ジュリ・クローバー
AppleのM1チップは、シングルコアCPUベンチマークスコアに基づくと、AppleがMacに搭載したチップの中で最速であり、マルチコア性能に関しては多くのハイエンドIntel Macを凌駕しています。開発者のErik Engheim氏は先日、M1チップの詳細な分析を公開し、Appleの新プロセッサが従来のIntelチップよりもはるかに高速である理由を探りました。
まず第一に、M1は単なるCPUではありません。Appleの説明によると、これはSystem-on-a-Chip（システムオンチップ）であり、複数のチップが1つのシリコンパッケージにまとめられています。M1には、8コアCPU、8コアGPU（一部のMacBook Airモデルでは7コア）、統合メモリ、SSDコントローラ、画像信号プロセッサ、Secure Enclaveなど、数多くの機能が搭載されています。
Intel と AMD も、1 つのパッケージで複数のマイクロプロセッサを出荷しているが、Engheim 氏の説明によると、Apple は競合他社のように汎用 CPU コアに重点を置くのではなく、特殊なタスクを処理する専用チップに重点を置いたため、優位に立っているという。
M1 には、CPU（高性能で高効率なコアを搭載）と GPU に加えて、音声認識やカメラ処理などの機械学習タスク用のニューラル エンジン、ビデオ ファイルを電力効率よく変換するためのビデオ デコーダー/エンコーダーの内蔵、暗号化を処理するセキュア エンクレーブ、音楽ファイルの解凍などの数学的に負荷の高い機能を処理するデジタル信号プロセッサ、画像処理アプリによるタスクを高速化する画像処理ユニットが搭載されています。
注目すべきは、CPU、GPU、その他のコアが相互に情報を交換できる新しい統合メモリアーキテクチャです。統合メモリにより、CPUとGPUはメモリ領域間でデータをコピーするのではなく、同時にメモリにアクセスできます。コピーを必要とせずに同じメモリプールにアクセスできるため、情報交換が高速化され、全体的なパフォーマンスが向上します。
特定の目的を持つこれらのチップはすべて、特定のタスクを高速化し、人々が目にする改善をもたらします。
M1 Macで画像編集や動画編集に携わる多くの人が、これほどの速度向上を実感しているのは、まさにこのためです。彼らが行うタスクの多くは、専用のハードウェアで直接実行できます。だからこそ、安価なM1 Mac Miniでも大容量の動画ファイルを難なくエンコードできるのに対し、高価なiMacではファンをフル稼働させても追いつかないのです。
専用チップは長年使用されてきましたが、Appleはエングハイム氏の言葉を借りれば「この方向へより大胆な転換」を進めています。AMDなどの他のArmチップメーカーも同様のアプローチを採用していますが、IntelとAMDは汎用CPUの販売に依存しており、ライセンス上の理由から、DellやHPなどのPCメーカーはAppleのように完全なSoCを自社で設計するのは難しいでしょう。
Apple は、他のほとんどの企業では真似できない方法でハードウェアとソフトウェアを統合することができ、それが iPhone と iPad に他のスマートフォンやタブレットに対する優位性を与えているのです。
確かに、IntelとAMDは完成したSoCをそのまま販売し始めるかもしれません。しかし、これらのSoCには何を搭載するのでしょうか？ PCメーカーは、搭載すべき内容について異なる考えを持っている可能性があります。これらのSoCにはソフトウェアによるサポートが必要となるため、どのような特殊なチップを搭載すべきかをめぐって、Intel、AMD、Microsoft、そしてPCメーカーの間で対立が生じる可能性があります。
自社設計のシステムオンチップの利点に加え、Apple は M1 に「本当に高速」で、アウトオブオーダー実行、RISC アーキテクチャ、および Apple が実装した特定の最適化により、より多くの命令を並列実行できる Firestorm CPU コアを採用しており、Engheim がこれについて詳しく説明している。
エンハイム氏は、CISC 命令セットの制限と、PC メーカー向けのエンドツーエンドのチップソリューションを簡単に作成できないビジネスモデルのために、Intel と AMD は厳しい立場に置かれていると考えています。
Engheim 氏の記事全文は、M1 の仕組みや、コンピューティング性能を大きく向上させるために Apple が採用したテクノロジーに興味がある人にとっては一読する価値があります。
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