Qual é o nível do chip de desenvolvimento próprio do Google Tensor? Hard Philosophy

Compatível com o sistema Android inclusivo, ele cria um smartphone Android que floresce em abundância. Mas com relação ao título de Rei das Máquinas, cada um tem suas próprias respostas em seus corações.

A CNN (Cable News Network) deu ao Pixel 6 Pro o título de "Atualmente o melhor Android Phone", dizendo que ele tem uma câmera excelente, um sistema suave e uma aparência única.

Além do sistema Android 12, o primeiro chip desenvolvido pelo Google, o Tensor, criou esses recursos. Essa combinação de hardware e software tornou o Pixel, o Pixel mais competitivo e chamativo, não um deles.

Antes de o Pixel ser revelado, as pérolas com os chips da série A desenvolvidos pela Apple estavam na frente, e o Tensor também era rotulado como "Boom Field". Parece que o Google também criará um SoC desenvolvido pela própria Apple digno de história.

Apenas com o lançamento do Pixel, a arquitetura e o desempenho do Tensor também foram completamente desconstruídos, mas seu desempenho e consumo de energia não são suficientes para serem considerados "maduros". No entanto, na seleção de alguns módulos funcionais, é bastante a engenhosidade do "design" do Google.

É auto-estudo ou "reforma mágica"

A indústria de semicondutores no século 21 não é como a controvérsia de uma centena de escolas de pensamento na década de 1980, é mais como um mundo de três partes entre alguns grandes oligarcas.

A equipe do Google Silicon investe na Tensor há três a quatro anos , mas para um SoC de processador para smartphones, não há um acúmulo técnico profundo. É um sonho "estrear é o pico".

A vizinha Apple investe na indústria de chips há quase 30 anos. Aquarius e PowerPC perderam terreno. Finalmente, eles lançaram chips A4 de auto-desenvolvimento em 2010 e, finalmente, fizeram um grande sucesso no A7, deixando vários oponentes para trás. Posição corporal.

A equipe do Google Silicon não tinha experiência anterior no design e fabricação de chips SoC complexos. Os trabalhos anteriores foram mais sobre o chip de processamento de imagem PVC do Pixel 2, Pixel 3, Pixel 3 e subsequentes chips de segurança Titan M.

Tensor é o primeiro "trabalho" da equipe do Google Silicon.

Phil Carmack, vice-presidente da equipe do Google Silicon, disse francamente em uma entrevista à Ars Technica : "Embora sejamos uma equipe nova no campo de SoC, sabemos como construir um chip profissional. Temos um caminho de implementação muito confiável . "

Portanto, alguns tensores semelhantes a Cheng Yaojin são autodesenvolvidos, o que atraiu considerável atenção. Depois que o Pixel 6 Pro foi lançado, a Anandtech conduziu uma completa desconstrução e análise do Tesnor.

Para simplificar, as regras de nomenclatura do Tensor e do Samsung Exynos são relativamente próximas e, alguns anos atrás, foi relatado que a Samsung Semiconductor havia começado a fornecer serviços para chips "semipersonalizados".

A ETNews chegou a declarar em seu relatório de agosto que a Samsung fornecerá tecnologia e funções personalizadas de acordo com as necessidades do cliente, e pode até mesmo estar envolvida na fase de design do chip.

Embora os chips Exynos da Samsung não sejam tão bons quanto Qualcomm e MediaTek nos últimos anos, a Samsung não é mais um fabricante de chips simples em termos de função, e o padrão se abriu.

Além das informações básicas, o Tensor e o Exynos usam a mesma arquitetura de CPU e GPU, e os grandes módulos funcionais, como gerenciamento de energia, IO, controlador de armazenamento, etc. são todos iguais. No entanto, há uma sombra de "personalização" no design dos grandes módulos funcionais do SoC. O Tensor é muito diferente do Exynos.

Para ser franco, a Tensor é cliente do serviço de chip "semipersonalizado" da Samsung, o Google fornece o tema do design e a Samsung é responsável pela construção e produção (aqui está um prenúncio).

A rigor, o Tensor deve ser um chip "customizado", não criado de 0 a 1, mas de 1 a 2, ou de 1 a 3.

Isso também resolveu basicamente um mistério da experiência de vida do Tensor, mas isso não nega o investimento da equipe do Google Silicon. Afinal, o chip não é uma obra de arte.

Qual é o nível do Google Tensor?

Se você puder resumir em uma frase, a CPU do Google Tensor é provavelmente A12 (que é arrastada para baixo pelo mid-core), a GPU é mais forte que o Qualcomm Snapdragon 888+ (mas o consumo de energia é extremamente alto) e o desempenho de IA é sem precedentes (3 vezes 888+).

A CPU do Tensor não escolheu a arquitetura principal 1 + 3 + 4, mas escolheu a arquitetura 2 + 2 + 4, dois núcleos grandes X1, dois núcleos grandes (médios) A76 e quatro núcleos pequenos A55.

Especificamente, a frequência do núcleo X1 do Tensor de 2,8 GHz é menor do que Exynos 2100 e Qualcomm Snapdragon 888 (888+) e, em comparação com Exynos 2100, o Google projetou um cache L2 de 1 MB, que é igual ao Snapdragon 888. Mais do que Exynos 2100.

Os dois X1s com redução de frequência são incomparáveis ​​em desempenho, e a seleção de frequência mais baixa também permite que o Tensor execute altas cargas por um longo tempo sem redução de frequência.

No que diz respeito ao núcleo grande (médio), a Tensor não escolheu o núcleo Cortex-A78 atualizado e usou o Cortex-A76 próximo a ele. O A76 é na verdade a arquitetura central de dois anos atrás. Ele apareceu pela primeira vez no Qualcomm Snapdragon 855, mas agora aparece principalmente na série Snapdragon 7 (aqui está outro prenúncio).

O pequeno núcleo usa Cortex A55 com uma frequência de 1,8 GHz, que é padrão para chips de ponta. E o Google também equipou com o dobro do cache L2 do Exynos 2100, que chegou a 128 KB, novamente em linha com o Snapdragon 888.

Semelhante ao grande núcleo A76, o pequeno núcleo A55 também tem um "mistério". O tensor liga o cache L3 à frequência do núcleo A55, que é diferente da frequência do cache L3 dedicado do Exynos 2100, que causará latência e consumo de energia problemas (mais um Prenúncio).

Na GPU, o Tensor está equipado com Mali-G78 MP20, que é quase o limite da versão pública do G78. A frequência L2 é diretamente puxada para os frenéticos 996 MHz. Em comparação com o Exynos MP14, aumentou o número de núcleos em 42% e também aumentou a frequência., Ou seja, para trocar o consumo de energia por desempenho extremo.

O desempenho real do Tensor projetado desta forma é um pouco tendencioso. A existência de 2 núcleos grandes torna o desempenho de núcleo único suficiente, mas a existência do A76 prejudica o desempenho de vários núcleos do Tensor como um todo.

No entanto, a coisa mais fatal sobre o Tensor é sua alta latência de memória, ainda inferior ao Exynos 2100. Enquanto a CPU espera pela memória, ela está constantemente brilhando e aquecendo. Em uma rodada de testes, a Anandtech afirmou que o Tensor demorou mais e teve pontuações mais baixas do que o Snapdragon 888, mas consumiu mais energia (13,8% a mais).

Entre as CPUs, há apenas dois núcleos X1 que chamam a atenção, e o A76 com eficiência energética e o A55 vinculado ao L3 eventualmente levam ao aquecimento do Tensor e baixa eficiência operacional.

A GPU é como uma análise teórica. Tem alta energia e alto consumo, e sua potência de pico é acumulada diretamente até 8 ~ 10 W. No entanto, o Pixel 6 e 6 Pro não usaram o dissipador de calor VC ou outros métodos de dissipação de calor da Qualcomm atual Telefone SoC Android. O nível de dissipação de calor é "mais parecido com um iPhone. Não é Android". O aumento de calor é severo e só pode ser reduzido na frequência. Antes de completar uma rodada de testes, o Pixel começou a reduzir a frequência.

Quanto à GPU atingindo o nível de potência de 8 ~ 10 W, eu só vi isso em alguns telefones para jogos eletrônicos Snapdragon 888. Você deve saber que eles têm um sistema de resfriamento ativo no nível do PC e uma fonte de alimentação externa.

Para dizer que existem alguns arrependimentos no design de CPU e GPU, então na configuração do ISP (processador de imagem) e TPU (mecanismo de aprendizagem de máquina), o Google exerceu exaustivamente suas vantagens.

O ISP integra o Exynos e os chips de imagem personalizados do Google. A parte Exynos é responsável pela coleta e pré-processamento das imagens, enquanto a parte personalizada do Google é responsável pelo "cálculo", que se reflete no produto Pixel 6 Pro, que é o vídeo HDR Net , funções dinâmicas de desfoque, manipulação de caracteres, etc.

E a TPU integrada do Tensor é a razão do nome do Tensor. Ele usa a arquitetura de processamento de aprendizado de máquina mais recente e é otimizado para o sistema Android 12. No entanto, como o aprendizado de máquina e os módulos de IA de outros chips, os recursos podem ser expressos diretamente ainda são relativamente "vagos".

Os recursos mais intuitivos do Pixel 6, 6 Pro são o sistema, a animação suave e o reconhecimento rápido de voz e imagem. Quanto ao desempenho desta TPU no Tensor, nas pontuações de execução de alguns modelos, ela também supera os SoCs populares (incluindo Qualcomm Snapdragon 888 e Exynos 2100).

Além disso, o Google não anunciou oficialmente o SDK desta TPU para os desenvolvedores, então a poderosa TPU construída no Tensor ainda é exclusiva do Google, ficando temporariamente para trás em relação à ecologia de desenvolvimento dos chips da série A da Apple.

Por que o Google Tensor foi projetado assim?

Ao desconstruir o Tensor, deixei alguns prenúncios: Um é a produção da Samsung, o outro é a escolha do núcleo do CPU A76 e o ​​terceiro é o design do núcleo A55.

Na verdade, ainda existem muitas questões sobre as opções de design do Tensor, como a escolha da arquitetura 2 + 2 + 4, a intenção original do Tensor e assim por diante.

"Para o Google, queremos aplicar a IA a todos os aspectos de nossas vidas", disse Monika Gupta, diretora sênior da equipe do Google Silicon. A IA é projetada de acordo com nossas preferências ”.

"Não queremos produzir smartphones no sentido tradicional." O Google quer dispositivos com um poder de processamento muito maior de IA e aprendizado de máquina, mas os processadores no mercado não atendem às necessidades do Google. O Google escolhe chips de desenvolvimento próprio para mais AI. A intenção original .

Esse também é o motivo pelo qual vemos uma TPU suficientemente poderosa no Tensor. O nome mais comumente usado no departamento de IA do Google é "Tensor", e o nome Tensor é bastante óbvio. Além disso, a palavra Tensor em si é muito Google e tem uma cultura de engenheiro.

"O código de aprendizado de máquina do Pixel 6 ainda pode ser executado no antigo Pixel, mas a eficiência é um pouco pior." O desempenho exclusivo da IA ​​no Tensor não é "conversa fiada", acrescentou Monica, "o Google colocou o melhor e mais recente departamento de P&D Resultados fortes estão presentes no Pixel 6, 6 Pro. "

"Tudo é consistente com o objetivo que você deseja alcançar." Esse objetivo é a eficiência. O Google acredita que a eficiência de dois núcleos supergrandes em execução em carga média é muito maior do que a de um núcleo grande e a taxa de eficiência energética também é maior .

Phil Carmack, o vice-presidente da equipe do Google Silicon, também deu um exemplo: "Ligue a câmera, além de tudo que você vê, a CPU, GPU, ISP e TPU dentro do SoC estão constantemente em execução, cálculos e complicados A cena de ”envolverá muitos cálculos de máquina”. Neste momento, dois processadores X1 são entregues e é mais fácil de fazer.

"Se você precisa de velocidade de resposta mais flexível, alta eficiência e alto desempenho para atingir seus objetivos, os dois equipamentos X1 são melhores do que os atuais equipamentos de núcleo supergrande."

Quanto à escolha do big core do A76 de 5nm em vez do A78 atualizado, ela não apareceu nesta entrevista, portanto, só podemos adivinhar as intenções do Google. Provavelmente existem várias situações.

Em primeiro lugar, o Google acredita que o desempenho do A76 sob o processo de 5 nm é 20% superior ao do A76 de 7 nm há alguns anos, o que é suficiente para lidar com uma carga leve, e quanto maior for, será entregue para o duplo X1.

A segunda é que o Google tem uma vasta experiência no ajuste do núcleo A76, que é mais propício para reutilizar diretamente o aprendizado de máquina anterior no Pixel, sem readaptar a chamada.

Em terceiro lugar, quando o Google e a Samsung estavam cooperando para projetar o SoC, porque o A78 era muito novo, a Samsung não conseguiu fornecer o núcleo do A78 por enquanto, e o Google recuou para o A76.

Independentemente das considerações, a primeira geração do Tensor ainda deu ao Google uma mordida na seleção de CPU e GPU. Com a programação atual do Android 12, a arquitetura 2 + 2 + 4 ainda tem uma certa lacuna em relação às expectativas do Google.

Por que o Google está fazendo núcleos?

O CEO do Google, Sundar Pichai, chamou o chip Tensor de "a maior inovação no campo de pixels até agora".

Para Pixel, mesmo com Tensor de lado, Pixel 6, 6 Pro ainda são produtos que o Pixel abre um novo capítulo, voltando ao hardware mainstream, novo Android 12 e bastante design do Google.

O Tensor "autodesenvolvido" não ultrapassou a atual geração de processadores, mas sob o design do Google, ele busca resolver o problema à sua maneira e apresenta um telefone móvel não convencional.

Mesmo que o Pixel 6 e 6 Pro com Android 12 ainda não tenham funcionado como deveriam, a IA e as funções de aprendizado de máquina enfatizadas pelo Google não são temporariamente tão poderosas quanto se imaginava. No entanto, é apenas uma questão de tempo até que o Google, uma grande empresa de IA e aprendizado de máquina, entenda completamente o Tensor.

Como disse Carmack, equipe do Google Silicon, sob uma arquitetura de processador unificada, há muitos produtos tradicionais no mercado. A série Pixel do Google quer um pedaço de bolo. É uma boa escolha para escolher estratégias diferentes.

Não só o Google, os fabricantes de telefones celulares tornaram-se uma tendência no núcleo self-made, como vivo V1, Xiaomi's surgindo, em essência, mais perto do Tensor, é um produto único e distinto.

E eu quero ter direitos de personalização suficientes para o produto, em vez de ajustar constantemente a forma do produto com a arquitetura de processador principal do mercado, assim como o carro-chefe do Android deste ano, todo tem o contexto de dissipação de calor interno.

Nesse sentido, o Tensor, cujo desempenho absoluto não está no primeiro escalão, é na verdade um sucesso para o Google. Não foi engolfado pela maré do mercado. A inteligência artificial e o design de aprendizado de máquina do Tensor tornaram a série Pixel a mais forte do Google. Impressão .

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