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喝取。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 Pro, 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。