Ковыряемся в чипе M1 от Apple
Apple M1, первый чип, созданный инженерами Apple и предназначенный для их собственной линейки компьютеров, превзошел многие конкурирующие микропроцессоры и почти все компоненты, используемые в других устройствах от Apple (особенно в тестах производительности на одно ядро и графических бенчмарках).
Apple была достаточно любезна, чтобы опубликовать фотографию кристалла (это еще одна небольшая деталь, которая приблизила компанию к AMD и Intel, поскольку теперь это традиционная стратегия анонса новых процессоров), и они были быстро разобраны супер-компьютерщиками – такими как Андрей Фрумусану из Anandtech.
Мы знаем из самых ранних анонсов, что M1 на базе ARM будет крепким представителем категории SoC.
Вероятно, аналитикам будет проще анализировать процессоры, собранные из чиплетов (ожидается, что такая архитектура ЦП будет вымещать традиционную). Поскольку каждый чиплет, по сути, является отдельным куском кремния. Чтобы разобраться в архитектуре SoC, нужно немного (возможно, много) присмотреться.
Выделение отдельных блоков (на изначально неразмеченной карте) Apple M1
Все эти усилия принесут пользу конкурентам и тем, кто заинтересован в эффективной организации кремниевых устройств. Как известно, самое популярное преимущество архитектуры упакованных систем, в которых используются чиплеты, над монолитными устройствами заключается в том, что SoC-решения быстро становятся сложными, запутанными и дорогими. Это приводит к тому, что на рынок SoC могут выходить далеко не все компании, занимающиеся микросхемами. Понимание устройства лучших продуктов в классе и исследования в области передовых современных технологий более важны, чем опыт разработки упакованных чипов.
Особенности M1
У М1 есть ряд отличительных особенностей.
Во-первых, места под кэш-память на кристалле выделено весьма немного. Инженеры Apple сосредоточились на функциональности, а не на объеме памяти. Архитектура UMA, используемая в M1 освобождает пространство на кристалле, при этом обеспечивает быстрый доступ к LPDDR4X-памяти. UMA позволяет разделять отдельные компоненты памяти как между ядрами ЦП, так и графическим процессором, чтобы оптимизировать структуру чипа. Сохранение физической близости модулей памяти — это концепция, заимствованная у мобильных процессоров, в которых память размещается поверх процессоров как в архитектуре упакованных систем. Об этом много говорили ранее – если вкратце, то подобный подход в компьютерах применяется для повышения производительности и эффективного рассеивания тепла, а архитектура, взятая из мобильных устройств, обеспечивает компактность и энергоэффективность.
Значительная часть чипа M1 выделена под графический модуль. Вы можете себе сказать, что это неудивительно. И это так. Никто и не ожидал, что Apple пожертвует производительностью графики. В какой-то мере, этот подход также взят из мобильной архитектуры.
Еще один важный аспект устройства чипа M1 заключается в том, что Apple предпочла увеличить количество логических ячеек (а не физических ядер). Таково преимущество разработки процессоров под собственную ОС – некоторые функции можно встраивать в прошивку и разгружать ЦП для выполнения более сложных задач. Мой хороший друг и отличный технологический аналитик Пол Болдт неоднократно говорил об этом. В одной из его статей приводится цитата Алана Кея, которую я вставлю и в этот текст: «Люди, которые действительно серьезно занимаются ПО, должны производить и свое железо».
Стив Джобс цитирует Алана Кея
Интересную возможность представляет технология flip-chip, используемая для сборки самых передовых микросхем. О ней я писал в одном из своих предыдущих текстов – она позволяет быстро получать изображения с устройством чипа за счет прозрачности кремния для инфракрасного излучения. Такой подход экономит время и деньги.
Простота доступа к M1 в Mac Mini также позволила наблюдать за чипом во время тестирования в бенчмарках.
Используя тепловизор, можно отслеживать активные области чипа по их температуре. На изображении, приведенном ниже в качестве примера, есть ярко-желтое пятно – это высокопроизводительное ядро, активное во время работы компьютера. Благодаря раннему доступу к бенчмаркам (таким как Geekbench 5), созданным специально для процессора M1, температурный анализ позволил выявить расположение ядер Firestorm и Icestorm, графического и нейронного процессоров и многих других компонентов.
Температурный анализ был очень полезен и открыл двери для других методов тестирования. Впрочем, другие вычислительные платформы (особенно мобильные) затрудняют проведение анализа. Но если есть желание, то найдется и решение. Что еще более важно (и очевидно на рынке полупроводников), если есть достаточный бюджет, то все получится.
Снимок M1 с тепловизора в режиме работы одного ядра (Источник: MuAnalysis)
Хотя большая часть внимания к M1 связана с его архитектурой (и так и должно быть), в дизайне и структуре процессора интересны не только технические детали. Подложки M1 BGA с двумя установленными бок о бок модулями памяти LPDDR4X и полностью инкапсулированными пакетами BGA DRAM идентичны (или очень похожи) мобильным процессорам серии A, используемыем в iPad – A12X и A12Z.
Вероятно, лучший инструмент для получения общего представления о сложной структуре устройства, при этом обеспечивающий детальность изображения — это рентгеновская компьютерная томография. Компания System Plus Consulting опубликовала обзор результатов компьютерной томографии и проанализировала интеграцию как поверхностных, так и встроенных в подложку кремниевых развязывающих конденсаторов в M1. Эта информация о чипе является частью стандартного анализа затрат от System Plus Consulting.
Перспективный рентгеновский снимок КТ пакета M1
System Plus недавно обновила свои доклады о затратах включив туда сведения, отсутствующие в их предыдущих отчетах. По словам генерального директора System Plus Ромена Фро, «Новый чип M1 от Apple позволил System Plus воспользоваться двумя новыми методами анализа. Мы составили отчет об архитектуре чипа и провели анализ его поверхности с помощью просвечивающего электронного микроскопа (в дополнение к нашему стандартному отчету о стоимости, в котором анализируются сами кристалл и корпус). Новая методика формирования отчетов значительно повысит ценность наших услуг в области сравнительного анализа».
Какую роль сыграл iPad Pro?
В течение нескольких лет вокруг iPad Pro и его значения для Apple, было много дискуссий и предположений. Будет ли iPad Pro заменой ноутбуку? Это мнение также вызвало обсуждение возможного перехода тандема мобильных процессоров и iOS на компоненты для персональных компьютеров.
Несомненно, iPad Pro был частью этого пути Apple. Повторение архитектуры чипа на iPad, Macbook Air и Pro, а также на Mac mini, безусловно, указывает на стремление к обобщению.
M1 и A12X внешне идентичны
Основным параметром сравнительного анализа продуктов является стоимость. Группам конкурентной разведки, работающим в компаниях-производителях микросхем, вероятно, не придется далеко ходить, чтобы сравнить характеристики других продуктов со своими собственными разработками. Заметное конкурентное преимущество может быть получено за счет оптимизации структуры затрат по сравнению с конкурентами. Разделение устройств на уровне «голых» кристаллов позволит раскрыть эти аспекты с разумной степенью детализации с учетом правильного опыта, понимания отрасли и моделирования.
Что делает эту работу действительно увлекательной, так это возможность раскрыть инновации, которые помогают отрасли полупроводников развиваться и двигают этот рынок вперед.
- Первая в России серийная система управления двухтопливным двигателем с функциональным разделением контроллеров
- В современном автомобиле строк кода больше чем…
- Бесплатные онлайн-курсы по Automotive, Aerospace, робототехнике и инженерии (50+)
- McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
НПП ИТЭЛМА всегда рада молодым специалистам, выпускникам автомобильных, технических вузов, а также физико-математических факультетов любых других высших учебных заведений.
У вас будет возможность разрабатывать софт разного уровня, тестировать, запускать в производство и видеть в действии готовые автомобильные изделия, к созданию которых вы приложили руку.
В компании организован специальный испытательный центр, дающий возможность проводить исследования в области управления ДВС, в том числе и в составе автомобиля. Испытательная лаборатория включает моторные боксы, барабанные стенды, температурную и климатическую установки, вибрационный стенд, камеру соляного тумана, рентгеновскую установку и другое специализированное оборудование.
Если вам интересно попробовать свои силы в решении тех задач, которые у нас есть, пишите в личку.
Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.
Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.
У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.
Источник
Новый Apple M1, AMD Epyc, AMD Ryzen… Если Intel ничего не предпримет, то мы можем увидеть его закат
То что сейчас происходит — это выбивание стула из под Intel, никак иначе. Еще и AMD может зацепить, хотя они показывают хороший прогресс. Если Intel продолжит свою текущую политику, продолжит считать себя монополией и диктовать цены на свои процессоры, то ее, вероятно, ждет закат. Почему? Я проанализировал первые тесты Apple M1 и они сделали первый серьезный удар.
Сразу скажу… Я не фанат Apple, хоть и пользуюсь Apple MacBook Pro 13 еще 2015 года, а недавно выбирал супруге ноутбук и остановился на Apple MacBook Pro 16, хотя и перебрал множество других недешевых ноутбуков. Я не в восторге от политики компании, от многочисленных багов в MacOS и если бы для меня существовала альтернатива, то я бы с радостью сьехал на Xubuntu. Потому я не являюсь ярым фанатом, потому не пытайтесь меня уличить в предвзятости.
Сегодня появились в продаже новые MacBook Air, MacBook Pro 13 и Mac mini. Есть первые тесты производительности.
По тесту Geekbench 5 в тесте на 1 ядре Apple M1 3.2 GHz уделывает MacBook Pro 16 на топовом Intel Core i9-9880H 2.6 Ghz и даже iMac 2020 года на топовом Intel Core i9-10910 3.6 GHz. Результаты синтетических тестов 1689 vs 1251 vs 1095.
В multi-core тесте результаты 7288 vs 9021 vs 6869. При этом, у iMac 10 ядер, а у остальных по 8 ядер.
Но! Эти тесты без эмуляции x86, а у M1 архитектура ARM, потому тот же Premier Pro для x86 систем будет медленнее работать. Ранее на Geekbench были замеры в режиме эмуляции и там результаты single core/multi-core были куда скромнее: 1313 и 5888. Но потом с Geekbench данные этих тестов удалили и оставили нативные тесты. Но интернеты помнят все. Даже с эмуляцией это быстрее чем Core i7 и Core i9. А что будет когда Premier Pro и прочие сделают поддержку нативную ARM?
Эти тесты — это синтетика, стоит помнить. У MacBook Air нет вентилятора, а у MacBook Pro есть, потому я предполагал возможность перегрева при длительной нагрузке и будет происходить снижение производительности. Но я уже видел экспорт H264 4K@60fps видео длиной в 20 минут, который не привел к снижению производительности. Производительность не падает! На этом видео, кстати, видно, что экспорт занял 24 минуты, а топовый MBP 14 года проиграл 4%. Разница не так велика, но это Air vs Pro, без вентилятора и базового уровня, дальше Apple обещает более мощные чипы.
Еще под полной нагрузкой M1 нагрелся до 33 градусов по цельсию на корпусе на Air без вентилятора! Что повергло прямо в шок, ибо MacBook Pro 16 греется до 46-50 градусов, жужжа как пылесос.
Работа в Davinci, Final Cut и Premiere Pro с 4K видео работает как нативно (Final Cut), так и с Premiere Pro в режиме эмуляции x86 (Rosetta 2). При x4 воспроизведении 4К не наблюдалось тормозов.
Тесты Cinebench R23 показали преимущество над Core i9-9880, 1498 vs 1183 в single core тесте. Правда Ryzen лидирует в multi-core тесте.
Affinity тест: M1 дает жару iMac с AMD 580X.
Утром подъехали тесты компиляции WebKit.
А еще на habr пользователь avengerweb опубликовал Первый опыт: Mac Mini на M1.
Числа выше говорят за себя. Но вот что еще… Apple подняла цены на официальном сайте на версии с Intel процессорами. Для примера, MacBook Pro 16 с Core i9-9880H, 16Gb RAM и 512Gb SSD стоит $2699. В то время как Apple MacBook Air с M1, 16Gb RAM и 512Gb SSD стоит $1499. При почти одинаковой производительности… Базовый Air entry level против топового Pro… Давление ценой и качеством. Что же, это мощный удар.
UPD. В комментариях уже зацепились за AMD и Market Share, потому давайте добавлю и это.
Доля Intel на рынке процессоров падает и этому способствовал успех AMD.
У AMD вообще отличная архитектура и себестоимость 1Ghz вычислений намного ниже. Это позволило AMD обеспечить прирост в 5 раз доли в сегменте DC. А запас производительности для топовых железок просто отменный.
Какую же долю занимает Client/Server сегмент Intel? Client сегмент на 50% больше чем сервервный, именно в Client сегмент начал быть AMD и теперь Apple.
Потому я вижу, что Intel сдает позиции в x86 десктопном, мобильном и серверном сегменте AMD, а тут еще Apple с ARM начинает будоражить рынок.
А теперь снова к ARM. Что может последовать дальше? Волна хайпа вдохновит других вендоров и разработчиков OS пересмотреть свой подход. ARM позволяет запускать сотни тысяч приложений с мобильного AppStore и пользователи смогут запускать тот же Instagram уже на Mac. У Google тоже есть своя большая экосистема на ARM и это может подстегнуть Google активней разрабатывать свою OS, либо даже посмотреть в сторону производства своих устройств. Если сойдутся звезды, то и MS присоединится к гонке. Выиграет от этого покупатель в любом случае. А что думаете вы? Пишите в комментариях!
А что по минусам или рискам?
- Заявлена поддержка только 1 экрана до 6K в MBA и MBP, подключить два не получится. Возможно, добавят в следующей ревизии, ибо о какой Pro может идти речь, если нельзя два экрана подключить? Кстати, у Mac Mini на M1 есть HDMI порт и подключить можно будет два экрана, скорее всего.
- Epic Games Launcher у людей на MBA вылетал, потому проблемы с Rosetta могут быть, я бы советовал подождать пока проблемы исправят.
Материал подготовлен на базе моей публикаций в авторском телеграм канале Об IT без галстуков. Правда о менеджменте, действиях и мотиваторах топ-менеджмента, про то как расти в компании и что ценят собственники бизнеса. Ну и авторский материал про современную разработку! Второй мой канал (ФинВам) про финансы, финансовую грамотность и инвестиции.
Источник
