s'agit d'une étape par rapport à la fusion A10 à quatre noirs, et Pomme a déclaré que les cœurs de performance de l'A11 sont jusqu'à 25% plus rapides que dans l'A10, tandis que les quatre noyaux d'efficacité peuvent être jusqu'à 70% plus rapides que la puce de fusion A10.Il a également déclaré que le processeur graphique est jusqu'à 30% plus rapide.

Pomme parle de la puce ayant un «moteur neuronal» double noyau, qui peut aider à la reconnaissance de la scène dans l'application de l'appareil photo, et Face ID et Animoji sur l'iPhone X.La société a également publié une API appelée Coreml, pour aider les développeurs tiers à créer des applications qui en profitent.

Pomme ne donne généralement pas beaucoup d'informations sur ses processeurs, mais dit que le moteur neuronal A11 bionique est une conception double cœur qui peut effectuer jusqu'à 600 milliards d'opérations par seconde pour un traitement en temps réel.

Contrairement à la plupart des autres fabricants de processeurs, Pomme n'intégre pas le modem dans ses processeurs d'application et utilise plutôt des modems Qualcomm ou Intel autonomes.Il y a eu une certaine controverse quant à savoir si Pomme ne prend en charge que les fonctionnalités de ses modems Qualcomm qui sont également pris en charge par Intel;En pratique, cela signifie que les iPhones prennent en charge l'agrégation de transporteurs à 3 voies mais pas certaines des fonctionnalités les plus avancées.

Huawei

Huawei était également au début de la poussée de l'IA, et a appelé son Kirin 970, qu'il a annoncé lors de l'émission IFA l'automne dernier "."Le Kirin 970 est utilisé en ce moment dans le Huawei Mate 10.Il comprend quatre cœurs CPU Cortex-A73 fonctionnant jusqu'à 2.4 GHz et quatre A53 fonctionnant jusqu'à 1.8 GHz, avec GPU Mali G72 MP12 d'BRAS.

Ce qui est particulièrement nouveau dans le 970, c'est ce que Huawei appelle son NPU, ou l'unité de traitement neuronal.La société a déclaré que les tâches qui peuvent être déchargées dans ce processeur peuvent voir 25 fois les performances et 50 fois l'efficacité par rapport à celles exécutées sur le cluster CPU.Ceci s'adresse en particulier à une reconnaissance d'image plus rapide et à une meilleure photographie.Au salon, Huawei a déclaré que le téléphone peut traiter 1.92 Teraflops 16 bits.

Le Kirin 970 a un processeur de signal à double image, un modem LTE de catégorie 18 avec une agrégation de 5 porteurs et un MIMO 4 par 4 qui devrait permettre une vitesse de téléchargement maximale de 1.2Gbps.

Au Mobile World Congress, Huawei a annoncé son premier modem 5G, le Balong 5G01, qui, selon lui, serait le premier modem 5G à expédier.Il semble probable que certains futurs processeurs d'applications adopteront également ce modem, mais cela n'a pas encore été annoncé.Techniquement, tous ces produits sont créés par la filiale Hisilicon de l'entreprise.

Qualcomm

La puce susceptible d'être au cœur de la plupart des téléphones Android phares aux États-Unis cette année est Snapdragon 845 de Qualcomm.Ceci est une mise à niveau du Snapdragon 835, qui a été utilisé dans la plupart des téléphones Android premium de 2017, et est déjà utilisé dans les versions nord-américaines du Galaxy S9.

Comme pour la plupart des autres fournisseurs, Qualcomm pousse les réseaux de neurones et l'IA comme l'un des plus grands domaines d'améliorations de la puce de cette année, ainsi qu'un accent accru sur "l'immersion" - ce qui signifie essentiellement une meilleure imagerie.

Dans la zone d'IA, Qualcomm aime parler d'avoir un moteur de traitement neuronal multi-fond (NPE), qui utilise une nouvelle version de son Hexagon DSP ainsi que du CPU et du GPU pour l'inférence.

La puce a le Hexagon 685 DSP, qui, selon Qualcomm, peut plus que doubler les performances de traitement de l'IA;Un processeur Kryo 385, qui, selon lui, fournit une augmentation des performances de 25 à 30% pour ses cœurs de performance (quatre cœurs BRAS Cortex-A75 fonctionnant jusqu'à 2.85 GHz), et jusqu'à une augmentation des performances de 15% pour ses «cœurs d'efficacité (quatre cœurs Cortex-A55 fonctionnant jusqu'à 1.8 GHz), avec tous partageant un cache L3 de 2 Mo;et un GPU Adreno 630, qui, selon Qualcomm, soutiendra une amélioration des performances de 30% ou une réduction de puissance de 30%, ainsi que jusqu'à 2.5 fois plus rapides d'affichages.

Dans la zone d'IA, la puce prend en charge un grand nombre de cadres de l'apprentissage automatique différents, et la société dit que cela fonctionne pour des choses telles que la classification des objets, la détection du visage, la segmentation des scène, la reconnaissance des haut-parleurs, et etc..Deux applications en surbrillance sont les effets de bokeh en direct (pour la production de portraits avec un fond flou) et la détection de profondeur active et la lumière structurée, ce qui devrait permettre une meilleure reconnaissance faciale.En déplaçant l'inférence du cloud vers l'appareil, Qualcomm dit que vous obtenez les avantages d'une faible latence, de la vie privée et de la fiabilité améliorée.

Dans la zone d'imagerie, la puce a une nouvelle version du FAI de Spectre de Qualcomm, une capture vidéo Ultra HD améliorée avec réduction du bruit multi-châssis, la possibilité de capturer une vidéo de 16 mégapixels à 60 images par seconde et une vidéo lente 720p à 480images par seconde.Pour VR, le 845 prend en charge les écrans avec une résolution de 2 km par 2k à 120 images par seconde, une grande étape par rapport au 1.5k-by-1.5k à 60 images par seconde soutenu par le 835.

Les autres fonctionnalités incluent une unité de traitement sécurisée, qui utilise son propre cœur pour stocker les informations de sécurité en dehors du noyau, et travaille avec la capacité de confiance du processeur et de Qualcomm.

Mobile Processors of 2018: The Rise of Machine Learning Features

Le 845 intègre le modem x20 que Qualcomm a introduit l'année dernière, qui est capable de prendre en charge LTE Catégorie 18 (avec des vitesses allant jusqu'à 1.2 Gbps), jusqu'à 5 agrégations de transporteurs et 4x4 MIMO, et utilise des techniques telles que l'accès assisté sous licence pour rendre les vitesses plus rapides possibles dans plus de domaines.

La puce est fabriquée sur le processus de faible puissance de Samsung 10 nm.

Qualcomm fabrique également la famille de processeurs d'application Snapdragon 600, dirigée par le 660, qui est utilisée par de nombreux vendeurs chinois, dont Oppo et Vivo.Dans la perspective du Mobile World Congress, il a introduit la famille Snapdragon 700, qui a plusieurs des mêmes fonctionnalités que la famille 800, y compris le Hexagon DSP, les ISP Spectra, les graphiques Adreno et le processeur Kryo.Par rapport au 660, Qualcomm affirme qu'il offrira une amélioration 2x des applications d'IA à disposition et une amélioration de 30% de l'efficacité énergétique.

Samsung

Bien qu'il utilise des processeurs Qualcomm dans la plupart de ses téléphones nord-américains, sur de nombreux autres marchés, Samsung utilise ses propres processeurs Exynos et commence à mettre ces processeurs à la disposition d'autres fabricants de téléphones.

Son nouveau haut de la ligne est l'Exynos 9810, que Samsung utilisera dans les versions internationales des Galaxy S9 et S9 +.

Encore une fois, Samsung pousse de nouvelles fonctionnalités pour un «logiciel basé sur l'apprentissage en profondeur», ce qui, selon lui, aide le processeur à identifier avec précision les éléments ou les personnes dans les téléphones, et prend en charge le sens de la profondeur pour la reconnaissance du visage.

Le 9810 est également une puce octa-core, avec quatre cœurs A55 pour l'efficacité électrique et quatre conceptions de processeur personnalisées pour les performances.Samsung dit ces nouveaux cœurs, qui peuvent fonctionner jusqu'à 2.9 GHz, ont un pipeline plus large et une mémoire de cache optimisée, leur donnant deux fois les performances à noyau unique et 40% de performances multi-cœurs par rapport à son prédécesseur, 8895 de l'année dernière.(Les repères publiés montrent des améliorations dans le monde réel, mais pas autant que ce que prétend; je reste sceptique à l'égard de tous les repères mobiles à ce stade.)

Les autres fonctionnalités incluent les graphiques Mali-G72 MP18, la prise en charge de jusqu'à 3840 écrans par 2400 et des écrans 4096 par 2160, un processeur de signal à double image (ISP) et une prise en charge de la capture 4K à 120 images par seconde.Le 9810 dispose également d'un modem de catégorie 18 avec une agrégation de transporteurs et 4 x 4 MIMO pour la liaison descendante (2 CA pour la liaison montante), avec un maximum 1.2 Gbps de vitesse de liaison descendante et 200 MBS Téléchargements.Sur le papier, cela correspond aux modems de catégorie 18 que Qualcomm et Huawei ont dans leurs puces top actuelles.Comme le Snapdragon 845, il est fabriqué sur le processus FINFET de la deuxième génération de Samsung.

Médiatiser

Médiatiser a été plus un joueur dans les téléphones de milieu de gamme et en dessous, et le mois dernier a introduit une nouvelle puce appelée Helio P60 visant le marché "nouveau premium" - un téléphone de marché dans la gamme de 200 $ à 400 $ qui offrent tous lesCaractéristiques de base des téléphones haut de gamme.Le premier téléphone a annoncé que cela utilisera cette puce est l'Oppo R15.

Le meilleur processeur de l'entreprise, annoncé l'année dernière, est l'hélio X30, qui est un processeur décaré.Cela comprend deux cœurs CPU BRAS Cortex-A73 fonctionnant jusqu'à 2.5 GHz, quatre cœurs Cortex-A53 fonctionnant jusqu'à 2.2 GHz et quatre noyaux A35 qui peuvent fonctionner jusqu'à 1.9 GHz, ainsi que les graphiques PowerVR Series 7XT plus d'Imagination à 800 GHz et un modem LTE Catégorie 10 capable d'une agrégation de 3 porteurs sur la liaison descendante.C'est une puce intéressante, produite sur le processus 10 nm de TSMC, et pousse l'idée que plus de cœurs peuvent être plus flexibles.Parmi les téléphones annoncés que l'utilisation est le Meizu Pro 7 Plus avec deux écrans, et le Vernee Apollo 2 (caméra frontale 8MP, caméras arrière 16MP + 13MP).

L'année dernière, Médiatiser a annoncé deux processeurs intermédiaires, les Helio P23 et P30, destinés aux marchés mondiaux et en Chine spécifiquement, chacun avec huit cœurs Cortex-A53 fonctionnant à 2 à 2.Graphiques 53 GHz et Mali G71 MP2.Ce sont les puces que le P60 est conçue pour remplacer, et offrir plus d'énergie et activer une série de nouvelles fonctionnalités.

Le P60 offre plus de performances et est un retour au grand.Little Configuration Bras et Médiatiser poussé les années précédentes, combinant quatre des BRAS plus puissants Cortex-A73 jusqu'à 2.0 GHz avec quatre des cœurs Cortex-A53 les plus efficaces, également à 2.0 GHz.Ceux-ci sont rejoints par un GPU BRAS Mali G72 NMP3 à 800 MHz, et sont tous contrôlés par la quatrième version de la technologie CorePilot de Mediatek pour la planification où les tâches fonctionnent.Par rapport aux P23 et P30, Médiatiser affirme que le P60 offre une amélioration des performances de 70% dans les opérations CPU et GPU.

Mediatek aussi monte dans le train IA, le P60, y compris sa plate-forme de neuropilote, pour l'accélération du matériel du réseau neuronal.Cela prend en charge Google Android Neural Network (NN) et les cadres d'IA communs, y compris Tensorflow, Tensorflow Lite, Caffe et Caffe 2.Il s'agit effectivement d'un processeur de signal numérique spécialisé capable de 280 GMAC (milliards d'opérations multipliées par seconde).Il est conçu pour être utilisé pour des choses comme la reconnaissance faciale pour déverrouiller un téléphone (quelque chose que nous avons vu dans les téléphones haut de gamme mais pas les téléphones de milieu de gamme jusqu'à présent), et la reconnaissance d'objets, même dans les vidéos, à 60 images par seconde.

De plus, le P60 a un certain nombre de nouvelles fonctionnalités d'image, dont trois processeurs de capteurs d'image qui peuvent prendre en charge une configuration à double caméra de 16 et 20 MP de capteurs ou une seule caméra jusqu'à 32 MP.(Je n'ai pas encore vu de téléphone en production avec un capteur de caméra avec autant de mégapixels mais ils viennent.) Ces capteurs ajoutent des caractéristiques de réduction du bruit, ainsi qu'un bokeh en temps réel (le flou de l'arrière-plan utilisé dans les modes de portrait).

La puce comprend un modem qui prend en charge les téléchargements de catégorie 7 (jusqu'à 300 Mbps) et les téléchargements de catégorie 13 (jusqu'à 150 Mbps avec 2 agrégations de transporteur).Il est fabriqué sur le processus FINFET de 12 nm de TSMC, ce qui, selon la société.

Spreadtrum

SpreadTrum, qui fabrique des modems principalement vendus sur le marché chinois, a annoncé un partenariat avec Intel qui utilisera le modem 5G d'Intel et les processeurs compatibles BRAS.C'est encore dans quelques années, donc les détails ne sont pas encore disponibles.

Notez que même si SpreadTrum n'est pas très visible aux États-Unis, il suit uniquement Qualcomm et Mediatek sur le marché marchand pour les processeurs d'application.Il vend principalement des produits avec des processeurs BRAS et son propre modem 4G, mais a un accord avec et appartient à des minorités par Intel.Cela a abouti à une puce avec des processeurs Intel et le modem de SpreadTrum (l'opposé de la nouvelle annonce).

BRAS

Bien sûr, ce ne sont pas seulement les fabricants de puces qui voient l'IA comme la prochaine grande vague, et les entreprises qui font de l'IP ont également fait un grand coup dans ce domaine.

BRAS, le plus réussi des fabricants IP, a annoncé une suite d'IP pour l'apprentissage automatique le mois dernier, y compris le matériel et les logiciels, et a poussé cela au Mobile World Congress.

Surnommé Project Trillium, cela comprend les conceptions de processeurs (IP) pour l'apprentissage automatique (ML) et la détection d'objets (OD), ainsi qu'une nouvelle bibliothèque de logiciels.

Le processeur ML est conçu pour s'asseoir dans un processeur d'applications et s'exécuter à côté du CPU, du GPU et du noyau d'affichage.La bibliothèque de logiciels, connue sous le nom de Arm NN (Neuval Network), est conçue pour prendre en charge les cadres comme Tensorflow, Caffe et Android NN.Cela permet à ces applications d'exécuter le logiciel seul sur les processeurs existants qui ont des processeurs BRAS et des graphiques;Bien que bien sûr, il sera considérablement accéléré lorsqu'il est exécuté sur des processeurs qui incluent les cœurs ML.Les logiciels tiers fonctionneront également sur le noyau du processeur.BRAS dit que le noyau ML a été conçu à partir de zéro spécifiquement pour exécuter des réseaux de neurones.Il peut exécuter des applications 8 et 16 bits, bien que la tendance soit de se concentrer sur 8 bits pour la simplicité.

Le processeur OD est conçu pour s'asseoir à côté d'un processeur de signalisation d'image (ISP), afin de fournir une détection d'objets à faible puissance, en particulier pour des applications telles que la détection du visage et le mouvement de suivi.Il s'agit d'un bloc de matériel dédié conçu pour être utilisé avec de nouvelles technologies de capteur telles que les caméras stéréoscopiques.

BRAS a déclaré que la nouvelle propriété intellectuelle serait disponible pour un aperçu du développeur en avril et serait généralement disponible plus tard cette année, mais qu'il s'agit d'un cycle de temps typique, il est peu probable que les nouveaux cœurs de processeurs apparaissent dans les puces jusqu'en 2019 ou plus tard.Bien sûr, le logiciel, qui fonctionne sur les noyaux existants, pourrait être déployé beaucoup plus tôt.

BRAS a également poussé de nouvelles solutions pour l'Internet des objets, y compris une nouvelle solution SIM appelée Kigen, conçue pour être construite à l'intérieur des SOC pour des appareils de faible puissance afin de remplacer les cartes SIM physiques d'aujourd'hui.

Technologies d'imagination

L'imagination, connue pour ses graphiques PowerVR, a annoncé son IP de réseau neuronal l'automne dernier, l'accélération du réseau neuronal PowerVR 2NX (NNA).Il s'agit d'une architecture flexible avec un à huit cœurs, dont chacune peut avoir 256 unités à accumulation multiplay à 8 bits (MAC).L'imagination a dit qu'elle pouvait fonctionner plus de 3.2 billions d'opérations par seconde.

CEVA

D'autres fournisseurs IP se mettent également sur le marché.CEVA, connu pour ses cœurs DSP, vient d'annoncer NeuPro, une famille de noyaux de processeur d'IA conçus pour les appareils Edge.Ceux-ci s'appuient sur les processeurs que l'entreprise a vendus dans la zone de vision informatique et utilisent le cadre CDNN pour une variété de processus d'IA."Cela fonctionnera avec les cadres d'apprentissage automatique communs et les convertira en exécution sur des processeurs mobiles pour l'inférence.L'entreprise prévoit des processeurs allant de 2 à 12.5 Teraops par seconde (sommets) conçus pour les produits de la surveillance, de surveillance et ADAS (pour les véhicules autonomes).CEVA a déclaré qu'un client automobile majeur prévoyait d'activer 100 sommets de performances en utilisant moins de 10 watts de puissance.Les licences commenceront au second semestre de cette année.

CEVA a également annoncé sa plate-forme Pentag de DSPS pour les modems de bande de base 5G.La société affirme que ses DSP actuels représentent 40% des combinés du monde, couvrant environ 900 millions de téléphones par an, et dans les modems d'Intel, Samsung et Spreptrum.La nouvelle plate-forme a plus d'IA, utilisée en particulier pour "l'adaptation des liens."Dans le monde 5G, les combinés peuvent avoir plusieurs liens vers une station de base, et CEVA dit que son matériel et ses logiciels aident à déterminer le meilleur lien toutes les quelques millisecondes.Cela peut économiser beaucoup d'énergie par rapport à l'utilisation du logiciel seul.Ce n'est pas un DSP à usage général ou une puce de réseau neuronal, mais plutôt une conçue spécifiquement pour les communications.Il vient d'être annoncé et devrait être disponible au troisième trimestre.

CEVA fait également un grand effort pour les DSP sur le marché de la station de base 5G, et a déclaré que jusqu'à 50% de la nouvelle infrastructure de radio 5G utilisera l'IP DSP de l'entreprise, y compris les systèmes de Nokia et ZTE.

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