高性能「Apple Silicon M1」チップの詳細

M1は、Macで使用するために初めて開発されたAppleが設計したARMアーキテクチャのシステムオンチップ（SoC）です。今後、2年間で全てのMacで採用されます。

システムオンチップとして、M1は、CPU、GPU、ユニファイドメモリアーキテクチャ（RAM）、ニューラルエンジン、セキュアエンクレーブ、SSDコントローラー、画像信号プロセッサー、エンコード/デコードエンジン、Thunderboltコントローラーなどのいくつかの異なるコンポーネントを統合しています。

これまで、MacはCPU、I / O、セキュリティに複数のチップを使用していましたが、これらのチップを統合するAppleのチップデザインが、M1がIntelチップよりもはるかに高速で効率的である理由です。
M1のすべてのテクノロジーは、複数のメモリプール間でスワップすることなく同じデータにアクセスできるため、統合メモリアーキテクチャも速度アップに貢献しています。

M1には、160億個のトランジスタがあります。これは、低電力シリコンで利用可能な最速のCPUコアと、ワットあたりの比類のないCPUパフォーマンスを実現するために、Appleがこれまでにチップに投入したトランジスタの中で最も多いものです。
Appleのチップ設計により、Intel設計のチップよりも高速で電力効率の高いMacを製造できます。また、Apple設計のチップとApple設計のネイティブソフトウェアを統合することで、さらに拡張機能を利用できます。

M1チップの製造
M1チップは、Appleがこれまでに作成した中で最も強力なチップであり、Taiwan Semiconductor Manufacturing Company（TSMC）によって5ナノメートルプロセスで構築された最新のiPhone / iPadAirモデルのA14チップに似ています。TSMCは、現在、Appleのすべてのチップを製造しています。

CPUコア
M1チップには、4つの高性能コアと4つの高効率コアを備えた8コアのプロセッサが含まれています。高性能コアは、電力を大量に消費するシングルスレッドタスクに最高のパフォーマンスを提供するように設計されています。
4つの高性能コアが連携してマルチスレッドパフォーマンスを提供し、M1 MacがハイエンドのIntel 16インチMacBookProモデルよりも優れていることを可能にしました。Webブラウジングなど、CPパワーを使わないため電力を必要としないタスクの場合、バッテリー寿命を維持するために電力の10分の1を使用する4つの高効率コアがあります。

Appleによれば、これらのコアは前世代のデュアルコアのMacBook Airと同様のパフォーマンスを提供しますが、電力ははるかに低くなります。これらのコアは、大きな電力が必要ない場合は単独で機能し、要求の厳しいタスクの場合は、8つのコアすべてを一度に使用できます。

‌M1 MacBook Air‌、MacBook Pro、Mac mini‌のベンチマークは、M1チップの高パフォーマンスを裏付けています。モデル間に廃熱の違いがありますが、すべてのMacの中で最高のシングルコアパフォーマンスと、Appleのデスクトップと同等のマルチコアパフォーマンスを備えています。
3機種の内、最高のパフォーマンスを発揮すMac miniは、シングルコアのGeekbench 5スコアが1702、マルチコアのスコアが7380で、MacBookAirとMacBookProが続きます。

GPUコア
「AppleSilicon」チップには8コアGPUがありますが、7コアGPUではコアの1つが無効になっているエントリーレベルのMacBookAirモデルがあります。（MacBookAirには、不具合の1コアを無効にしたチップが有効利用されています。）‌Mac mini‌、MacBook Pro、およびハイエンドM1‌ MacBook Air‌モデルのGPUはすべて、25,000スレッド近くを同時に実行でき、2.6テラフロップスのスループットを実現する8コアGPUです。Appleによれば、M1はパーソナルコンピュータで最速の統合グラフィックスを備えています。

GPUベンチマーク
グラフィックパフォーマンステストでは、M1チップがGeForce GTX 1050TiおよびRadeonRX 560を超えるパフォーマンスを提供することが示唆されています。また、Radeon RX560XおよびRadeonPro WX 4100と同様に、OpenCLスコア19305を獲得しました。

ニューラルエンジン
M1チップには、Appleが数年前にAシリーズチップに最初に追加し始めたコンポーネントであるNeural Engineが組み込まれています。Neural Engineは、ビデオ分析、音声認識、画像処理など、Mac全体の機械学習タスクを高速化するように設計されています。
16コアのニューラルエンジンは、毎秒11兆回の操作が可能で、M1に移行した前世代のモデルと比較して最大15倍高速な機械学習パフォーマンスを実現します。

M1のスピード
M1チップは、前世代のマシンで使用されていたIntelチップと比較して、CPUパフォーマンスが最大3.5倍、GPUパフォーマンスが最大6倍、機械学習機能が最大15倍高速になります。

最新のPCラップトップチップと比較して、M1は2倍高速なCPUパフォーマンスを提供し、わずか25％の電力を使用します。

バッテリー寿命
M1チップによってもたらされる驚異的な速度の向上にもかかわらず、Appleがこれまでにリリースした他のどのMacチップよりもバッテリー効率が高くなっています。M1 Macのバッテリー寿命は、前世代のMacの最大2倍長持ちします。バッテリー寿命が最も長いMacは13インチMacBookProで、最大20時間持続します。これは前世代モデルの2倍のバッテリー寿命です。

インテルとの比較
AppleはローエンドのMacでM1チップを使用しており、CPUパフォーマンスに関しては、M1はIntel Appleのノートブックラインナップで使用されているハイエンドチップをも凌駕しています。M1チップはMacの中で最速のシングルコアパフォーマンスを備えており、マルチコアパフォーマンスはAppleの多くのデスクトップマシンと遜色ありません。

M1セキュリティ機能
Intel Macには、Macのセキュリティやその他の機能を処理するT2チップが組み込まれていましたが、M1チップでは、その機能が組み込まれているため、セカンダリチップは必要ありません。M1には、Touch IDを管理するセキュアエンクレーブと、より高速で安全なSSDパフォーマンスを実現するAES暗号化ハードウェアを備えたストレージコントローラーが組み込まれています。

M1Macでアプリを実行する
M1チップは異なるアーキテクチャを使用しているため、Appleは、開発者がApple SiliconチップとIntelチップの両方で問題なく実行できるユニバーサルアプリバイナリを作成できるツールを構築しました。さらに、x86アプリをM1で実行できるRosetta 2変換レイヤーを開発しました。

Rosetta 2
Rosetta 2は、AppleがPowerPCからIntelに切り替えた2006年に、PowerPCアプリをIntelベースのMacで実行できるようにした機能であるRosettaの名称を使用し、それを今回のIntelからApple Siliconへの切り替えでRosetta 2としました。Rosetta 2を使用すると、Intelマシン用に設計されたアプリは、パフォーマンスの低下を抑えながらM1 Macで引き続き実行されます。ほとんどの場合、M1で導入されたパフォーマンスの向上により、アプリはIntel MacとM1 Macの両方で同様に実行されます。

M1 Macに移行すると、すべてが正常に機能するはずです。数年のうちに、最も人気のあるMacアプリは、M1Macでネイティブに実行できるように構築される可能性があります。現在、M1 Macを選択する際の大きな妥協点が1つあります。それは、Windowsのサポートです。

ARM Windows
M1 Mac用のBoot Campはなく、M1 Macでは正式にARM Windowsを実行できませんが、一部のユーザーはそれを機能させる方法を考えています。公式サポートは将来提供される可能性がありますが、Microsoftが、ARMベースのバージョンのWindowsを消費者にライセンス供与することに大きく依存しており、これまでのところ、それは実現していません。

（via MacRumors）

Last Updated on 2020年11月28日 by Editor