Инженер Apple рассказал, почему процессор M1 получился таким крутым

Процессор M1, который Apple выпустила в конце прошлого года в составе новых компьютеров Mac, оказался самым мощным и энергоэффективным решением в своём классе. Новость об этом произвела настоящий фурор, вызвав удивление не только среди пользователей, но и, очевидно, ключевых игроков рынка настольных процессоров. Всё-таки сложно как-то внятно реагировать, когда околомобильный чип M1 обходит по вычислительной мощности даже Intel Core i7, вплотную приближаясь к i9. Но этот успех не был случайным.

MacBook на Apple M1 это круто, но почему никто не бежит их покупать?

По словам бывшего инженера Apple Шака Рона, участвовавшего в разработке процессоров A-серии, компания начала пролагать свой путь к M1 больше 10 лет назад, избрав собственную методику развития чипсетов. Она предполагала использование архитектуры настраиваемого набора команд (ISA). Apple заключила договор с ARM, которая ещё даже не доработала свой дизайн ядра и толком не начали лицензирование ARM64. Тогда мало кто задумывался о 64-битной архитектуре, а Apple уже успешно применяла её в своих мобильных устройствах.

Чем процессоры Apple лучше

Выпустив свой первый 64-битный процессор в 2013 году (Apple A7, лежавший в основе iPhone 5s), Apple застала врасплох Samsung и Qualcomm, которые тогда выпускали только 32-битные решения. Да, вскоре вышел Snapdragon 410, первый 64-разрядный процессор Qualcomm, но это был «камень» начального уровня, который мало что мог предложить пользователям. Настоящая же битва началась только через год, да и то, поскольку Qualcomm была вынуждена делать всё в спешке, она не смогла выйти на тот же уровень, что и Apple, позволяя той год от года только увеличивать образовавшийся разрыв.

Почему Qualcomm радуется выходу процессора M1

Несмотря на то что и Qualcomm, и Samsung пытались компенсировать разрыв разными способами, использование компанией Apple методики OoO (Out-of-Order, внеочерёдности) не позволило им сравняться по уровню вычислительной мощности, несмотря на отличающееся в несколько раз количество ядер и тактовой частоты. Эта методика призвана отделить команды внешнего интерфейса от внутреннего. Говоря совсем простым языком, задачи, которые предстояло выполнять процессору, выполнялись параллельно, а не последовательно, сокращая затрачиваемое на них время.

Почему процессоры Apple мощнее

Не последнюю роль в совершенствовании процессоров Apple сыграла суперскалярность, которая позволила ей планомерно наращивать количество ядер и транзисторов. Начав с двух ядер в процессоре A7, Apple в результате пришла к шести вычислительным и восьми графическим ядрам в A14 Bionic. Количество транзисторов в M1 вообще стало рекордным, достигнув 16 миллиардов штук. Это серьёзный показатель, которого раньше не удавалось достигнуть ни Apple, ни кому-либо другому. По крайней мере, если говорить о коммерчески успешных решениях.

Суперскалярный процессор – это процессор, поддерживаемый параллелизм на уровне инструкций, то есть способный выполнять несколько инструкций одновременно, за счёт включения в состав его вычислительного ядра нескольких одинаковых функциональных узлов.

Очевидно, что факторов, которые повлиял на успех M1, было довольно много, но ключевым стал долгосрочный подход Apple. Не начни она в те далёкие времена развивать процессоры по-своему, а положись на поставщиков, ей не удалось бы заставить своих конкурентов глотать пыль, не говоря уже о том, чтобы предложить потребителям лучшее решение на рынке. В результате это вылилось в превосходство Apple не только на рынке смартфонов, но и на рынке компьютеров, где её в ближайшие годы уже вряд ли кто-либо сможет обойти.