Процессоры Apple M — всё. RISC был оправдан?

Переход Apple на собственные процессоры, начиная с чипа M1, изначально был прорывным из-за впечатляющей производительности и энергоэффективности. Однако последующие версии, такие как чипы M2 и M3, показали снижение отдачи от инноваций. Ажиотаж вокруг кремниевых разработок Apple идет на убыль, поскольку ожидания революционных перемен не оправдываются.

В 2020 году Apple представила инновационный чип M1 для своего MacBook Air. Эта инновация объединила процессор, графику, нейронный движок и память в единую систему на кристалле (SoC), что обеспечивает непревзойденную производительность и экономичность. Конструкция без вентилятора обеспечивает бесшумную работу при сохранении энергопотребления более чем в три раза выше, чем у предыдущих моделей, без увеличения стоимости. Со временем M1 доказал свою универсальность в работе с такими устройствами, как Mac mini и iPad, а затем получил еще более мощные версии, такие как M1 Pro, Max и Ultra.

Apple полностью отказалась от чипов Intel и AMD во всех своих продуктах - смелый шаг, который оказался успешным. Однако с чипами серии M есть небольшая проблема, поскольку с каждым новым поколением производительность повышается все меньше - в лучшем случае на 10% в периоды максимальной производительности.

На рынке появился новый конкурент, который бросит вызов доминированию Apple с ее кремниевыми чипами. Компания Qualcomm представляет свои процессоры Snapdragon X Elite и X+ на базе ARM, которые будут использоваться в ноутбуках уже этим летом. При поддержке Microsoft эти разработки свидетельствуют о серьезном изменении отраслевого ландшафта.

Успех Apple Silicon основан на трех китах, первый из которых - использование современных наборов команд в архитектуре ARM. В отличие от процессоров x86 от AMD или Intel, которые используют инструкции переменной длины и устаревший код, ARM работает с командами фиксированной длины, что устраняет неэффективность. Этот оптимизированный подход позволяет избежать устаревания оборудования и обеспечивает более короткий конвейер для повышения энергоэффективности по сравнению с системами x86.

Концепция заключается в объединении множества аппаратных систем на одном чипе, включая процессор, графический блок, нейронные процессоры (NPU), механизмы кодирования и декодирования, специализированные сопроцессоры отображения, унифицированную архитектуру памяти и другие компоненты. Такая интеграция упрощает функциональность и повышает производительность за счет уменьшения зависимости от отдельных модулей. Такие чипы также могут быть оснащены специализированными процессорами, адаптированными для решения конкретных задач.

Синергия между разработкой аппаратного обеспечения, приложениями и операционными системами обеспечивает оптимальную производительность. Этот комплексный процесс контроля качества начинается с разработки концепции устройств и продолжается до их окончательного выпуска. Чипы M1, M2 и M3 являются примером такого комплексного подхода.

МТС представляет цифровую платформу MTS Ver, объединяющую игры и развлечения. Пользователи создают аватары, чтобы исследовать виртуальные локации, в том числе игровые зоны и зоны, посвященные продуктам МТС, таким как онлайн-кинотеатр Kion или премиум-подписки МТС. Участники могут зарабатывать монеты для получения внутриигровых бонусов или промо-кодов на обслуживание, выполняя задания или посещая виртуальные концерты. Доступная непосредственно через браузер, она предлагает возможность быстрого взаимодействия с таблицами лидеров, отслеживающими прогресс.

Apple, как и другие компании, сталкивается с ограничениями из-за плотности транзисторов на чипах. Их процессоры производятся тайваньской компанией TSMC с использованием передовых технологических процессов, таких как 5-нм технология для чипов M1. Небольшие технологические процессы позволяют использовать большее количество транзисторов в одной области, повышая вычислительную мощность и энергоэффективность без увеличения размера чипа; однако это не всегда работает идеально. Чтобы повысить производительность для будущих поколений, таких как M2, можно дополнительно уменьшить размер технологического процесса или увеличить количество транзисторов, хотя такие подходы могут привести к увеличению тепловой мощности и расхода батареи.

Apple усовершенствовала чип M2, объединив достижения предыдущих моделей и использовав усовершенствованный 5-нм техпроцесс TSMC N5P. Это позволило увеличить производительность одноядерных процессоров на 7-10% и энергоэффективность на 15% при незначительном увеличении плотности транзисторов. Чтобы еще больше повысить многопоточную производительность (до 20%), они увеличили размер процессора за счет увеличения количества транзисторов - с 16 до 20 миллиардов. Однако это привело к более высокому энергопотреблению, выделению тепла, увеличению времени охлаждения и регулированию по сравнению с предшественником M1. Несмотря на эти недостатки, задачи выполняются быстрее благодаря большей вычислительной мощности.

Переход на 3-нм чиповый процесс, который был продемонстрирован на примере процессора M3, обещал значительные улучшения, такие как удвоение плотности транзисторов. Однако фактический прирост производительности был скромным — 10% для одноядерных процессоров и 20% для многопоточных по сравнению с предшественником. Это несоответствие частично объясняется использованием транзистора чуть большего размера, чем заявлено в рекламе (3,5 нм), и неизмененными аналоговыми компонентами матрицы, что ограничивает общую эффективность усадки.

Смартфон Realme 12+ 5G - это отличное решение для своего ценового диапазона в 30-35 тысяч йен. Он оснащен процессором MediaTek Dimensity 7050, способным выполнять сложные задачи, такие как игры. Камера оснащена основным сенсором Sony IMX600 с оптической стабилизацией и сверхширокоугольными и макрообъективами для универсальной съемки в высоком качестве. Его AMOLED—дисплей может похвастаться плавной частотой обновления 120 Гц и впечатляющей максимальной яркостью до 2000 нит, что идеально подходит для просмотра видео или игр. Он обтянут экокожей с элементами дизайна в стиле роскоши от Olive Savelli.

Архитектура ARM укрепила свои позиции благодаря оптимизированным системам и приложениям, обеспечивающим совместимость даже с устаревшим программным обеспечением. Снижение производительности минимально - всего 10%, что свидетельствует о таких достижениях, как Rosetta 2 от Apple и переводчик Prism от Microsoft. Эти инструменты обеспечивают функциональность приложений x86 на современных компьютерах на базе Snapdragon, подчеркивая растущую конкуренцию в этом технологическом пространстве.

Snapdragon X Elite: Новая эра в потребительской конкуренции Процессор Snapdragon X Elite, построенный по 4-нм технологическому процессу, близкому к 3,5-нм у Apple M3, оснащен 12 высокопроизводительными ядрами, графикой Arena, Hexagon NPU с поддержкой Wi-Fi 7 и объемом оперативной памяти LPDDR5 до 64 ГБ. Он интегрирует NVMe через PCI Express и модем Snapdragon x65 для расширенного подключения. Хотя он еще не превосходит линейку Pro Max Ultra от Apple по мощности, он знаменует собой выход Qualcomm на рынок инновационных чипов, аналогичных первому выпуску Apple M1.

Механизмы искусственного интеллекта, переопределяющие показатели Производительности на разных Платформах Благодаря нейронному процессору Snapdragon X Elite, обеспечивающему до 45 максимумов производительности по сравнению с Apple M3 при всего 18 максимумах, что в три раза больше, Snapdragon X Elite устанавливает новые стандарты для задач, управляемых искусственным интеллектом, таких как редактирование видео или рендеринг с помощью таких инструментов, как DaVinci Resolve или Adobe Premiere, используя специализированные движки, а не традиционные CPU / GPU.Этот сдвиг отражает более широкие отраслевые тенденции, когда разработчики адаптируют программное обеспечение в различных экосистемах, обеспечивая со временем паритет между средами Windows macOS

Чип Apple M1 представляет собой одно из величайших достижений Apple, знаменующее собой значительный скачок в технологиях. Его внедрение в MacBook Air без вентиляторов продемонстрировало его эффективность и инновационность. Риск, на который пошла Apple, разработав этот кремниевый дизайн, окупился на удивление хорошо, но, возможно, это их последняя успешная авантюра, поскольку теперь они сталкиваются с технологическими ограничениями.

Убедительная коммуникация основана на уверенном представлении информации, которая кажется логичной, даже если она вводит в заблуждение. Эту концепцию можно проиллюстрировать на примере обсуждения неожиданного решения Apple отказаться от чипа M3 в пользу выпуска iPad Pro с чипом M4 всего через 190 дней после выпуска M3. Этот шаг вызвал вопросы об их стратегии, но также продемонстрировал, как они перехитрили конкурентов, несмотря на скептицизм в отношении будущего Apple Silicon.

Процессор M4, выпущенный всего через шесть месяцев после модели M3, превосходит все ожидания благодаря значительному повышению производительности. Несмотря на то, что в нем используются те же нанометровые технологии и транзисторы, что и в его предшественнике, он обеспечивает на 25% более высокие показатели одноядерности и многоядерности в Geekbench по сравнению с M3. Это улучшение превосходит даже настольные процессоры высокого класса, такие как Intel Core i9-13900K или аналоги AMD. Увеличение частично связано с пиковой частотой 4,4 ГГц по сравнению с 4,1 ГГц на M3, но все равно почти вдвое превышает теоретический выигрыш от этого.

Apple стремилась стать первой компанией в мире, выпустившей трехнанометровый чип, подтолкнув TSMC к его производству. Однако технология N3B, разработанная TSMC, была несовместима с другими процессами литографии и требовала специальной производственной линии исключительно для Apple. Несмотря на трудности, в том числе на то, что Intel представила свой процессор Lunar Lake, основанный на той же технологии, но с двумя чиплетами, Apple пошла по этому пути.

Литография, процесс нанесения мелких деталей с использованием ультрафиолетового излучения на такие материалы, как кремниевые пластины, сродни печатным чипам. Для технологического узла N3B требуется нанесение 25 слоев на пластину, однако в новой версии N3 требуется всего 19 слоев. Это упрощение снижает производственные затраты и увеличивает выход продукции за счет минимизации брака. В то время как N3B был готов в 2023 году, его усовершенствованный преемник — N3 — только сейчас становится доступен.

Apple стратегически адаптировала архитектуру своих чипов в соответствии с развивающимися производственными технологиями. Компания модифицировала процессор M2 для обеспечения совместимости со старым технологическим процессом N3B, что обеспечило минимальные сбои при переходе на более новые архитектуры, такие как N3E и другие. Такой подход позволил Apple эффективно отказаться от эксклюзивного использования устаревших производственных линий, сосредоточившись на будущих усовершенствованиях, таких как чипы M5 и M6. В таких устройствах, как iPad Air и Vision Pro, в этот переходный период использовались более старые процессоры из-за их экономической эффективности.

Чип Apple M3 Ultra выпущен не будет; вместо этого компания переходит непосредственно к разработке M4 Ultra. Дизайн чипов Apple "Ultra" предполагает подключение двух процессоров меньшего размера (M Max) с использованием специального интерфейса под названием "Ultra Fusion". Однако при выпуске своего последнего MacBook Pro с процессором M3 Max это подключение было полностью исключено. Увеличив размер процессора без изменения его компоновки или включения этого интерфейса, Apple умело оптимизировала производственные затраты, отказавшись от планов по выпуску промежуточного продукта, такого как гипотетический "M3 Ultra". Эта стратегия также объясняет, почему избыточные запасы от перепроизводства чипов стандартного уровня оседают в таких устройствах, как IMAC, до тех пор, пока запасы не истощатся.

Компьютер iMac, оснащенный процессором M4, демонстрирует, что его графическая архитектура остается неизменной. Это ограничение не позволяет ему достичь уровня производительности, сравнимого с процессорами M2 Max, M3 Max или даже более старыми процессорами M1 Max. Несмотря на заметное улучшение по сравнению со стандартным чипом M3, это усовершенствование является значительным, но не новаторским.

Чип M4 выполняет 38 триллионов операций в секунду в нейронных вычислениях с использованием int8, превосходя результаты fp16. Конкуренты, такие как Snapdragon X Elite, также используют int8, но лишь ненамного превосходят M4 по производительности NPU. Несмотря на эту незначительную разницу, NPU от Apple остается одним из самых совершенных на сегодняшний день.

Стратегическая дилемма Apple в отношении линейки M4 Apple сталкивается со стратегической задачей по управлению линейкой своих продуктов, особенно в связи с предстоящим мероприятием WWDC. Ожидается, что компания представит всю линейку настольных компьютеров — Mac Mini, Mac Studio и Mac Pro — на базе новых процессоров M4. Однако такой быстрый цикл выпуска может оттолкнуть пользователей, которые недавно приобрели устройства с более старыми чипами, такими как M2 Ultra. Совет очевиден: по возможности дождитесь осенних выпусков обновленных MacBook Pro на чипах M4 Pro и Max.

Покупки с гарантией на будущее В условиях модернизации Процессоров Для тех, кто рассматривает возможность обновления сейчас, а не ждет появления будущих моделей, сроки имеют большое значение благодаря усовершенствованиям процессоров Apple. В то время как современных опций, таких как MacBook Air на чипе M3, достаточно для решения базовых задач, сегодняшним покупателям следует взвесить, имеет ли смысл ждать осени, учитывая вероятные улучшения как в аппаратных возможностях, так и в возможностях интеграции с экосистемой, которые ожидаются достаточно скоро!