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[iPhone] 뉴럴엔진과 애플 프로세서

3 Selovic 1 330 1 0
A11칩의 뉴럴엔진을 언급하기에 앞서
앞선 애플이 제조한 칩에대해 간단히 설명하겠습니다.

기존 A시리즈 칩의경우 그냥 넘버링만 올라가는(A8, A9 등)형태를 보였으나,
애플의 A10 Fusion 칩부터는 프로세서명 뒤에 특별한 명칭이 붙었습니다.


A10에 적용된Fusion의 경우에는
서로다른 클러스터를 가지는 CPU가 탑재되어 붙여진 이름입니다.


A11칩을 살펴보면,
A11 바이오닉(뉴럴엔진)이라고 하는데요,
뉴럴엔진이 바이오닉 칩 안에 탑재가되어 혁신을 추구한 것으로 보입니다.
뉴럴엔진은 머신러닝에 특화된 하드웨어로
일반CPU와 GPU를 조합하여 머신러닝을 구현한 것보다
40배 빠르고, 전력소모도 훨씬 적다는 것이 장점입니다.
이러한 현상이 발생하는 이유는 간단합니다
머신러닝만을 담당하는 하드웨어가 별도로 존재하는 경우
해당 기기에서는 범용의 명령어를 처리하기 위한
일련의 과정도, 추가적인 명령어 키트도 필요하지 않기때문에
특화된 작업만을 최소한의 전력으로 실행 할 수 있게된 것입니다.
즉, 전력대비 성능비가 우수하다고 할 수 있습니다.

실제로 CPU의 구조를 조금만 살펴보더라도
연산을 하는 핵심유닛인 ALU는 매우 작은 부분을 차지하고 있으며
나머지 유닛들은 명령어처리와 명령어키트와 관련된 기기들로 이루어져 있는 것으로 미루어보아
확연한 차이가 날 수 밖에 없다는 것을 알 수 있습니다.

소비전력 관련 측면에서 본다면,
바이오닉엔진, 뉴럴엔진의 적용은 훨씬더 우수한 장점을 가지고 있습니다.
바로 '모바일환경' 에는 한정된 배터리를 통해서 필요한 전력을 공급받고,
소모되는 모든 전력사용에는 리튬배터리를 활용하고 있기 때문에
배터리를 위해서는 일부 성능을 제한하기도 합니다.
따라서 이러한 환경에서는 제대로된 머신러닝을 구현하기란 쉽지 않습니다.
머신러닝을 일반적인 환경에서 구현하기 위해서는 많은량의 데이터를
병렬처리구조를 통하여 연산이 진행되어야 하고
당연히 엄청난 소비전력이 필요한 것이 현실입니다.

하지만 애플의 경우 경쟁사보다 뒤쳐지는 하드웨어를 탑재하고있고
소프트웨어로 승부를 보던 기존행보를 보았을때
애플은 인공지능 시대에선 퇴보될 것이라는 평가까지 존재했었는데요
뉴럴엔진의 도입으로 이러한 걱정과 우려는 한순간에 사라지게 되었습니다.
최소한의 전력과 특화된 유닛으로 경쟁사보다 우수한 성능을 구현할 수 있게 되었습니다.

또한 이번에 추가된 미모티콘, FaceID 역시 엄청난 연산능력을 기본으로 하고있습니다.
TrueDepth 카메라를 통해 얻어진 영상을 깊이연산을 통해 수치/데이터화를 진행함을 물론
시간에 의하여 자연적으로 변화하는 모습까지 추론해야 합니다.
물론 이러한 연산이 병렬실시간으로 이루어져야 합니다.
이에 뉴럴엔진이 그 몫을 톡톡히 해내고 있다고 자부할 수 있겠네요

A11칩의경우 또다른 혁신을 거듭했습니다.
특성이 다른 두 클러스터의 성능차이를 줄이고
두 클러스터가 동시에 동작할 수 있도록 재설계했습니다.
결과적으로 보면 완벽한 멀티스레드가 지원된다는 것을 알린셈입니다.

그래픽측면에서도 우수한 성능을 자랑합니다.
A11칩에서는 완벽히 애플이 설계한 그래픽을 탑재하여
30%향상된 성능을 자랑하지만 소비전력은 절반만 소모합니다.
즉 배터리소모에 포커스를 맞춘거라고 봅니다.
필요없는 동작과 명령어키트를 없애고 자체개발하여
전력대비 성능측면에서는 2배의 차이를 구현했습니다.



우선 A12바이오닉 칩의경우
7나노미터 공정으로 제조되었으며
이는 현재 출시된 스마트폰칩중 가장 진보된 기술일 뿐만아니라,
데스크톱 환경의 CPU보다도 진보된 공정입니다.
애플은 이에 그치지 않고
애플은 A12칩을 통해 뉴럴엔진의 또한번 개선과 혁신을 합니다.
A11 유닛에서의 뉴럴엔진 연산속도는
초당 6,000억번의 연산 수행속도를 내세워 내장 GPU와 비슷한 수준의 성능을
적은 전력소모로 할 수 있다는 부분을 내세웠으나
A12 바이오닉 칩의 뉴럴엔진(차세대 뉴럴엔진)은
초당 5,000,000,000,000 (5조)번의 연산을 수행할 수 있습니다.
이는 기존 뉴럴엔진의 8배를 웃도는 수치이며
아이폰에 탑재된 GPU의 연산성능을 뛰어넘는 수치입니다.
가히 데스크톱 PC에 탑재된 GPU와 비교할 수 있는 성능입니다.

따라서 ios12에서 강조한 향상된AR기능을 보다 빠르게 사용할 수 있을 뿐만아니라
Facd ID가 동작하는 코드를 개선하여 훨씬더 빠른인증을 보여주고 있습니다.
그리고 사진을 촬영하면 뉴럴엔진이 얼굴을 매핑하고
보다 향상된 사진기술을 제공하기도 합니다
물론, 경쟁제품들도 AR기능과 인공지능 사진등의 이름으로
최적화된 사진기술을 제공하고 있습니다만,
경쟁사는 초당 5조번의 연산을 할 수 있는 하드웨어를 가지고 있지 않습니다..

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1 Comments
1 신준수 11.22 19:34  
잘봤습니다. 저두 에플을 사용하지만 이렇게 대단한 줄 몰랐네요
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