Мобильный чип Google Tensor: прорыв или нет?
| | | |

Мобильный чип Google Tensor: прорыв или нет?

В 2021 году произошло знаковое событие — компания Google показала миру свой первый мобильный чип под названием Tensor. Первый блин не вышел комом — чип оказался интересным и конкурентоспособным решением. Разберемся, что демонстрирует Tensor и чем он лучше или хуже конкурентов. Предпосылки к созданию Смартфоны от компании Google появился не вчера — первая ласточка под…

В 2021 году произошло знаковое событие — компания Google показала миру свой первый мобильный чип под названием Tensor. Первый блин не вышел комом — чип оказался интересным и конкурентоспособным решением. Разберемся, что демонстрирует Tensor и чем он лучше или хуже конкурентов.

Предпосылки к созданию

Смартфоны от компании Google появился не вчера — первая ласточка под названием Nexus One «взлетела» в 2010 году и быстро обрела популярность. Последующие модели линейки Nexus лишь усиливали позиции «гуглофонов».

В 2016 году серия Nexus уступила место новой линейке Pixel. Модели Pixel и Pixel 2 произвели фурор и задрали планку качества мобильной фотографии до невиданных ранее высот.

В 2020 году вышла модель Pixel 5, которая была весьма неоднозначно встречена мобильным сообществом. Дело в том, что в «гуглофонах» всегда использовались топовые SoC от компании Qualcomm, но Pixel 5 внезапно нарушил эту славную традицию и базировался на средненьком во всех отношениях процессоре Snapdragon 765G, который уступал даже флагманским решениям 2018 года.

Происхождение и архитектура Tensor

Мысли о разработке собственной однокристальной системы в компании Google зародились несколько лет назад. Уже во времена первых моделей Pixel компания понимала, что за искусственным интеллектом (ИИ) и машинным обучением (МО) стоит будущее. Со слов Google, стандартные решения мобильных чипмейкеров не позволяли реализовать те задачи, которые хотела видеть компания в своих смартфонах.

Согласно собственным материалам Google, чип Tensor — это однокристальная система, которая была разработана компанией полностью самостоятельно. Однако авторитетные ресурсы типа Anandtech и Androidauthority утверждают, что Tensor появился на свет благодаря тесному сотрудничеству компании Samsung и Google. И действительно, Tensor подозрительно сильно похож на Exynos 2100, при прямом сопоставлении этих однокристальных систем обнаруживаются некоторые сходства.

SoCTensor GS101Exynos 2100
CPU2x Cortex-X1 2.80 ГГц, 2×1024 Кб pL2

2x Cortex-A76 2.25 ГГц, 2×256 Кб pL2

4x Cortex-A55 1.80 ГГц, 4×128 Кб pL2

4 МБ sL3

1x Cortex-X1 2.91 ГГц, 1×512 Кб pL2

3x Cortex-A78 2.81 ГГц, 3×512 Кб pL2

4x Cortex-A55 2.20 ГГц, 4×64 Кб pL2

4 МБ sL3

GPUMali G78 MP20Mali G78 MP14
ОЗУ4×16 бит, 3200 МГц, LPDDR5, 8 МБ системного кэша4×16 бит, 3200 МГц, LPDDR5, 8 МБ системного кэша
ISPHybrid Exynos + Google ISPFull Exynos ISP Blocks + DSP
NPUGoogle edgeTPU, 1066 МГцExynos NPU, 1352 МГц
МедиаGoogle «BigOcean»

4K60 AV1 decoder + Samsung Multi-Function Codec

Samsung Multi-Function Codec
МодемВнешний Exynos Modem 5123Интегрированный Exynos Modem 5123
ТехпроцессSamsung 5 нмSamsung 5 нм

Но различий тоже немало. Например, в глаза сразу же бросается разная конфигурация ядер CPU. В современных SoC обычно используется трехкластерная компоновка ядер по схеме 1+3+4, в которой есть одно высокопроизводительное ядро, три средних ядра и четыре энергоэффективных. Инженеры Google пошли немного иным путем, в Tensor используется схема 2x X1 + 2x A76 + 4x A55.

Невозможно не отметить то, что вместо современных ядер A78 используются ядра A76, которые увидели свет еще в 2018 году. Похожий тандем ядер уже использовался в чипе Samsung Exynos 990.

Чтобы не запутаться во всех этих ядрах, техпроцессах и прочих характеристиках, мы советуем обратить ваше внимание на этот гайд:

Почему компания Google выбрала именно ядра A76? Теоретически это может быть связано с физическим размером ядер — «семьдесят шестые» куда компактнее своих более современных братьев. Но если Google так гналась за энергоэффективностью, то могла бы использовать современные ядра A78, но на пониженной частоте.

Наиболее правдоподобный вариант поступка Google выглядит так: у компании просто не было иного выбора, и она взяла то, что смогла реализовать Samsung. По мнению ресурса Anandtech, «гугловские» ядра А76 и мелкие А55 все же уступают современным решениям компании ARM как по энергоэффективности, так и по мощности. Забегая наперед, хочется отметить, что во втором поколении Tensor (чипы используются в Pixel 7 и 7 Pro) используются ядра A78.

Если верить синтетическим тестам, то в однопотоке Google Tensor может на равных конкурировать со Snapdragon 888 или Samsung Exynos 2100, а вот в многопотоке процессор демонстрирует уровень MediaTek Dimensity 1200 или Snapdragon 865. Тест Compute в утилите Geekbench 5 говорит нам о том, что Tensor находится на уровне Snapdragon 8 Gen 1.

Пожалуй, несколько слов стоит сказать и про остальные популярные бенчмарки. Под воздействием высокой нагрузки графическая подсистема чипа очень быстро «скатывается» до уровня Snapdragon 860 (чип используется в Poco X3 Pro), но даже такой производительности вполне хватает для комфортного гейминга на высоких настройках графики.

AnTuTu Benchmark v9.5.3 выдает 730к очков, что соответствует уровню Snapdragon 870. Тест AiTuTu (тестирует эффективность ИИ) показывает впечатляющие 500к баллов.

Тестирование чипа Tensor проводились на примере смартфона Google Pixel 6a. Во время тестов аппарат находился в помещении с температурой +23 °C, прогоны утилитами осуществлялись на максимальном уровне подсветки.

Не CPU единым!

Tensor был создан с учетом того, как люди используют свои смартфоны сегодня и как они будут использовать их в будущем. Поскольку все больше и больше функций базируются на использовании ИИ и МО, то инженеры Google создали специальные вычислительные блоки в своем чипе — все ради более эффективного использования ИИ и МО.

И вот мы плавно подходим к дополнительным блокам чипа, главной звездой из которых является TPU — Tensor Processing Unit. Компания Google подчеркивает, что этот чип помогает быстрее справляться с такими задачами, как:

  • перевод языка в реальном времени для титров;
  • преобразование текста в речь без подключения к интернету;
  • обработка изображений;
  • другие возможности, основанные на машинном обучении.

Специалисты из Google постоянно трудятся над созданием новых эффективных алгоритмов и функций, которые могли бы упростить жизнь обычным рядовым юзерам. Помните, каким дубовым был Google Translate на заре своего развития и как круто он переводит тексты сейчас? Умный перевод стал возможным благодаря развитию искусственного интеллекта и машинного обучения.

TPU активно задействуется при обработке фото и видео. В свежих поколениях Google Pixel появились интересные функции, которые целиком и полностью основаны на ИИ и МО. К ним можно отнести HDRnetReal ToneFace UnblurCamouflage и Magic Eraser. Например, с помощью последней функции можно удалять с фотографий ненужные объекты. Для этого достаточно их обвести или заштриховать.

Эффективнее всего функция справляется с простенькими сценами — после применения Magic Eraser не всегда получается распознать вмешательство алгоритмов. В сложных сценах ИИ нередко ошибается, но тут уж ничего не поделать — «гугловские» чудо-алгоритмы на текущий момент не совершенны.

А еще умельцы из Google сообразили, что ту или иную нагрузку на чип нужно распределять по-умному. Например, когда пользователь новенькой модели Pixel снимает видео, то нагрузка ложится и на центральный процессор, и на видеоядро, и на ISP, и на TPU, который в реальном времени анализирует изображение и старается его улучшить.

Именно под такие средние гетерогенные нагрузки заточен Tensor и его планировщик.

Перспективы и выводы

Со слов Сундара Пичаи (CEO компании Google), чип Tensor G1 разрабатывался на протяжении четырех лет. Разумеется, Qualcomm и другие компании тоже не сидели сложа руки в течение этого времени. Например, в топовых корейцах образца 2022 года применяются чипы Exynos 2200, построенные по самым современным технологиям.

Tensor первого поколения нельзя назвать прорывным чипом — он не самый быстрый и не самый энергоэффективный, но все же он сумел занять достойную нишу среди конкурентов.

Осенью 2022 года компания Google представила второе поколение своего фирменного чипа, в котором учла свои предыдущие ошибки и постаралась их исправить. Так, TPU новенького Tensor G2 стал на 60 % эффективнее предшественника, а старые ядра A76 сменили на современные A78 — это позволило улучшить энергоэффективность и снизить нагрев чипа.

Очевидно, что Tensor первых поколений — это всего лишь начало пути, а самое интересное нас будет ждать впереди. Не исключено, что какой-нибудь Tensor G13 окажется тем самым революционным чипом, на котором будет работать Скайнет…

Похожие записи