Cum a apărut procesorul M1? De la chipsetul Apple iPad la M1

Primul chipset Apple personalizat, Apple A4, a fost lansat în 2010 cu iPad-ul original și a fost prezentat și pe iPhone 4 câteva luni mai târziu. A4 a fost produs de Samsung și a folosit un nucleu CPU Cortex-A8 îmbunătățit, numit „Hummingbird”.

Hummingbird a fost co-dezvoltat de Samsung și Intrinsity și a fost anunțat în 2009 drept „procesorul ARM Cortex-A8 cel mai rapid din lume”. A trebuit făcute mai multe personalizări pentru ca nucleul să-și atingă ținta de 1GHz. Apple a achiziționat Intrinsity la doar câteva luni după ce a dezvăluit iPad-ul. Și cu câțiva ani înainte a achiziționat PA Semi.

După acele achiziții cheie, Apple s-a apucat să lucreze la design-uri de chipset interne pentru a le utiliza în produsele sale portabile. Povestea de astăzi începe în 2012, deoarece mă voi concentra pe seria X îmbunătățită de cipuri, care sunt predecesorii revoluționarului Apple M1. Cipurile AX sunt folosite în principal pe iPad-uri, dar au apărut ocazional și pe televizoarele Apple.

A doua generație de iPad a introdus în lume Apple A5 în 2011. Încă folosea componente standard, nuclee CPU Cortex-A9 de la ARM și nuclee GPU PowerVR SGX543 de la Imagination. iPad-ul de a treia generație a sosit un an mai târziu cu o versiune îmbunătățită a acelui cip, denumit Apple A5X, care a pus lururile în mișcare.

A5X a dublat nucleele GPU (de la MP2 la MP4) și a prezentat, de asemenea, un nou controler de memorie cu patru canale, care a oferit viteze de transfer de date de până la 12,8 GB/s, aproximativ triplu lățimea de bandă a lui A5.

Viitoarele chipset-uri AX au urmat același plan de joc – folosesc același hardware, doar mai mult. Tabletele sunt mai mari decât telefoanele, ceea ce înseamnă că au baterii mai mari și o suprafață mai mare pentru a disipa căldura, astfel încât să poată face față chipset-urilor mai puternice.

Apple A6 se remarcă prin introducerea primului nucleu CPU personalizat proiectat intern de Apple, numit „Swift”. GPU-ul a venit tot de la Imagination. A6X a fost puțin dezamăgitor prin faptul că a adăugat doar un nucleu GPU suplimentar.

Câțiva ani mai târziu a apărut Apple A8X, primul din serie care a extins hardware-ul procesorului, precum și GPU-ul. A adăugat un nucleu Typhoon suplimentar, pentru un total de trei, în timp ce numărul de nuclee GPU a fost dublat la opt. A9X a revenit la același procesor ca și A9 obișnuit, dar asta a fost ultima dată – de atunci toate chipset-urile AX vor avea procesoare mai mari.

Chipset-ul Apple A10 din 2016 a fost primul de la companie care a adoptat o arhitectură mare. Avea două nuclee mari Hurricane împreună cu două nuclee mici Zephyr. Un an mai târziu, A10X a venit cu trei din fiecare, dubland, de asemenea, numărul de nuclee GPU.

Nu mici sunt excelente pentru eficiență, dar a avea mai mult de câteva nu adaugă prea multă performanță. De aceea, chipset-ul Apple A12X din 2018 a dublat doar numărul mare de nuclee CPU (la patru), folosind același număr de nuclee mici (tot patru). GPU-ul a fost actualizat la un design cu 7 nuclee, o versiune cu 8 nuclee urmand să sosească în 2020 ca Apple A12Z.

Să trecem în 2020 – după ani de utilizare a procesoarelor Intel, Apple și-a luat rămas bun de la ei și a anunțat primul lot de Mac-uri Apple M1. Acest lucru a marcat, de asemenea, o tranziție de la x86 și către ARM, același set de instrucțiuni ARM care a alimentat iPhone-urile și iPad-urile sale.

Și nu este o coincidență, Apple M1 a folosit versiuni ușor modificate ale componentelor din A14 (cipul din interiorul iPhone 12 și iPad Air a patra generație) – nucleele Firestorm mari și nucleele Icestorm mici, aceeași arhitectură GPU.

Dar așa cum am văzut deja, trucul pentru a face chipsetul mai rapid este să adăugați mai multe nuclee. M1 a dublat nucleele mari ale procesorului și a dublat GPU-ul (deși a oferit cipuri cu GPU-uri cu 7 nuclee ca măsură de economisire a costurilor). Ca și în cazul lui 12X, nucleele mici ale procesorului au fost lăsate neatinse. A ajutat faptul că designurile Apple erau deja în frunte atât în ​​ceea ce privește performanța, cât și eficiența (TSMC merită o parte din meritul pentru asta), astfel încât M1 a gestionat cu ușurință sarcinile desktop, chiar și atunci când a fost răcit pasiv.

Chipsetul Apple M2 care a fost anunțat la începutul acestei luni urmează același model, deși de data aceasta se bazează pe chipsetul A15 (iPhone 13). M1 a avut variante Pro, Max și Ultra, M2 cu siguranță va avea și el.

Acestea folosesc doar multiplicatori diferiți, de ex. M1 Pro are cu 50% sau 100% mai multe nuclee CPU mari decât M1 de bază și dublează nucleele GPU. Pro a redus nucleele mici la două, dar, așa cum am discutat deja, doar câteva dintre acestea sunt necesare. Max folosește aceeași formulă CPU, dar oferă de 3 până la 4 ori mai multe nuclee GPU decât M1 de bază. Ultra dublează resursele CPU și GPU (de fapt este construit din două cipuri Pro).