¿Cuál es el nivel del chip Tensor de desarrollo propio de Google? Filosofía dura

Compatible con el sistema Android inclusivo, crea un teléfono inteligente Android que florece en abundancia. Pero con respecto al título del Rey de las Máquinas, todos tienen sus propias respuestas en sus corazones.

CNN (Cable News Network) le dio al Pixel 6 Pro el título de "Actualmente el mejor teléfono con Android", diciendo que tiene una cámara excelente, un sistema fluido y una apariencia única.

Además del sistema Android 12, el primer chip de desarrollo propio de Google, Tensor, ha creado estas funciones. Esta combinación de hardware y software ha hecho de Pixel, el Pixel más competitivo y llamativo, no uno de ellos.

Antes de que se presentara el Pixel, las perlas con los chips de la serie A de desarrollo propio de Apple estaban en la parte delantera, y Tensor también tenía la etiqueta "Boom Field". Parece que Google también creará un SoC de desarrollo propio que es digno de historia.

Solo con el envío de Pixel, la arquitectura y el rendimiento de Tensor también se han deconstruido por completo, pero su rendimiento y consumo de energía no son suficientes para ser considerados "maduros". Sin embargo, en la selección de algunos módulos funcionales, es bastante ingenioso el "diseño" de Google.

¿Es autoaprendizaje o "reforma mágica"?

La industria de los semiconductores en el siglo XXI no es como la controversia de cien escuelas de pensamiento en la década de 1980, es más como un mundo en tres partes entre unos pocos grandes oligarcas.

El equipo de Google Silicon ha estado invirtiendo en Tensor durante tres o cuatro años , pero para un procesador SoC para teléfonos inteligentes, no hay una acumulación técnica profunda. Es un sueño "debutar es el pico".

Apple vecina ha invertido en la industria de chips durante casi 30 años. Aquarius y PowerPC perdieron terreno. Finalmente, lanzaron chips A4 de desarrollo propio en 2010, y finalmente lograron un gran éxito en A7, dejando atrás a varios oponentes. Posición del cuerpo.

El equipo de Google Silicon no tenía experiencia previa en el diseño y fabricación de chips SoC complejos. Los trabajos anteriores fueron más del chip de procesamiento de imágenes PVC de Pixel 2, Pixel 3, Pixel 3 y los posteriores chips de seguridad Titan M.

Tensor es el primer "trabajo" del equipo de Google Silicon.

Phil Carmack, vicepresidente del equipo de Google Silicon, dijo con franqueza en una entrevista con Ars Technica : "Aunque somos un equipo que es nuevo en el campo de SoC, sabemos cómo construir un chip profesional. Tenemos una ruta de implementación muy confiable . "

Por lo tanto, algunos tensores similares a Cheng Yaojin son de desarrollo propio, lo que ha atraído una atención considerable. Después del lanzamiento del Pixel 6 Pro, Anandtech llevó a cabo una deconstrucción y un análisis exhaustivos de Tesnor.

En pocas palabras, las reglas de nomenclatura de Tensor y Samsung Exynos son relativamente cercanas, y hace unos años, se informó que Samsung Semiconductor había comenzado a brindar servicios para chips "semi-personalizados".

ETNews incluso declaró en su informe de agosto que Samsung proporcionará tecnología y funciones personalizadas de acuerdo con las necesidades del cliente, e incluso puede participar en la etapa de diseño de chips.

Aunque los chips Exynos de Samsung no son tan buenos como Qualcomm y MediaTek en los últimos años, Samsung ya no es un simple fabricante de chips en términos de función, y el patrón se ha abierto.

Además de la información de fondo, Tensor y Exynos usan la misma arquitectura de CPU y GPU, y los grandes módulos funcionales como administración de energía, IO, controlador de almacenamiento, etc. son todos iguales. Sin embargo, hay una sombra de "personalización" en el diseño de los grandes módulos funcionales del SoC. Tensor es muy diferente de Exynos.

Para decirlo sin rodeos, Tensor es un cliente del servicio de chips "semi-personalizado" de Samsung, Google proporciona el tema de diseño y Samsung es responsable de la construcción y producción (aquí hay un presagio).

Estrictamente hablando, Tensor debe ser un chip "personalizado", no creado de 0 a 1, sino de 1 a 2 o de 1 a 3.

Esto también básicamente resolvió un misterio de la experiencia de vida de Tensor, pero esto no niega la inversión del equipo de Google Silicon. Después de todo, el chip no es una obra de arte.

¿Cuál es el nivel de Google Tensor?

Si puede resumirlo en una oración, la CPU de Google Tensor es probablemente A12 (que es arrastrada hacia abajo por el núcleo medio), la GPU es más fuerte que Qualcomm Snapdragon 888+ (pero el consumo de energía es extremadamente alto) y el rendimiento de la IA no tiene precedentes. (3 veces 888+).

La CPU de Tensor no eligió la arquitectura principal 1 + 3 + 4, sino que eligió la arquitectura 2 + 2 + 4, dos núcleos grandes X1, dos núcleos grandes (medianos) A76 y cuatro núcleos pequeños A55.

Específicamente, la frecuencia de 2.8GHz del núcleo X1 de Tensor es más baja que Exynos 2100 y Qualcomm Snapdragon 888 (888+), y en comparación con Exynos 2100, Google diseñó una caché L2 de 1 MB, que es igual a Snapdragon 888. Más que Exynos 2100.

Los dos X1 de frecuencia reducida son incomparables en rendimiento, y la selección de frecuencia más baja también permite que Tensor funcione con cargas elevadas durante mucho tiempo sin reducción de frecuencia.

Cuando se trataba del núcleo grande (mediano), Tensor no eligió el núcleo Cortex-A78 actualizado y usó Cortex-A76 a su lado. A76 es en realidad la arquitectura central de hace dos años. Apareció por primera vez en el Qualcomm Snapdragon 855, pero ahora aparece principalmente en la serie Snapdragon 7 (aquí hay otro presagio).

El núcleo pequeño usa Cortex A55 con una frecuencia de 1.8GHz, que es estándar para chips de alta gama. Y Google también se equipó con el doble de caché L2 de Exynos 2100, que llegó a 128KB, nuevamente en línea con Snapdragon 888.

Similar al A76 de núcleo grande, el A55 de núcleo pequeño también tiene un "misterio". Tensor une la caché L3 a la frecuencia del núcleo A55, que es diferente de la frecuencia de caché L3 dedicada del Exynos 2100, lo que provocará latencia y consumo de energía problemas (más un presagio más).

En la GPU, Tensor está equipado con Mali-G78 MP20, que es casi el techo de la versión pública de G78. La frecuencia L2 se lleva directamente a los frenéticos 996 MHz. En comparación con el Exynos MP14, ha aumentado el número de núcleos en 42% y también aumentó la frecuencia. Es decir, cambiar el consumo de energía por un rendimiento extremo.

El rendimiento real del Tensor diseñado de esta manera es en realidad un poco sesgado. La existencia de 2 núcleos grandes hace que su rendimiento de un solo núcleo sea suficiente, pero la existencia de A76 reduce el rendimiento de múltiples núcleos de Tensor en su conjunto.

Sin embargo, lo más fatal de Tensor es su alta latencia de memoria, incluso inferior a Exynos 2100. Mientras la CPU espera la memoria, se ilumina y se calienta constantemente. En una ronda de pruebas, Anandtech declaró que Tensor tomó más tiempo y tuvo puntajes más bajos que Snapdragon 888, pero consumió más energía (13.8% más).

Entre las CPU, solo hay dos núcleos X1 que son llamativos, y el A76 de bajo consumo y el A55 unidos al L3 eventualmente conducen al calentamiento del Tensor y la eficiencia operativa lenta.

La GPU es como un análisis teórico. Tiene alta energía y alto consumo, y su potencia máxima se acumula directamente hasta 8 ~ 10W. Sin embargo, Pixel 6 y 6 Pro no han utilizado el disipador de calor VC u otros métodos de disipación de calor del Qualcomm actual. Teléfono Android SoC. El nivel de disipación de calor es "más como un iPhone. No es Android". La acumulación de calor es severa y solo se puede reducir la frecuencia. Antes de completar una ronda de pruebas, Pixel comenzó a reducir la frecuencia.

En cuanto a la GPU que se apresura al nivel de potencia de 8 ~ 10W, solo la he visto en algunos teléfonos de juegos de deportes electrónicos Snapdragon 888. Debe saber que tienen un sistema de enfriamiento activo a nivel de PC y una fuente de alimentación externa.

Decir que hay algunos lamentos en el diseño de CPU y GPU, luego en la configuración de ISP (procesador de imagen) y TPU (motor de aprendizaje automático), Google ha ejercido a fondo sus ventajas.

El ISP integra Exynos y los chips de imágenes personalizados de Google. La parte de Exynos es responsable de la recopilación y el preprocesamiento de imágenes, mientras que la parte personalizada de Google es responsable del "cálculo", que se refleja en el producto Pixel 6 Pro, que es el video HDR Net. , desenfoque dinámico, codificación de caracteres, etc. funciones.

Y la TPU integrada de Tensor es la razón del nombre de Tensor. Utiliza la última arquitectura de procesamiento de aprendizaje automático y está optimizada para el sistema Android 12. Sin embargo, al igual que los módulos de aprendizaje automático y de inteligencia artificial de otros chips, las características que se pueden expresar directamente todavía son relativamente "vagos".

Las funciones más intuitivas de Pixel 6, 6 Pro son el sistema, la animación fluida y el reconocimiento rápido de voz e imagen. En cuanto al rendimiento de este TPU en Tensor, en las puntuaciones de ejecución de algunos modelos, también supera a los populares SoC convencionales (incluidos Qualcomm Snapdragon 888 y Exynos 2100).

Además, Google no ha anunciado oficialmente el SDK de este TPU a los desarrolladores, por lo que el poderoso TPU integrado en Tensor sigue siendo exclusivo de Google, quedando temporalmente por detrás de la ecología de desarrollo de los chips de la serie A de Apple.

¿Por qué Google Tensor está diseñado así?

Al deconstruir Tensor, dejé algunos presagios: uno es la producción de Samsung, el otro es la elección del núcleo de la CPU A76 y el tercero es el diseño del núcleo A55.

De hecho, todavía hay muchas preguntas sobre las opciones de diseño de Tensor, como la elección de la arquitectura 2 + 2 + 4, la intención original de Tensor, etc.

"Para Google, queremos aplicar la IA a todos los aspectos de nuestras vidas", dijo Monika Gupta, directora senior del equipo de Google Silicon. La IA está diseñada de acuerdo con nuestras preferencias ".

"No queremos producir teléfonos inteligentes en el sentido tradicional". Google quiere dispositivos con un poder de procesamiento de inteligencia artificial y aprendizaje automático mucho mayor, pero los procesadores en el mercado no satisfacen las necesidades de Google. Google elige chips de desarrollo propio para AI. La intención original .

Esta es también la razón por la que vemos una TPU suficientemente potente en Tensor. El nombre más utilizado en el departamento de IA de Google es "Tensor", y el nombre Tensor es bastante obvio. Además, la palabra Tensor en sí es muy de Google y tiene una cultura de ingeniería.

"El código de aprendizaje automático de Pixel 6 aún se puede ejecutar en el antiguo Pixel, pero la eficiencia es un poco peor". El rendimiento único de la IA en Tensor no es una "charla vacía", agregó Monica. "Google ha puesto el último y mejor departamento de I + D Hay buenos resultados en Pixel 6, 6 Pro ".

"Todo es coherente con el propósito que desea lograr". Este propósito es la eficiencia. Google cree que la eficiencia de dos núcleos súper grandes que se ejecutan a una carga media es mucho mayor que la de un núcleo grande, y el índice de eficiencia energética también es mayor .

Phil Carmack, vicepresidente del equipo de Google Silicon, también dio un ejemplo: "Enciende la cámara, además de todo lo que ves, la CPU, GPU, ISP y TPU dentro del SoC se ejecutan, calculan y complican constantemente La escena de "implicará muchos cálculos de la máquina". En este momento, se entregan dos procesadores X1, y es más fácil de hacer.

"Si necesita una velocidad de respuesta más flexible, alta eficiencia y alto rendimiento para lograr sus objetivos, los dos equipos X1 son mejores que los actuales equipos centrales supergrandes".

En cuanto a la elección del gran núcleo del A76 de 5nm en lugar del A78 actualizado, no apareció en esta entrevista. Por lo tanto, solo podemos adivinar las intenciones de Google. Probablemente haya tantas situaciones.

Primero, Google cree que el rendimiento del A76 bajo el proceso de 5nm es un 20% más alto que el del A76 de 7nm de hace unos años, lo que es suficiente para hacer frente a una carga ligera, y cuanto mayor sea, se entregará. al doble X1.

El segundo es que Google tiene una gran experiencia en el ajuste del núcleo A76, que es más propicio para reutilizar directamente el aprendizaje automático previamente en Pixel sin readaptar la llamada.

En tercer lugar, cuando Google y Samsung cooperaron para diseñar SoC, porque el A78 era demasiado nuevo, Samsung no pudo proporcionar el núcleo A78 por el momento, y Google se retiró al A76.

Independientemente de las consideraciones, la primera generación de Tensor todavía le dio a Google un poco de mordisco en la selección de CPU y GPU. Con la programación actual de Android 12, la arquitectura 2 + 2 + 4 todavía tiene una cierta brecha con las expectativas de Google.

¿Por qué Google está fabricando núcleos?

El director ejecutivo de Google, Sundar Pichai, calificó al chip Tensor como "la mayor innovación en el campo de los píxeles hasta ahora".

Para Pixel, incluso si Tensor está a un lado, Pixel 6, 6 Pro siguen siendo productos que Pixel abre un nuevo capítulo, volviendo al hardware convencional, el nuevo Android 12 y suficiente diseño de Google.

El Tensor "autodesarrollado" no ha superado a la actual generación de procesadores, pero bajo el diseño de Google, busca resolver el problema a su manera y presenta un teléfono móvil poco convencional.

Aunque los Pixel 6 y 6 Pro con Android 12 aún no se han desempeñado como deberían, las funciones de inteligencia artificial y aprendizaje automático enfatizadas por Google no son temporalmente tan poderosas como se imaginaba. Sin embargo, es solo cuestión de tiempo antes de que Google, una importante empresa de inteligencia artificial y aprendizaje automático, comprenda a fondo Tensor.

Como dijo Carmack, el equipo de Google Silicon, bajo una arquitectura de procesador unificada, hay demasiados productos tradicionales en el mercado. La serie Pixel de Google quiere ser pan comido. Es una buena opción elegir diferentes estrategias.

No solo Google, los fabricantes de teléfonos móviles se han convertido en una tendencia en el núcleo de fabricación propia, como el vivo V1, el surgimiento de Xiaomi, en esencia, más cerca de Tensor, es un producto único y distintivo.

Y quiero tener suficientes derechos de personalización para el producto, en lugar de ajustar constantemente la forma del producto con la arquitectura de procesador convencional en el mercado, al igual que el buque insignia de Android de este año tiene el contexto interno de disipación de calor.

En este sentido, Tensor, cuyo rendimiento absoluto no está en el primer escalón, es en realidad un éxito para Google. No se ha visto envuelto por la marea del mercado. El diseño de inteligencia artificial y aprendizaje automático de Tensor ha hecho que la serie Pixel sea la más sólida de Google. Imprint .

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