Apple M1 チップ: Apple のビジョンの聖杯

公開: 2020-11-09

アップル。 名前が（Googleのように）動詞になるか、数千年後に考案されたものであっても、名前が付けられたものよりも会社の名前が人気になった場合、会社が「それを成し遂げた」と巨大であることがわかります前者。 それがアップルです。

時価総額は 2 兆ドルに達し、GDP が同社の時価総額を上回っている国はほんの一握りです。 Apple を国に例えると、時価総額を GDP とすればトップ 10 に入るでしょう。 巨大な数字を視覚化するのは難しく、Apple の評価はその模範です。

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数、評価、および金銭的価値は、独立した属性ではありません。 多くの場合、それは金儲けが世界に提供する強力な一連のものに支えられており、より良い生活を送るための競争として人類を少しずつ前進させています. Apple は、頂点に留まっている期間を考えると、これは例外ではありません。

アップルのビジョン

言葉よりも行動が雄弁であることは言うまでもありません。 コンピューティングの世界に革命をもたらした主な Apple 製品を 1 つずつ見ていきましょう。

アップルビジョン
  1. iMac (1998): 新鮮な卵形の外観で、パーソナル コンピュータを「パーソナル」にしました。
  2. iPod (2001): カセットと CD が音楽を聴く唯一の方法だった世界で (当時のちっぽけな MP3 プレーヤーは別として)、iPod は「ポケットに 1000 曲」という約束を持って登場しました。
  3. iPhone (2007): おそらく技術史上最も革新的な製品である iPhone は、「電話、通信デバイス、およびインターネット ブラウザ」をポケットに入れて持ち運べる 1 つのデバイスにまとめました。 スマートフォンとポケット コンピューティングの新しい技術の波の先頭に立っています。
  4. MacBook Air (2008): これは、Steve Jobs が完全なラップトップを取り出した黄色の封筒をアイコン化したもので、金属製の大きな箱がラップトップと呼ばれていた時代に実際に持ち運ぶことができました。

ここでのパターンを知ること、Apple がテクノロジーを設計する際にビジョンに留めている真の北極星を見分けることは、それほど時間はかかりません。

それは、「コンピューター」の設置面積を減らし、よりパーソナルでアクセスしやすいものにすることです。 コンピューターは何でもかまいません。 部屋全体をカバーするマシンから、机の上にあるマシンから、ポケットや手首にあるマシンまで。

これが、彼らが量的な巨人であることを達成した方法です。 彼らは定性的な能力を完成させました。 年々、製品ごとに。

CISC 設計と x86 命令セット

コンピュータは、CPU がサイクル単位で実行する命令セット (低レベル コードと考えてください) で動作します。 Complex Instruction Set Computer の頭字語である CISC は、算術演算、メモリからのロード、メモリへの格納など、いくつかの低レベルの操作を組み合わせることを目的とした CPU 設計方法論です。 CPUが1サイクルで実行できる1つの命令にすべて含まれています。 x86は、そうしたCPU設計を踏襲するIntelプロセッサと互換性のあるCPU命令セットです。

これは、ラップトップおよびデスクトップの世界で数十年にわたって非常に人気のある設計であり、現在もなお勢いを保っているため、インテルはラップトップおよびデスクトップ業界を強力に独占し、ほぼすべてのメーカーにチップを供給しています。

しかし、歴史が示すように、変化は唯一の不変のものであり、この環境は、技術的な観点とビジネスの観点の両方から変更する必要がありました。

RISC 設計と ARM チップの登場

CISC は非常に画期的な設計でしたが、プログラムあたりの命令の効率を重視しています。 一方、RISC (Reduced Instruction Set Computer の略) は、命令ごとのサイクル数の効率を重視しました。 簡単に言うと、CISC は CPU ハードウェアにトランジスタを追加することで計算の高速化を達成し (実行にはより高いエネルギーが必要でした)、RISC は効率的なソフトウェアに基づいてそれを達成しました。 （コンパイラやコードのように）これにより、ハードウェアに必要なトランジスタの数が少なくなり、実行に必要なエネルギーが少なくなりました。

そこで、チップの ARM 設計が登場しました。 ARM (Acorn RISC Machine の頭字語、または後に Advanced RISC Machines と呼ばれる) は、RISC 設計に従ってチップを設計しました。 それらは、CISC 設計と Intel x86 チップが標準として受け入れられていた頃にありました。 しかし、彼らは彼らの代わりになることはできませんでした. ARM チップは x86 チップに対抗するチャンスはありませんでしたが、有望ではありました。 ARM の設計に取り組んでいるプロジェクト エンジニアの 1 人は、ある日、電源が接続されていない状態でチップが動作していることに気付きました。 実際には、I/O チップにつながる電源レールからのリークによって電力が供給されていました。 これは、これらのチップの実行に必要な電力がどれほど少ないかを示しています。

ARMがこのような利点を提供しているため、ラップトップおよびデスクトップチップの最大の単一プレーヤーであるIntelが時流に乗ってARM設計を利用して独自のチップを作成するのは当然のことです. しかし、インテルはそれをしませんでした。 もしそうなら、彼らはARMにかなりの量のロイヤルティを与えなければならず、それをあきらめる準備ができていませんでした. したがって、彼らは独自の低電力マイクロアーキテクチャに投資しました。 アトムチップ。 しかし、コアのラインナップが非常に好調だったという事実を考えると、彼らはコアのラインナップよりもアトムのラインナップを優先したくなかったのです。 そのため、Atom チップはゆっくりと過去のものとなり (将来への道が開かれた可能性があります)、インテルはコアのラインナップを倍増させました。 （つまり、現在機能しているものに焦点を当てる）

Apple の ARM

ARM チップの消費電力が少ないことを考えると、これは、コンピューティングのフットプリントを削減するという Apple の北極星に完全に適合します。 チップが消費する電力が少なければ、必要なバッテリーが少なくなり、より「ポケットに入れやすく」なる可能性があります。 Apple は PA Semi を買収し、より高速な CPU を ARM 設計で年々量産するさらなる研究に多額の投資を行いました。 Apple は、iPhone、iPod、iPad、Apple Watch などの低電力低コンピューティング デバイスすべてに自社のシリコンを使用することから始めました。 彼らは、System on Chip の略である SoC 設計を実装することでこれを実現しました。 SoC (ARM アーキテクチャに基づく) は、RAM、I/O、ワイヤレスなど、コンピューターの主要なさまざまなコンポーネントをすべて 1 つのチップに結合し、これらのコンポーネント間の接続によるボトルネックと高価な情報交換を削減します。 . しかし、それでもパフォーマンスの面でデスクトップ グレードの x86 チップに代わるものではなく、それが彼らの最大の課題でした。

しかし、時が経つにつれて、Apple は独自の ARM ベースのシリコンを完成させ続けました。下のグラフが示すように、iPhone 11 のラインナップで使用された A13 Bionic チップは実際にはターニングポイントであり、最も強力な Intel よりも強力になりました。デスクトップグレードのCPU。

インテル対アップルトップパフォーマンス

これは、Intel チップのボトルネックが単なる予測ではなく明らかになった場所です。

M1 チップと強力な ARM コンピューターの登場

ARM アーキテクチャに基づいて小さなバッテリーで動作する Apple Silicon は、専用の高ワット電源や、ファンや液体冷却などの他のシステムを必要とするチップよりも強力な計算を実際に提供し始めました。

この前例のない進歩により、Apple は x86 ベースのチップ市場で独自の Apple ARM ベースのチップを搭載したラップトップを製造する道を切り開きました。 2020 年 11 月、Apple は、Apple M1 チップと呼ばれる独自の ARM ベースのチップを搭載したラップトップのラインナップをリリースしました。

ただし、ARM は x86 とはまったく異なるアーキテクチャであるため、x86 マシン用にコーディングされたソフトウェアは ARM ベースのデバイスでは実行できません。 これは、Apple が市場に存在するものを何も実行できないラップトップを考案したことを意味するのでしょうか? そうではありません。 そこで、Apple の翻訳環境である Rosetta の出番です。 x86 コード化されたソフトウェアと ARM ベースの M1 チップの間の仲介者として機能します。

これが現実世界に与える影響は、控えめに言っても驚くべきものです。 M1 チップは基本的に SoC であるため、GPU、ニューラル エンジン、さらには RAM などの主要コンポーネントのほとんどがチップに組み込まれているため、消費電力が削減され、パフォーマンスが向上します。 太古の昔から、企業は一方を妨害して他方を改善することしかできませんでした。 パフォーマンスの向上は、消費電力の増加とバッテリ寿命の短縮を意味しました。 一方、バッテリ寿命が長くなると、パフォーマンスが低下します。 M1 は、競合他社よりもはるかに先を行くことで、そのループを断ち切りました。

m1チップ

カナダの有名な YouTube テクニカル チャンネルである Unbox Therapy の Lewis Hilsenteger 氏は、M1 チップを搭載した新しい MacBook Air から編集済みのビデオをエクスポートする方法を実演しました。 Air には、チップを冷却するためのファンさえありません。 このテストが ARM ベースの M1 ではなく x86 マシン用に作成されたソフトウェアで実行されたことを考えると (Rosetta さん、ありがとうございます)、M1 チップと翻訳エンジンとしての Rosetta の両方のパフォーマンスに関して、これは絶対的なばかげたものです。 ARM ベースの M1 チップ用にコーディングされたソフトウェアを見たときに、パフォーマンスとバッテリーの向上がどうなるかを想像することしかできません。

これはまた、Apple が M1 チップを今後採用する際に直面するであろう小さな課題をもたらします。 つまり、ARM ベースの M1 専用のバージョンのソフトウェアを開発者にカスタム開発してもらうということです。 巨大な Apple であること、Apple デスクトップとラップトップのユーザー数、M1 チップの驚異的なパフォーマンスを考慮すると、開発者が時流に乗れるようになるのにそれほど時間はかからないはずです。絶え間ない技術革新。 Apple は、移行期間は 2 年間であると主張しています。 それまでは、Rosetta は x86 ソフトウェアと ARM ベースの M1 の間の仲介者であり、そのパフォーマンスを見て、文句を言う人はいないでしょう。

M1 チップがすべてのラップトップ メーカーと企業としての Intel にとって大打撃になると言うことは、避けられないことを過小評価しています。 ほとんどの人が現在携帯している 2 つの主要なテクノロジ デバイス (つまり、ラップトップ/デスクトップとスマートフォン) が同じ CPU アーキテクチャ (ARM) で実行されているため、アプリの相互互換性が実現し、アプリが実行されている MacOS Big Sur との互換性が実現します。 iPad および iPhone では、MacBook でも実行できます。 M1 は、ラップトップおよびデスクトップ コンピューティングの方向性における大きな変化の到来であり、iPhone よりも大きな変化です。 Apple によるイノベーションのこの一貫性は、企業にとって、イノベーションよりも売れるものに焦点を当てて短期的な金銭的利益を得るよりも、壮大なビジョンを持ち、それに忠実であり続けることがいかに重要であるかを示しています。 Intel は後者のパラゴンであり、低電力のマイクロアーキテクチャである Atom ではなく Core ラインナップに重点を置いています。 量的な高みは常に質的な力の後にあり、Apple はこのイデオロギーの先駆者です。