Décomposer toutes les technologies d'Apple pour comprendre la nouvelle puce M1

Après des mois de rumeurs et de spéculations, Apple a finalement révélé les spécifications de son processeur ARM personnalisé qui alimentera les futurs Mac - enfin, du moins la plupart des plus importants, comme le nombre de cœurs et le nombre de transistors. Malheureusement, ces spécifications ne donnent pas une image complète de la façon dont les performances du M1 se compareront réellement à celles des autres processeurs pour ordinateurs portables actuellement sur le marché, en particulier sans chiffres de vitesse d'horloge durs. Mais il y a quelques choses que nous pouvons briller de l'événement d'Apple aujourd'hui, et la M1 s'annonce comme une puce intéressante qui pourrait résister à Intel et AMD.

Le M1 est un processeur système sur puce (SoC), ce qui signifie que le processeur, le GPU et la RAM sont tous contenus sur une seule puce, tout comme les processeurs mobiles Tiger Lake de 11e génération d'Intel et l'A14 d'Apple dans son iPhone 12. Ce permet à chaque composant de communiquer plus efficacement pour des temps de traitement plus rapides et une latence plus faible, et réduit également la consommation d'énergie. La puce M1 est optimisée pour les systèmes à faible consommation d'énergie, c'est donc une bonne chose, d'autant plus que certains des premiers produits dotés des nouvelles puces M1 sont les nouveaux MacBook Air et Mac Mini, deux ordinateurs qui doivent compter sur une consommation d'énergie plus faible. car il n'y a pas beaucoup de place pour le refroidissement, sans parler du fait que le nouveau MacBook Air n'a même pas de ventilateur.

Les rumeurs étaient justes à propos du M1 construit sur un nœud 5 nm, qui est un nœud plus petit que les puces 7 nm d'AMD et les puces 10 nm et 14 nm d'Intel. En plus des SoC plus économes en énergie, les nœuds plus petits (transistors) sont également plus économes en énergie. Ils peuvent effectuer plus de calculs par horloge sans être trop chauds, ce qui est l'un des principaux facteurs de limitation des performances du processeur. Plus il y a de transistors sur un processeur, plus les choses vont vite - deux fois plus de données, voire plus, peuvent être traitées à la même fréquence d'horloge avec plus de transistors. Celui du M1 a 16 milliards de transistors; par comparaison, l'architecture Zen 2 7 nm d'AMD en compte 3,9 milliards et Tiger Lake 5 milliards.

Une autre chose qui augmenterait les performances du M1 est le nombre de cœurs bruts. Selon les rumeurs, le M1 aurait 12 cœurs de processeur au total, dont huit dédiés aux charges de travail hautes performances et quatre cœurs plus lents pour les tâches qui ne poussent pas autant le système (pensez au transcodage vidéo par rapport à la saisie dans Word). Ces rumeurs n'étaient pas entièrement correctes. Le M1 aura un total de huit cœurs, mais quatre seront destinés aux charges de travail de performance et les quatre autres aux charges de travail à haut rendement. Mais Apple n'a pas révélé les fréquences de ces cœurs, il a simplement affirmé qu'il avait de bien meilleures performances et une consommation d'énergie inférieure à celle de la «dernière puce d'ordinateur portable PC».

Si nous n'utilisons que des transistors, alors bien sûr, le M1 a battu AMD et Intel. Mais en fin de compte, le nombre de transistors est lié aux objectifs généraux et au style de conception du processeur lui-même, de sorte qu'une puce avec moins de transistors pourrait encore être plus puissante en fonction du reste de sa conception. Alors, à quoi Apple compare-t-il le M1?

Si nous regardons les dernières versions du Mac Mini, du MacBook Air et du MacBook Pro, le Mini et l'Air étaient tous deux Intel de 8e génération. Le Pro était de 10e génération. Je vais supposer qu'Apple parlait de quelque chose comme l'Intel Core i7-1068NG7 dans son MacBook Pro 13 pouces, l'un de ses modèles mi-2020. Dans ce processeur, Intel utilise quelque chose appelé hyper-threading, qui double le nombre de threads par rapport au nombre total de cœurs. Cela augmente les performances de sorte que chaque cœur peut exécuter deux flux d'instructions à la fois au lieu d'un seul, de sorte qu'il traite deux fois plus d'informations. Intel implémente également quelque chose appelé mise à l'échelle de l'horloge sur tous ses cœurs, qui s'adapte automatiquement à la charge de travail en cours d'exécution.

Le M1 le fait aussi, mais comme il s'agit d'un SoC ARM, généralement la moitié de la puce sera active en fonction du type de processus exécuté par l'ordinateur, et elle basculera entre les moitiés à la volée. Ainsi , au lieu de tirer parti de tous les huit cœurs comme le i7-1068NG7 fait avec mise à l' échelle de base, la M1 sera des allers - retours entre les quatre cœurs « grands » et les quatre cœurs de « petits » pour tenir compte de l' évolution des charges de travail et con servir le pouvoir si nécessaire. Ce sont des approches différentes pour résoudre le même problème, mais sans connaître les vitesses d'horloge du M1, il est toujours difficile de faire une comparaison définitive entre le M1 et la «dernière puce d'ordinateur portable».

Le moteur neuronal du M1 pourrait cependant lui donner un avantage. Comme la puce A14 Bionic d'Apple pour les iPhones, le M1 aura un moteur neuronal à 16 cœurs sur la puce elle-même, ce qui rend les réseaux de neurones et l'apprentissage automatique plus écoénergétiques que l'exécution de ce type de tâches sur le processeur ou le GPU seul. Mais toutes les tâches ne nécessitent pas ce genre de chose.

Nous avons maintenant une meilleure idée de la puissance du M1 , mais nous n'avons toujours pas tous les détails. Seuls des tests en conditions réelles permettront de savoir si le M1 est à la hauteur de toutes les affirmations d'Apple aujourd'hui. C'est un moment énorme pour Apple et pour le monde des processeurs en général. Nous retenons tous notre souffle pour voir ce qui se passe.

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