Такой ли быстрый чип Apple M1, как нам говорят?

10 ноября, представляя M1, старший вице-президент Apple по технологиям аппаратного обеспечения Джони Сруджи назвал Firestorm, “силовые” ядра в M1, самыми быстрыми в мире – но уже с 5 ноября это не соответствовало действительности. Ядра в вышедших на рынок за пять дней до объявления M1 процессоров AMD Ryzen 5000 с микроархитектурой Zen3 — быстрее. У Apple не хватило времени внести в уже утвержденный ролик изменения или это умышленная ложь? Сверхъестественные успехи M1 подозрительны, с этим чипом давно пора разобраться.

Похоже, изменения в видео виртуальной презентации “Еще кое-что” не внесли умышленно, AMD Ryzen 5000 с микроархитектурой Zen3 были представлены еще 8 октября, а в Apple о том, что эти чипы из себя представляют, не могли не узнать еще раньше. Но мы не будем слишком суровы к руководству Apple: они считают, что лишние технические подробности и прочая заумь публике не очень интересна – и они не так уж и не правы.

У AMD Ryzen 5000 и M1, мягко говоря, разные весовые категории. Про Ryzen известно всё, а вот про M1 – немногое, лишь то, что по мнению руководства Apple, не помешает зрителям услышать главное. Из-за этого Apple обвиняют в обмане, доказать её невиновность, не опускаясь до пошлых деталей и технических подробностей, невозможно.

Сравнение AMD Ryzen 5000 и Apple M1

Требования по теплоотводу у 12-ядерного AMD Ryzen 5 5600X, самого маломощного и дешевого из AMD Ryzen 5000 – 65 Вт. То есть разработчикам компьютера, в котором предполагается использовать этот чип, следует парировать это количество тепла, иначе будут проблемы. Для M1 этот параметр официально не сообщается. Во всех M1 Mac’ах с отводом тепла все в порядке, а другим компаниям Apple свои чипы не продаёт.

Выяснить количество рассеиваемого M1 тепла при соответствующей квалификации нетрудно, и все это уже измерено. В центральном процессоре системы-на-кристалле M1 8 ядер, из них четыре “силовых” ядра Firestorm и четыре энергосберегающих ядра Icestorm. Тактовую частоту M1 Apple тоже не сообщает – по более чем уважительным причинам. Во-первых, у силовых и экономичных ядер тактовые частоты разные; во-вторых, в зависимости от нагрузки, нагрева и других обстоятельств личной жизни процессора, они меняются в широких пределах.

Частоты Firestorm – от 0,6 до 3,204 ГГц, частоты Icestorm – от 0,6 до 2,064 ГГц. При максимальных для них частотах четыре ядра Firestorm рассеивают, все вместе, до 13,8 Вт, а четыре ядра Icestorm – до 1,3 Вт. Будем считать, что требования M1 по теплоотводу – 13,8 + 1,3 Вт, то есть, 15,1 Вт. На самом деле даже ниже.

Чип, от которого требуется отводить 65 Вт тепла, уместен в рабочей станции или в мощном настольном компьютере. 15 Вт – это система-на-кристалле для легкого и не слишком мощного ноутбука, возможно, даже без вентилятора. При этом M1 в некоторых тестах уступает AMD Ryzen, в некоторых – наоборот. Пожалуй, такому поражению Apple нужно завидовать.

Как Intel и AMD ответят Apple?

О том, что M1 – первая серийная компьютерная система-на-чипе от Apple, и следующие за ней будут мощнее, нетрудно догадаться. Intel и AMD (особенно AMD, у Intel сейчас не лучшие времена) сделают все возможное, чтобы свести преимущества Apple в области их жизненно важных интересов – тоже очевидно. Но похоже, что шансов на это у них немного. У Apple другая бизнес-модель и другая, более перспективная архитектура процессоров (собственная RISC-архитектура, использующая систему команд ARM). Apple разрабатывает чипы не для продажи, в точности зная, для чего они будут использованы.

И из-за этого, кроме центральных и графических процессоров и других более или менее универсальных элементов, Apple может безнаказанно размещать на кристалле чипа то, что обычно размещают вне его. Преимущества очевидны: расстояния между блоками почти нулевые, скорость обмена данными недостижимо высока, конструкция устройств с такими чипами проще и надёжнее.

Кто мешает AMD поступить также? AMD и Intel продают чипы самым разным клиентам, заранее предсказать потребности всех клиентов невозможно, и это – фатально. Это “другая бизнес-модель”.

Что такое RISC

RISC – это архитектура процессора, в которой используются короткие и очень быстрые (потому что простые) инструкции, одинакового размера. Из-за RISC пришлось придумать имя и для традиционной архитектуры, её назвали CISC. RISC – архитектура с набором уменьшенных (Reduced) команд, CISC – с набор сложных (Complex) команд. Как это всегда и бывает, в спорах истина так и не родилась. Между тем, за исключением главного своего недостатка (её непохожести на код в других архитектурах и почти полной её нечитаемости), во всем остальном RISC не имела себе равных.

Но с конца 80-х и до наших дней самая распространенная в мире архитектура – x86 – внешне полный CISC, а внутри, на микроуровне, это RISC. Если бы в отделении Intel в Хайфе в середине нулевых не придумали и не разработали этот гибрид, x86, скорее всего, уже не было бы. Кстати, в том отделении в то самое время работал Джони Сруджи, он родом из Хайфа. Имел ли он отношение к проекту Intel Core – неизвестно.

Предлагаем подписаться на наш канал в «Яндекс.Дзен». Там вы сможете найти эксклюзивные материалы, которых нет на сайте.

Почему Apple M1 такой быстрый?

В Apple Silicon производительность существенно ускоряется из-за большего числа декодеров (преобразующих команды в микрокод) и из-за большего размера буфера переупорядочения. В лучших ядрах от Intel и AMD декодеров не больше четырех. Одновременно в микрокод расщепляются четыре инструкции x86. А этих декодеров и не может быть больше – в x86 длина инструкции (команды) – от 1 до 15 байт. Найти в потоке команд следующие четыре, причем безошибочно – невозможно, ошибки даже при четырех случаются одна за другой. В Apple Silicon все команды одного размера.

Если в этом возникнет потребность, в Apple Silicon число декодеров и размер буфера переупорядочения можно увеличивать почти без предела, в x86 этой возможности нет. Главный конкурент Apple уже не Intel и не AMD. Теперь это Microsoft и Qualcomm, разрабатывающие системы-на-кристалле SQ для Surface Pro X с ARM-процессорами (RISC) внутри.