Apple m1 площадь кристалла

Apple анонсировала M1 Pro и M1 Max: гигантские новые SoC на архитектуре ARM с полной производительностью

Сегодняшний основной доклад Apple Mac был очень насыщенным — компания анонсировала новую линейку устройств MacBook Pro на базе двух различных новых SoC в линейке Apple Silicon: M1 Pro и M1 Max.

M1 Pro и Max представляют собой продолжение прошлогоднего M1, процессора Mac первого поколения Apple, который стал первым этапом для Apple в реализации планов по замене процессоров на архитектуре x86 чипами собственного дизайна. M1 был успешным для Apple, продемонстрировав фантастическую производительность при невиданной доселе энергоэффективности на рынке ноутбуков. Хотя M1 достаточно быстрый, это все еще был небольшой SoC. Он предназначался, в первую очередь, для таких устройств, как iPad Pro. Соответственно, у него более низкий TDP, уступающий более производительным и мощным чипам от конкурентов.

Сегодняшние два новых чипа стремятся изменить эту ситуацию. При этом Apple делает все возможное для повышения производительности, увеличивая количество ядер процессора и графического процессора, плюс инвестируя в разработку электронных компонентов. Компания вкладывает в это направление весьма немалые средства.

M1 Pro: 10-ядерный процессор, 16-ядерный графический процессор, 33,7 млрд транзисторов в 245 мм 2

Первым из двух чипов, которые были анонсированы, был M1 Pro. Он стал основой для того, что Apple называет бескомпромиссными SoC для ноутбуков.

Apple начала презентацию с показа корпусировки SoC, M1 Pro сохраняет собственный дизайн корпусировки. Apple корпусирует чип SoC вместе с чипами памяти на одной органической печатной плате, что контрастирует с другими традиционными чипами, такими как AMD или Intel, где используются отдельные модули для DRAM. Подход Apple, вероятно, значительно повышает энергоэффективность и компактность.

Компания рассказала о том, что она удвоила пропускную способность шины памяти для M1 Pro по сравнению с M1. Тем самым завершен переход от 128-битного интерфейса LPDDR4X к новому 256-битному интерфейсу LPDDR5, с заявленной пропускной способностью памяти до 200 ГБ/с. Мы не знаем, является ли эта цифра точной или приблизительной, но стандарт LPDDR5-6400 как раз соответствует 204,8 ГБ/с.

В презентации Apple продемонстрировала снимки как M1 Pro, так и M1 Max, чтобы мы увидели макет чипа и деление на блоки. Начнем с контроллеров памяти, которые теперь в углах SoC, а не по краям, как на M1. Из-за увеличенной ширины интерфейса контроллеры памяти стали занимать довольно большую часть SoC. Еще более интересным является тот факт, что Apple теперь, по-видимому, использует два блока кэша системного уровня (SLC) непосредственно за контроллерами памяти.

Блоки кэша на системном уровне Apple отличаются тем, что обслуживают весь SoC, и способны увеличить пропускную способность, уменьшить задержку или просто сэкономить электроэнергию, избегая транзакций с памятью вне кристалла, что значительно повышает общую энергоэффективность. Этот блок SLC нового поколения выглядит совсем иначе, чем у M1. Ячеек SRAM больше, чем в M1, поэтому, хотя мы не можем точно подтвердить это прямо сейчас, это может означать, что в каждом блоке SLC 16 МБ кэша — для M1 Pro это будет 32 МБ общего кэша SLC.

Что касается процессора, Apple сократила количество энергоэффективных ядер с 4 до 2. Мы не знаем, будут ли эти ядра похожи на ядра M1 по эффективности или Apple приняла IP нового поколения от A15 SoC — но ясно, что новый iPhone SoC имеет некоторые более крупные микроархитектурные изменения.

Что касается производительных ядер, Apple удвоила их количество до 8. Производительные ядра Apple были чрезвычайно впечатляющими на M1, однако отставали от других 8-ядерных SoC с точки зрения общей многопоточной производительности. Удвоение ядер должно продемонстрировать огромное повышение производительности в многопотоке.

На снимке мы видим, что Apple зеркалирует два 4-ядерных блока, кэши L2 также зеркалируются. Хотя Apple пишет 24 МБ L2, я думаю, что это скорее конфигурация 2×12 МБ аналогично конфигурациям AMD. В таком случае синхронизация двух кластеров производительных ядер будет проходить через внутреннюю шину и SLC. Здесь можно лишь предполагать, но это предположение имеет смысл, учитывая показанный макет.

Что касается производительности процессора, Apple провела некоторые сравнения с конкурентами. В частности, сравниваемые здесь SKU Core i7-1185G7 от Intel и Core i7-11800H, 4-ядерные и 8-ядерные варианты новейших процессоров Intel Tiger Lake по техпроцессу 10nm ‘SuperFin’.

Apple утверждает, что в многопоточной производительности новые чипы значительно превосходят любые конкурентные чипы от Intel, причем при более низком энергопотреблении. Представленные кривые производительности и мощности показывают: при равном энергопотреблении в 30 Вт новые M1 Pro и Max в 1,7 раза быстрее по пропускной способности процессора, чем 11800H, кривая мощности которого чрезвычайно крутая. В то же время при равных уровнях производительности — пиковой у 11800H — новый M1 Pro/Max достигает тех же показателей при энергопотреблении ниже на 70%. Эти результаты на голову выше того, что есть у Intel.

Наряду с мощными процессорными блоками Apple также радикально масштабирует свою кастомную архитектуру GPU. M1 Pro теперь оснащен 16-ядерным графическим процессором с заявленной вычислительной способностью 5,2 терафлопс. Он идет в паре с гораздо более широкой шиной памяти и, предположительно, 32 МБ SLC. Это аналогично подходу AMD с их GPU Infinite Cache.

Производительность графического процессора Apple, как утверждается, значительно превосходит производительность интегрированной графики конкурентов предыдущего поколения. По этой причине компания решила провести прямые сравнения с дискретной графикой ноутбуков среднего класса — GeForce RTX 3050 Ti 4 ГБ. По результатам тестов чип от Apple показал аналогичную производительность, используя на 70% меньшую мощность. Правда, неясно что такое 30 Вт — является ли это общей мощностью SoC или системы. Возможно, Apple просто сравнивает сам блок графического процессора.

Наряду с GPU и CPU, Apple также отметила значительно улучшенный медиадвижок, который теперь может аппаратно ускорять декодирование и кодирование ProRes и ProRes RAW, что пригодится создателям контента и профессиональным видеографам. Apple Mac традиционно хороши для работы с видео, но аппаратно ускоренные движки для форматов RAW были бы киллер-фичей, которая станет решающей для этой аудитории.

M1 Max: 32-ядерное GPU чудовище на 57 миллиардов транзисторов и 432 мм 2 .

Кроме M1 Pro, Apple также рассказала о «большем брате» — M1 Max. В то время как M1 Pro догоняет и опережает конкурентные ноутбуки с точки зрения производительности, M1 Max предоставляет то, чего раньше еще не было: графический процессор «‎с турбонаддувом» на 32 ядра. По сути, это больше не SoC со встроенным графическим процессором, а GPU с встроенным SoC.

Корпусировка для M1 Max тоже отличается — чипы DRAM увеличились с 2 до 4, что соответствует увеличению ширины интерфейса памяти с 256-бит до 512-бит. Apple рассказывает о впечатляющей пропускной способности в 400 ГБ/с. Если это LPDDR5-6400, было бы более точным указать 409,6 ГБ/с. Такая пропускная способность неслыханна в SoC, но является нормой для производительных графических чипов.

M1 Max выглядит довольно своеобразно — во-первых, вся верхняя часть чипа над графическим процессором очень похожа на M1 Pro, указывая на то, что Apple повторно используют большую часть дизайна, и что вариант Max просто растет вниз.

Добавлены два 128-битных блока LPDDR5, причем количество блоков SLC растет вместе с ними. Если бы было 16 МБ на блок, то это представляло бы собой 64 МБ общего кэша для всего SoC. Помимо очевидного использования в GPU, мне интересно, чего могут достичь процессоры с помощью такой гигантской пропускной способности памяти.

M1 Max впечатляет количеством транзисторов. Так, Apple сообщила, что у M1 Pro их количество достигает 33,7 млрд, в то время как M1 Max включает уже около 57 млрд транзисторов. AMD, в то же время, с гордостью рассказывает о 26,8 млрд транзисторов в 7-нм графическом чипе Navi 21 на 520 мм 2 . У Apple здесь в два раза больше транзисторов при меньшем размере чипа благодаря использованию передового 5-нм техпроцесса от TSMC. Даже по сравнению с самым большим 7-нанометровым чипом NVIDIA с 54 млрд транзисторов в серверных GA100 — M1 Max имеет большее количество транзисторов.

Что касается размеров чипов, Apple разместила на одном из слайдов M1, M1 Pro и M1 Max рядом друг с другом, и они, похоже, имеют масштаб 1:1. В этом случае M1, который мы уже знаем, составляет 120 мм 2 , соответственно M1 Pro 245 мм 2 , а M1 Max около 432 мм 2 .

Большая часть чипа занята 32-ядерным графическим процессором, для которого Apple заявляет производительность в 10,4 терафлопс. Похоже, что Apple зеркалировала их 16-ядерный GPU. Первое, что приходит на ум — это 2 графических процессора, работающих в унисон, и какая-то общая логика между двумя половинами графического процессора. Мы сможем рассказать больше, как только проверим поведение системы на программном уровне.

С точки зрения производительности Apple успешно может конкурировать с лучшими предложениями на рынке, сравнивая производительность M1 Max с производительностью мобильного GeForce RTX 3080 при меньшей мощности на 100 Вт (60 Вт против 160 Вт). M1 Max и тут превосходит дискретный GPU NVIDIA, при этом потребляя на 40% меньше энергии.

Презентация нового поколения Apple Silicon стала тем, чего мы ждали больше года. Я думаю, что Apple удалось не только оправдать ожидания, но и значительно превзойти их. Как M1 Pro, так и M1 Max кардинально отличаются от всего, что мы когда-либо видели в области ноутбуков. Если M1 был неким признаком успеха Apple в их кремниевых начинаниях, то два новых чипа превосходят любые варианты, что мы видели у конкурирующих компаний.

Источник

Эксперты проанализировали внутренности чипа Apple M1 и сравнили их с системой на кристалле A14 Bionic

Эксперты портала Tech Insights проанализировали внутренние элементы чипа Apple M1 и сравнили их с внутренностями системы на кристалле Apple A14 Bionic, которая используется в iPhone 12 и iPad Air 4.

Чипы A14 и M1 разработаны Apple и произведены с использованием самой передовой технологии производства микроэлектроники — 5-нанометрового техпроцесса TSMC N5.

Tech Insights имеет возможность делать фотографии кристаллов, а также проводить структурный и схемный анализы микроэлектроники, разработанной по технологии до 5 нм.

Эксперты обнаружили, что чип A14 имеет аналогичный дизайн, как у М1, он оптимизирован для мобильных устройств и имеет размер кристалла на 37% меньше, чем у М1. Оба чипа имеют многоядерные центральный (ЦП) и графический процессоры (ГП), у них есть нейронный процессор (НП) для выполнения различных ИИ-задач. Примечательно, что у М1 кэш ЦП имеет больший размер, чем у А14, а вот его системный кэш по размеру меньше на 20%.

Таблица с разницей размеров (площадей) и количества элементов чипа M1 по сравнению с чипом A14.

Наименование элемента	Изменение (коэффициент)	Комментарий
ЦП 1 (мм²)	2.1	—
ЦП 1 # ядра	2.0	M1 имеет вдвое больше ядер ЦП 1
ЦП 2 (мм²)	1.0	Такой же размер, как у A14
ЦП 2 # ядра	1.0	—
Интерфейсы DDR (мм²)	2.7	Количественно у М1 в два раза больше интерфейсов DDR, чем у A14
ГП (мм²)	2.1	У М1 в два раза больше ядер ГП, чем у A14
L2 кэш ЦП 1 (мм²)	1.5	У М1 на 50% больше по площади кэш ЦП 1, чем у A14
L2 кэш ЦП 2 (мм²)	1.0	У М1 одинаковый по площади кэш ЦП 2 с A14
НП (мм²)	0.9	У М1 чуть меньше по площади НП, чем у A14
Системный кэш (мм²)	0.8	У М1 меньше на 20% по площади системный кэш, чем у A14
Общий размер (мм²)	1.4	М1 больше на 37% по площади чипа A14

Tech Insights рассказала, что в январе 2021 года выпустит подробных отчет с анализом элементов и дизайна схемотехники чипов A14 и M1.

Пользователи Hacker News надеются, что Tech Insights раскроет дополнительную информацию и промаркирует остальные части чипа М1.

22 июня 2020 года на 31-й конференции для разработчиков WWDC 2020 Тим Кук объявил об историческом событии — Apple будет использовать в Mac процессоры ARM. Это третья смена архитектуры в истории компании.

10 ноября 2020 года Apple представила MacBook Air, MacBook Pro 13 и Mac mini на новых ARM-процессорах M1.

Обобщенное описание чипа M1.

Источник

Подробный разбор: что такое чип Apple M1 и как он изменил Mac

Презентация Apple M1, первого чипа из загадочного племени «M», а также всего железа с этим чипом внутри, была бы похожа на невероятное выступление. То, о чем рассказали с экрана вице-президенты и старший вице-президенты Apple, правдоподобным не было. Им удалось нас удивить, хотя мы ждали чего-то в этом духе и вроде бы были готовы ко всему. Между тем, этот удивительный и неправдоподобный чип – предназначен для самых дешевых и непритязательных моделей Mac’ов в модельном ряду Apple. Так не бывает, но похоже это и в самом деле революция и начало новой эры. Это не обман?

И центральный процессор, и графика, и ОЗУ — все в одном маленьком чипе

Очевидно, что без обмана не обошлось. Службе лояльности Apple (так называется её служба безопасности) удалось сделать невозможное. Над M-чипами в Apple работали не один год, их показывали посторонним – например, Жану-Луи Гассé. За эти годы кто-то из участников проекта уходил из компании, – но про M-серию так и осталась тайной. Неизвестно, на сколько нужно делить заявленные на презентации «в X раз быстрее/экономичнее/лучше», в остальном — только правда и ничего кроме правды. Маркетинг без преувеличений не маркетинг, но на этот раз они едва ли решились бы на серьезные преувеличения.

Что такое Apple M1

На первый взгляд, M1 почти не отличается от придуманного обществом (или внушенного обществу представления о нем) Apple A14X. 8-ядерный ARM-процессор из 4 силовых, то есть, высокопроизводительных, ядер и 4 энергосберегающих. В точности такие же NPU (нейронный процессор), 8-ядерный графический процессор (в дешевом варианте MacBook Air – 7-ядерный), та же фирменная система управления оперативной памятью.

Один маленький чип сочетает в себе столько всего

Производят этот кристалл по техпроцессу 5-нм, если вы не знаете, что это такое, просто примите к сведению, что это «очень круто», самый передний край науки и техники, и M1 – второй 5-нм чип в мире, а первым навсегда останется Apple A14.

Практически все имеющиеся у TSMC производственные мощности мобилизованы на выпуск этих двух кристаллов, и работают они без выходных, 24 часа в сутки, вот уже третий месяц подряд. Но M1 – совершенно другой чип – о котором пока известно немногое, хотя даже того, что о нем сообщили, достаточно, чтобы понять: в индустрии персональных компьютеров начинается новая эпоха, и через год или полтора её будет не узнать.

Но о будущем мы поговорим как-нибудь в другой раз. Разберемся с тем, что уже известно об M1. Первом чипе из семейства Apple Silicon, которое больше не секретно.

Зачем нужен процессор Apple M1?

В 2005 году, объясняя тем, кто привык презирать и ненавидеть Intel-процессоры, странное решение заменить в Mac’ах PowerPC на них, Джобс сослался на показатель, о котором из его слушателей, похоже, никто и никогда не слышал – «производительность на Ватт», и по которому лучшие из серийно производимых PowerPC в разы уступали процессорам от Intel. Речь шла об Intel-процессорах с архитектурой Core, но об этом Стив промолчал.

Чип M1 потребляет всего 25% энергии в сравнении с Intel при более высокой мощности

А на презентации 10 ноября про «производительность на Ватт» вспомнил Джони Сруджи, старший вице-президент Apple по платформам (возглавляющий разработку всех яблочных чипов): За 15 лет (с 2005 года) этот показатель у Intel увеличился, но незначительно. M1 с первого дня превосходит Intel по этому показателю как минимум в два раза. На достижение предельной для Intel-PC производительности M1 потребляет в четыре раза меньше энергии, и для M1 это далеко не предел.

M1, как и A14, состоит из тех же элементов – центрального, графического и нейронного процессоров. Последний, видимо, у них тот же: в персональных компьютерах ничего даже близкого по возможностям еще не было

Зато центральный и графический процессоры, у которых в персональных компьютерах и нагрузка посерьезнее, и круг задач шире – превосходят ноутбуки с Intel внутри. M1, как и другие чипы из семейства «M», о которых еще неизвестно, разрабатываются с нуля, с учетом особенностей места, в котором им предстоит работать. Самые быстрые и мощные ядра в центральном процессоре, как производительные так и энергосберегающие. Самый мощный встроенный графический процессор в мире.

Оперативная память в чипе Apple M1

M1 и компьютеры, использующие его, мы обязательно разберем «по косточкам», но кое-о-чем нужно сказать уже сейчас, чтобы не возникало недоразумений: в яблочных чипах оперативная память управляется и используется иначе, чем в процессорах от Intel. И то, что размер оперативной памяти в M1-компьютерах ограничен 16 гигабайтами – нормально. В Mac на Apple Silicon цена гигабайта значительно выше, чем в устройствах с чипами от Intel или Qualcomm.

Корректно ли сравнивать 16 ГБ в M1 с 32 или 64 гигабайтами в других устройствах, я не знаю, нужно пробовать – но в iPhone и в iPad соотношение примерно такое. «Обменный курс» неизвестен, он зависит от того, для чего используется устройство.

В теории 16 ГБ ОЗУ в M1 должно хватать даже на самые требовательные задачи. Но посмотрим

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

Характеристики Apple M1

Заявленные 10 ноября технические параметры системы-на-чипе M1 и компьютеров, в которых она используется, слишком хороши чтобы быть правдой? Что-то наверняка преувеличено, но в рамках приличий. Не принципиально и не радикально. Хотя если посмотреть на бенчмарки… они не обманули.

MacBook Air на M1 легко оставил позади Mac Pro «ведро» и 16-дюймовый MacBook Pro

Даже в режиме эмуляции с помощью Rosetta 2 новые Mac быстрее, чем их сородичи на Intel

Уже сейчас Mac на M1 можно заказать (в том числе в России), их уже подвергли испытаниям, и они действительно оказались хороши. В том числе Mac mini, который в чем-то превзошел сам Mac Pro.

За оставшийся месяц Apple надеется продать 2,5 миллиона Mac на M1. Что-то мне подсказывает, что у них получится.

Новости, статьи и анонсы публикаций

Свободное общение и обсуждение материалов

Лонгриды для вас

Стандартные обои в macOS многим быстро надоедают, а найти действительно качественные заставки — задача порой просто невыполнимая. В статье разобрались, как установить свои динамические обои и где взять крутые сторонние решения.

У Apple уже есть готовые MacBook Pro 14″ и 16″ с miniLED-дисплеями как в iPad Pro 2021. Новинки получат топовые процессоры M1X, но при этом останутся без Touch Bar. А что ещё о них известно? Попробуем разобраться

Между старым и новым MacBook Pro 16″ — всего два года, но как же сильно изменилась новинка. Apple переработала профессиональный ноутбук практически с нуля, взяв за основу только размер экрана и название

Название заявляет про подробный разбор, но ничего нового относительно предыдущих статей не написано. Даже если Apple слегка преувеличила производительность процессора, цифры все равно впечатляют, хоть на два делите, но такое преувеличение было бы уже слишком. В портативных устройствах производительность на ватт и низкое тепловыделение действительно важны. Но для стационарных решений — только вычислительная мощность. Так что вся интрига на мойвзгляд в iMac и Mac Pro. Хотя мощность Mac mini конечно обнадеживает.

Источник