Apple M1

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1leftarrow blue.svgVoce principale: Apple Silicon.

Apple M1
Central processing unit
Apple M1.jpg
Progettato daApple Inc.
ProduttoreTSMC
ApplicazioniPC (Mac)
Nome in codiceAPL1102
Specifiche tecniche
Processo
(l. canale MOSFET)
nm
Set di istruzioniAArch64 (ARM64)
N° di core (CPU)Octa-Core (8)
  • 4 High (3,20 GHz)
  • 4 Low (2,00 GHz)
Cache L1per Core (CPU):
  • 192+128 KB (x4 High)
  • 128+64 KB (x4 Low)
Cache L2per Cluster (CPU):
  • 12 MB (x4 High)
  • 4 MB (x4 Low)
GPUApple (Octa-Core)
  • 128 Executions units
  • 2,6 TFLOPS
  • 82 Texels/sec
  • 41 GPixels/sec
NPUApple (Hexadeca-Core)
  • 1,1 TFLOPS

Apple M1 è il primo System on a chip progettato da Apple Inc. per ambiente Mac, in architettura RISC su base ARM64 (Aarch64).

Grazie anche al primato di primo SoC con processo produttivo a 5 nm per ambiente desktop, Apple M1 racchiude in ben 16 miliardi di transistor un vero e proprio ecosistema di componenti, tra cui CPU, GPU, NPU, ISP, I/O, Secure Enclave e la memoria unificata (UMA).

Presentato nel keynote del 10 novembre 2020, Apple M1 viene montato su MacBook Air 13" , MacBook Pro 13" e Mac mini 2020.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Ciò che contraddistingue il SoC Apple M1 dagli ultimi processori Intel Core è il seguente:

Intel Core Apple Silicon
Tipo CISC
(x86)
RISC
(ARM)
Prod 14 nm 5 nm
CPU
GPU
NPU
ISP
SEP
UMA

La componentistica di Apple M1 è la seguente:

CPU
Firestorm
(3,20 GHz)
CPU
Firestorm
(3,20 GHz)
'CPU
Icestorm
(2,00 GHz)
CPU
Icestorm
(2,00 GHz)
UMA
(4/8 GB)
192+128 KB 192+128 KB 128+64 KB 128+64 KB
CPU
Firestorm
(3,20 GHz)
CPU
Firestorm
(3,20 GHz)
CPU
Icestorm
(2,00 GHz)
CPU
Icestorm
(2,00 GHz)
192+128 KB 192+128 KB 128+64 KB 128+64 KB
Cache 12 MB Cache 4 MB
GPU GPU GPU GPU UMA
(4/8 GB)
GPU GPU GPU GPU
NPU NPU NPU NPU
NPU NPU NPU NPU
NPU NPU NPU NPU
NPU NPU NPU NPU

CPU[modifica | modifica wikitesto]

La CPU (Central Processing Unit) è suddivisa in due cluster da 4 core ciascuno:

  • 4 Efficiency Core / E cluster (Icestorm) operativi tra i 0,6 ed i 2,064 GHz, con un consumo massimo di 1.3 W, dispongono di una cache di istruzioni da 128k e 4 MB di cache L2 condivisa:
    • Sempre attivi per compiti leggeri quali consultazione e-mail o navigazione sul web.
    • Grazie al loro basso consumo energetico, preservano l'autonomia della batteria.
  • 4 Performance Core / P cluster (Firestorm) operativi tra i 0,6 ed i 3,204 GHz, con un consumo massimo di 13,8 W, dispongono di una cache di istruzioni da 192k e 12 MB di cache L2 condivisa:
    • Si attivano nei compiti più impegnativi quali editing fotografici o compilazioni di programmi;
    • Possono lavorare assieme ai core efficienti, da così ottenere un ulteriore incremento prestazione.

GPU[modifica | modifica wikitesto]

La GPU (Graphics Processing Unit) è composta da:

  • 8 Graphics Core (7 Core nella versione base di MacBook Air):
    Operativi su 8 pipelines ad una frequenza di 1,278 GHz, con una richiesta energetica massima di circa 10 W e adottando un processo di fabbricazione TSMC a 5 nm, riescono a garantire un throughput (FP32) fino a 2,6 TFLOPS.
    • La GPU octa-core contiene 128 EU (Unità di Esecuzione) capaci di oltre 25mila threads simultanei, con un bus a 128bit, 1024 ALU (Arithmetic Logic Unit), 64 Texture Units e 32 ROP (Raster Operation Pipeline). Alcuni test GFXBench5.0 indipendenti[1] fanno segnare 71,149 MTextels/s in texturing.

NPU[modifica | modifica wikitesto]

Il componente ANE (Apple Neural Engine) è un tipo di processore NPU (Neural Processing Unit) composto da:

  • 16 Core dedicati al Neural Engine:
    Svolgono lavori particolari quali apprendimento automatico e Machine learning (ML) alla velocità di 11 trilioni (11.000 miliardi) di operazioni al secondo; sono degli AI Accelerator chip multicore che "imitano" il calcolo parallelo tipico delle reti neurali biologiche, operazioni nelle quali non è richiesta una particolare istruzione ma una velocità e precisione nell'eseguire calcoli matematici matrici convoluzioni, o compiti ripetitivi, come coprocessori complementari progettati per eseguire algoritmi legati all'intelligenza artificiale.
    • Nelle soluzioni precedenti all' M1 queste operazioni erano compiute sfruttando GPU (con la tecnica del General Purpose GPU, calcolo a scopo generale su unità di elaborazione grafica) oppure gli FPGA (Field-programmable Gate Arrays); l'utilizzo di processori NPU, invece, permette di ottenere risultati migliori grazie ad una frazione del consumo energetico ed una velocità molto maggiore, se i processi sono ottimizzati per sfruttare le capacità CoreML ovvero di Machine Learning dell'NPU Apple.

UMA[modifica | modifica wikitesto]

La memoria UMA (Unified Memory Architecture , anche riferita alla sua tecnologia Uniform Memory Access) è un'architettura “unificata" (nettamente superiore alla classica memoria RAM e più simile ad un ulteriore layer di memoria cache delle CPU).
Racchiusa anch'essa nel SoC, permette di combinare memoria ad elevata larghezza di banda e bassa latenza. La Unified Memory Architecture è stato un vecchio brevetto mondiale di Apple risalente al 1996[2].

L'idea alla base che permette un drammatico miglioramento di prestazioni rispetto alle soluzioni precedenti, sta nel fatto di incentrare la computazione dei vari elementi del sistema sulla memoria, incentrata a sua volta in un unico pool, permettendo quindi ai componenti (quali CPU, GPU, NPU, ISP e altri) di accedere agli stessi medesimi dati in memoria in processi contemporanei, utilizzando la stessa memoria fisica e gli stessi indirizzi, senza più spostarli tra raggruppamenti di memoria o dividerli in zone di lavoro, migliorando sia in prestazione che in efficienza. In questa versione di M1, viene sfruttata una memoria con caratteristiche Low Power a 4266 MT/s pressoché identica alla LPDDR4X ma con un voltaggio I/O abbassato a 0,6v (anziché 1,1v) per un'ulteriore aumento d'efficienza, più altre migliorie tecniche riguardanti i canali e le velocità di funzionamento.

Prestazioni e benchmark[modifica | modifica wikitesto]

Le migliori prestazioni registrate da Apple M1 sono le seguenti:[3]

Benchmark da GeekBench
Apple M1
(Single-Core)
  
1762

  
Apple M1
(Multi-Core)
  
7718


Applicazioni predisposte[modifica | modifica wikitesto]

Sin dal lancio di Apple M1 (che ha aperto la strada all'architettura ARM anche nei Mac), molti sviluppatori hanno contribuito alla ricompilazione delle proprie app, al fine di poter girare in modo nativo nella piattaforma Silicon senza quindi necessità di essere gestite da Rosetta 2 che si occupa di tradurre codice x86 proveniente da app non native (al fine di poter essere comunque supportate da queste piattaforme).

Di seguito, alcune delle app più conosciute già native:[4]

  • Affinity Suite (Designer, Photo, Publisher)
  • Cinema 4D
  • Clip Studio Paint
  • Compressor
  • Darkroom
  • DaVinci Resolve
  • djay Pro AI
  • EasyDraw
  • Final Cut Pro
  • HandBrake
  • Pages, Numbers, Keynote
  • Logic Pro
  • Luna Display
  • Office 2019
  • Suite Omni (Focus, Graffle, Outline, Planner)
  • Motion
  • Pixelmator 2
  • Ulysses
  • Unity
  • xCode

Inoltre, anche applicativi minori quali per prestazioni e monitoraggio di sistema come Sense, iStat Menu e GeeckBench 5 o di messaggistica come Telegram e Twitter sono già predisposte a girare in modo nativo nel sistema ARM.

Dispositivi predisposti[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]