Come si sono evoluti i chip Apple di iPhone?

Forse Apple è troppo impegnata a vendere i suoi nuovi iPhone 13 che a pensare alla potenza del suo nuovo chip.

Gli iPhone Apple sono da sempre tra gli smartphone più potenti e tecnologicamente avanzati sul mercato. Con ogni nuova presentazione, i ragazzi di Cupertino stabiliscono un livello di produttività sempre più alto, che cresce di anno in anno.

Nel tempo, diventa sempre più difficile per gli sviluppatori conquistare nuove frontiere di potenza e aumentare regolarmente le prestazioni dei chip prodotti. Negli ultimi anni, c’è stata una spiacevole tendenza in termini di potenza dei nuovi iPhone.

Ora scopriamo perché le prestazioni degli smartphone non possono crescere per sempre.

I primi modelli di iPhone hanno visto miglioramenti delle prestazioni a passi da gigante

Insieme ai primi modelli di smartphone Apple, si è sviluppata l’intera industria dell’elettronica portatile. Ogni anno, gli sviluppatori miglioravano vari componenti, rendevano più piccoli ed efficienti moduli complessi, imparavano a inserire riempimenti sempre più tecnologici in contenitori compatti.

Quindi, alla presentazione di ogni nuovo iPhone, si poteva presentare con orgoglio la rapida crescita delle prestazioni del gadget, dovuta agli alti tassi di crescita dell’intera industria elettronica.

Steve Jobs e Tim Cook hanno scatenato un’altra ondata di “emoji” nelle loro presentazioni con l’iperbole vertiginosa della crescita del potere con ogni prossima generazione di iPhone.

Questo non poteva durare per sempre. L’ultimo grafico comparativo della crescita della potenza dell’iPhone è stato mostrato alla presentazione dell’iPhone 7, rilevando un aumento di 120 volte delle prestazioni dei “sette” con la primissima generazione del gadget.

Più tardi a Cupertino hanno deciso di confrontare il nuovo iPhone esclusivamente con quello dell’anno precedente e questo autunno hanno indicato un aumento di potenza rispetto ad alcuni mitici concorrenti.

Ora diamo un’occhiata all’aumento di potenza dei modelli di smartphone Apple a partire dall’iPhone 5s. Quindi sarà corretto confrontare dispositivi su processori simili a 64 bit, scartando i prodotti precedenti e relativamente a bassa potenza.

Per confronto, utilizzeremo la media ponderata ottenuta dell’aumento della potenza dell’iPhone, derivata dall’analista americano Ben Bajarin (Ben Bajarin). Dati basati sui confronti di benchmark sintetici di GeekBench e sul calcolo dell’aumento di potenza annuale del dispositivo.

Il primo processore a 64 bit dell’iPhone 5s non ha sorpreso

Nell’autunno del 2013, Apple ha presentato una versione aggiornata del popolare iPhone 5 con l’indice “S” . Questo dispositivo ha debuttato con una delle caratteristiche iconiche degli smartphone Apple: lo scanner biometrico Touch ID.

Meno evidente, ma non meno significativo, è stato l’aggiornamento del processore nel nuovo iPhone 5s. Il dispositivo è dotato del chip Apple A7, che è diventato il primo processore negli smartphone Apple con architettura a 64 bit.

Per molto tempo non è stato osservato un notevole aumento delle prestazioni, a causa del lento adattamento del software e della piccola quantità di RAM nell’iPhone di quei tempi. Sebbene il nuovo chip utilizzasse una memoria LPDDR3 più veloce, disponesse di molte nuove istruzioni che ampliassero il set di istruzioni ed era in grado di eseguire operazioni SIMD più veloci, 1 GB di RAM non consentiva di liberare tutto il potenziale di questo processore.

Inizialmente, il miglioramento delle prestazioni dal passaggio all’architettura a 64 bit non è stato percepito affatto, le applicazioni di terze parti senza un adeguato adattamento hanno funzionato sul nuovo iPhone 5s allo stesso modo dell’iPhone 5 dell’anno scorso. Alcune utility o giochi non funzionavano affatto fino a quando il codice non è stato ottimizzato per i nuovi chip Apple.

Di conseguenza, la crescita dell’indicatore di performance media ponderata è stata solo del 9,6% rispetto al suo predecessore.

Il chip Apple A8 è stato ostacolato da una RAM troppo piccola

Nel 2014 la gamma di smartphone Apple ha ricevuto la prima riprogettazione globale e un importante cambiamento di concetto. Gli utenti hanno visto contemporaneamente due dispositivi di potenza simile con dimensioni e dimensioni del display diverse. Questi furono i primi “shovelphones”, che a quel tempo sembravano dispositivi davvero enormi.

iPhone 6/6 Plus con schermi da 4,7″ e 5,5″ , rispettivamente, è diventato una vera svolta e una degna risposta ai concorrenti che da diversi anni aumentano le diagonali della matrice. Cupertino si è concentrato su un nuovo design, adattando il sistema a nuovi schermi e sbloccando il potenziale del modello Plus.

Tutto ciò non ha distratto l’energia dell’azienda dal processore e dalle prestazioni. Sebbene i nuovi modelli fossero dotati di un chip Apple A8 aggiornato, la quantità di RAM è rimasta la stessa: 1 GB. L’adattamento del software per l’architettura a 64 bit è proseguito lentamente, tutto ciò ha comportato un modesto aumento delle prestazioni del 16% rispetto all’iPhone 5s dello scorso anno.

iPhone 6s riceve il più grande incremento di potenza

Introdotto nell’autunno del 2015, l’iPhone 6s non aveva praticamente nuovi chip interessanti e funzionalità. Hanno migliorato leggermente il sistema biometrico Touch ID e aggiunto una piccola utile funzione 3D-Touch, che è stata abbandonata quattro anni dopo.

Cambiamenti più significativi si trovano sotto il cofano dei nuovi modelli di iPhone. La terza versione del processore Apple A9 a 64 bit è diventata molto più potente grazie al raddoppio della quantità di RAM, che era di 2 GB.

A quel tempo, l’iPhone 6 dell’anno scorso stava ancora facendo un ottimo lavoro con tutte le attività e le applicazioni “pesanti” con una grafica piuttosto complessa su iOS semplicemente non esistevano. La crescita delle prestazioni potrebbe essere valutata solo nei test sintetici.

Infatti, l’aumento medio ponderato della potenza di calcolo dell’iPhone 6s è diventato un record per i gadget con processori a 64 bit ed è stato di oltre il 70%. Da allora, nessun singolo smartphone Apple rilasciato ha mostrato un tale aumento delle prestazioni rispetto al flagship dello scorso anno.

Il primo processore a 4 core accelera l’iPhone 7

Anche nel 2016 il miglioramento delle prestazioni è stato tangibile. Il nuovo iPhone 7 e iPhone 7 Plus hanno ricevuto un chip Apple A10 aggiornato.

Il processore è stato realizzato secondo il già noto processo tecnico a 16 nanometri, ma aveva 4 core e non 2 come il suo predecessore.

La quantità di RAM dell’iPhone 7 rimane la stessa (2 GB), mentre il modello Plus è aumentato a 3 GB. Ciò era necessario per elaborare le immagini scattate con la prima doppia fotocamera negli smartphone Apple.

Un paio di core aggiuntivi hanno aumentato drasticamente il numero di operazioni elaborate dal chip, il che ha permesso al guadagno medio ponderato delle prestazioni di crescere del 37% .

Apple A11 è diventato il primo chip con un processore neurale

Un anno dopo, i Cupertiniani hanno presentato un paio di smartphone completamente diversi con lo stesso processore. L’iPhone 8 nel design dei suoi predecessori e il nuovissimo iPhone X erano alimentati dal nuovo chip A11 Bionic di Apple.

Era già un chip a 6 core, prodotto con un processo tecnico a 10 nanometri. Il chip ha ricevuto due core di elaborazione efficienti e quattro efficienti dal punto di vista energetico. Una caratteristica importante è stata l’apparizione del Neural Engine come parte del chip di elaborazione nell’iPhone.

Il nuovo “cuore” degli smartphone Apple ha permesso di ottenere, anche se un tangibile aumento delle prestazioni, ma non così grande come negli anni precedenti. L’indice di capacità media ponderata è aumentato del 25% .

Il primo processore a 7 nm della gamma iPhone

Nel 2018, Apple ha presentato ben tre modelli di smartphone, ma tutti hanno ricevuto lo stesso processore. Il chip Apple A12 Bionic a 64 bit aveva 6 core (2 ad alte prestazioni e 4 ad alta efficienza energetica), ma era già realizzato utilizzando una tecnologia di processo a 7 nanometri. Ciò ha permesso di quasi raddoppiare il numero di transistor.

Grazie a questo e con l’aiuto del Neural Engine a 8 core di seconda generazione aggiornato, gli sviluppatori sono stati in grado di aumentare le prestazioni abbastanza bene, come nell’anno precedente.

I modelli iPhone XS/XS Max e iPhone XR hanno superato i loro predecessori di quasi il 25% in termini di crescita media della potenza di calcolo .

Apple A13 passa dalla potenza all’efficienza energetica

Un anno dopo, alla presentazione autunnale, hanno nuovamente mostrato tre smartphone, che sono stati uniti da un nuovo e più potente processore Apple A13 Bionic. Il numero di core è rimasto lo stesso, così come il processo tecnico. I cupertiniani lo hanno definito un chip a 7 nanometri di nuova generazione, ma il numero di transistor è aumentato in modo insignificante. Il sistema Neural Engine ha ricevuto la terza generazione di un chip a 8 core.

È stato evidente che i Cupertiniani si sono concentrati sull’efficienza energetica del chip. Sebbene le prestazioni del nuovo processore siano aumentate, non sono così evidenti come negli anni precedenti.

L’iPhone 11 e l iPhone 11 Pro hanno entrambi registrato un aumento della potenza del 18,7% rispetto ai modelli dell’anno precedente.

La potenza dell’iPhone 12 è aumentata grazie al chip neurale a 16 core

Nel 2020 hanno presentato una linea di nuovi iPhone 12 e iPhone 12 Pro. Sebbene Apple si sia concentrata sull’aggiornamento del design dei modelli e sul rilascio del compatto iPhone 12 mini, non ha dimenticato il potente aggiornamento del riempimento.

Anche il nuovo chip Apple A14 Bionic aveva 6 core (2 produttivi e 4 efficienti dal punto di vista energetico), ma è stato prodotto utilizzando una tecnologia di processo a 5 nanometri più avanzata. Questo ci ha permesso di aumentare del 50% il numero di transistor nel chip.

Un buon impulso è stato dato dal nuovo neuroprocessore a 16 core Neural Engine. Ha permesso di eseguire fino a 11 trilioni di operazioni al secondo.

Questo riempimento ha permesso di aumentare l’indicatore di potenza media ponderata del 22% rispetto agli iPhone dell’anno precedente.

Miglioramento delle prestazioni in rallentamento e aggiornamento più debole in iPhone 13

Come puoi vedere, negli ultimi anni Apple ha mantenuto la barra dell’aumento di potenza a circa il 20-25%. I nuovi dispositivi erano quasi un quarto più potenti di quelli dell’anno precedente.

Dopo un grande salto di prestazioni in iPhone 6s e iPhone 7, Apple ha iniziato a “trattenere i cavalli” e a dare moderati progressi nel riempimento dei propri smartphone.

La situazione è cambiata questo autunno. Per la prima volta da molto tempo, alla presentazione dell’iPhone, non hanno mostrato numeri belli confrontando la potenza del nuovo iPhone 13 con i dispositivi dell’anno scorso.

Un aumento del 50% della potenza della CPU e un aumento del 30% della potenza della GPU Apple si confronta con i concorrenti medi, non con le generazioni passate di iPhone. Il nuovo processore A15 Bionic di Apple non ha ricevuto miglioramenti significativi in ​​termini di chip, grafica o neuroprocessore. Tutti i cambiamenti sono stati minori. Il core grafico aggiuntivo, sebbene produca il 50% in più di potenza, verrà utilizzato solo nei giochi e per l’elaborazione di video ad alta definizione.

Tradizionalmente, il numero di transistor nel chip è cresciuto, i core hanno iniziato a consumare meno energia e fornire più potenza.

Il guadagno medio ponderato delle prestazioni sull’iPhone 13 rispetto all’iPhone 12 è stato solo del 9,25% . Questo è l’aumento di potenza più basso dall’iPhone 5s.

Forse un aggiornamento così minore del processore è causato dalle complessità del periodo di pandemia. Forse la partenza di diversi dipendenti chiave coinvolti nello sviluppo di chip ha influenzato lo sviluppo dei processori Apple.

Così, nel 2019, Gerard Williams III, uno dei principali progettisti di chip ARM, ha lasciato l’azienda. Ha sviluppato tutte le ultime generazioni di processori Apple e ha creato 60 brevetti nel settore. Successivamente i colleghi John Bruno e Manu Gulati hanno seguito l’esempio. Gli ex dipendenti Apple hanno fondato la loro azienda NUVIA Inc e stanno già lavorando ai propri sviluppi.

Drastico calo di potenza

Al momento, è estremamente difficile caricare al limite i moderni processori e chip grafici in un iPhone o iPad. Le applicazioni video stand-alone o i giochi con effetti grafici complessi potrebbero avere difficoltà a ottenere il massimo dalle recenti generazioni di processori Apple.

Le limitazioni integrate di iOS ti impediscono di utilizzare completamente la potenza. I processi in background sono quasi sempre sospesi. Qualsiasi attività ad alto carico verrà eseguita solo se l’applicazione viene visualizzata sullo schermo.

Prova a iniziare a caricare file di grandi dimensioni con AirDrop o a salvare un film voluminoso dopo l’elaborazione, quindi riduci a icona l’applicazione attiva. L’attività verrà interrotta e dovrà essere ripresa manualmente. Se si potessero eseguire processi pesanti in background, l’autonomia dei moderni iPhone sarebbe diminuita in modo significativo.

Come puoi vedere, non è ragionevole fare passi da gigante e aumentare annualmente le prestazioni degli iPhone più volte. Le batterie degli smartphone non possono alimentare i golosi chip nemmeno per un’intera giornata di lavoro. Gli ingegneri devono limitarsi a moderati miglioramenti per non sconvolgere il delicato equilibrio tra potenza e durata della batteria, né possono realizzare prodotti più grandi del dovuto e quindi con batterie più capienti.

Non ha quasi senso cambiare un vecchio iPhone con uno nuovo solo per aumentare le prestazioni. 

Per notare l’aumento di potenza, devi saltare tre o anche quattro generazioni di iPhone.

Curiosamente, quando si passa da iPhone 6 a iPhone 8 o iPhone X, l’utente ha ricevuto circa il 130% in più di prestazioni dal nuovo dispositivo. Se ora aggiorni il tuo iPhone XS alle ultime ammiraglie, otterrai un aumento di potenza del 50%.

I moderni dispositivi mobili hanno raggiunto il limite delle prestazioni e le batterie degli smartphone sono il collo di bottiglia. Chissà quanto sarà potente il prossimo iPhone…

Fonte

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