Apple Silicon Mシリーズ

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Apple Silicon

Appleの主にMac向けに提供されているSoC Apple SiliconのMシリーズについてまとめます。
SoCとはSystem on Chipの事で、CPUだけでなくGPU含めた主要なコンピュータの機能を1つのパッケージにしたチップです。

Apple M1 シリーズ

Appleが2020年11月にリリースしたMacシリーズやiPad Proシリーズに搭載されるSoC。160億のトランジスタで構成されている。
TSMCの5nmプロセスで製造され、マイクロアーキテクチャとしてFirestormとIcestormが採用され、インストラクションセットはARMv8.5-A。

パフォーマンスコアのL1インストラクションキャッシュは192KB、L1データキャッシュは128KB、L2キャッシュは12MB。高効率コアはL1インストラクションキャッシュとして128KB、64KBのL1キャッシュ、4MBのL2キャッシュ。GPUとして16MBのキャッシュ。

GPUは1つのコアに16のExecution Unitがあり、それぞれ8つのALUがあるため、8コアGPUで128EU、1024ALUになる。

M1のメモリはLPDDR4XのSDRAMで4266MHzで、68.2GB/s。M1 Pro、M1 Max、M1 UltraはLPDDR5-6400

Apple M1

2020年にIntelからCPUの移行で採用されたAppleが独自に設計したSoC。iPhone用に開発されていたSoCをPC用により強化した物になる。

CPUコアは8コアで、ハイパフォーマンスコアが4、高効率コアが4という8コアの構成。
GPUコアは最大8コアで、128 execution units。インテルの11世代Core(Tiger Lake)のGPUは96 execution unitsなので単純な数はIntel CPU内蔵GPUよりも多い。下位モデルのGPUコアは7になる。
機械学習用に16コアのNeural Engineも搭載している。
メモリを1つのパッケージに統合するUMAを採用し、8GBもしくは16GBのメモリになる。

Apple M1 Pro

2021年に登場したプロ向けのMacBook Proシリーズに採用のM1よりもハイエンドなSoC。
CPUコアは10コアで、ハイパフォーマンスコアが8、高効率コアが2で10コアが基本の構成。下位モデルは8コアになり、ハイパフォーマンスコアが減る事が予想される。
GPUコアは16コアが基本で、下位モデルは14コアになる。
Neural Engineは16コア。
M1同様にメモリを1つのパッケージにし、16GBもしくは32GB。メモリバンド幅は200GB/s。

動作周波数は16インチMacBook Proの供給電力が140Wと大きいため、16インチはより高速に動作する物と予想される。

Apple M1 Max

2021年に登場したプロ向けのMacBook Proシリーズに採用のモバイル製品に搭載されるM1シリーズで最上位のSoC。
CPUコアは10コアで、ハイパフォーマンスコアが8、高効率コアが2で10コアが基本の構成。
GPUコアはM1 Proの2倍の32コアが基本で、下位モデルは24コアになる。
Neural Engineは16コア。
M1同様にメモリを1つのパッケージにし、16GBもしくは32GB、64GB。メモリバンド幅は400GB/s。

動作周波数は16インチMacBook Proの供給電力が140Wと大きいため、16インチはより高速に動作する物と予想される。

Apple M1 Ultra

Mac Studioで採用されたM1 Maxを2つつなげたSoC。
20コアのCPUはハイパフォーマンスコアが16、高効率コアが4。GPUは48コアもしくは64コア。Neural Engineは32コア。
メモリは64GBか128GB。

Apple M2シリーズ

2022年6月のWWDC 22で発表され、7月に発売するMacBook Air、13インチMacBook Proから搭載される。
TSMCの第2世代5nmプロセス(N5P)で製造され、200億トランジスタで構成され。M1を改良し、GPUは10コア、メモリは最大24GBになった。
Apple M2シリーズのハイパフォーマンス版M2 Pro、M2 Maxは2023年1月に発表された。

Apple M2

M1より20%多い200億個のトランジスタで構成。

高性能コアのL2キャッシュがM1の12MBから16MBに強化。
GPUコアのキャッシュ強化、各コアの動作周波数も高速化しているようだ。

最大メモリ量は24GB。

Apple M2 Pro

M1 Proの20%増の400億個のトランジスタで構成。

M1からM1 Proへの変更とコンセプトは同じで、CPUやGPUのコア数が強化されている。
M2のCPUは10コアだったが、12コアか10コアへ。GPUは19コアか16コア。

M2 ProとM2 MaxのNural Engineは15兆8千億回の演算が可能。

最大メモリ量は32GB

Apple M2 Max

M1 Maxより100多い670億個のトランジスタで構成。

M2 ProからGPUを強化した物で、GPUコアは30コアか38コアになっている。

最大メモリ量は96GB。

Apple Silicon M1とM2の違い

Apple Silicon Mシリーズのリリース時期

M1 2020年11月
M1 Pro 2021年10月
M1 Max 2021年10月
M1 Ultra 2022年3月

M2 2022年6月
M2 Pro 2023年1月
M2 Max 2023年1月