Apple Silicon

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Apple Silicon è una serie di system-on-a-chip (SoC) progettati da Apple per dispositivi di propria produzione: iPhone, iPad, iPod touch, Apple Watch, Apple TV, HomePod e, dal 2020, anche per Mac.


I SoC Apple contengono al loro interno una serie di componenti a cui viene attribuito uno scopo specifico:

  • CPU: il coprocessore che si occupa dell'elaborazione seriale sequenziale delle istruzioni aritmetiche e di calcolo;
  • GPU: il coprocessore che si occupa dell'elaborazione parallela delle istruzioni grafiche tridimensionali;
  • NPU: il coprocessore dedicato al Neural Engine, per l’apprendimento integrato (machine learning) e per la realtà aumentata;
  • ISP: il coprocessore che si occupa delle elaborazioni delle immagini raccolte dal sensore fotografico;
  • Mx: il coprocessore che si occupa della raccolta dati dei sensori integrati (accelerometro, giroscopio, bussola, barometro);
  • SEP: il coprocessore che si occupa della protezione dei dati personali tramite chiavi crittografate[1];

Altri che formano un sistema in un unico chipset.

Prima del lancio[modifica | modifica wikitesto]

Prima dell'introduzione della serie di SoC Apple "A", Apple ha utilizzato 4 diversi SoC nelle prime revisioni di iPhone e iPod touch. Sono stati progettati da Apple e prodotti da Samsung. Integrano un singolo core di elaborazione basato su istruzioni ARM (date in licenza) , un'unità di elaborazione grafica (GPU) e altra elettronica necessaria per fornire funzioni di calcolo mobile all'interno di un singolo pacchetto fisico.

Immagine Codice Processo Volume ISA CPU CPU Cache GPU RAM Dispositivi
S5L8900.jpg APL0098
-
S5L8900
90 nm 72 mm² ARMv6 412 MHz
single core
ARM11
L1: 16+16 KB
L2: n/d
L3: n/d
PowerVR
MBX Lite
(130 nm)
128 MB (DRAM)
133 MHz (LPDDR)
533 MB/s (HBM)
16 bit (Single-Channel)
iPhone 2G
iPhone 3G
iPod touch (1ª gen.)
S5L8720.jpg APL0278
-
S5L8720
65 nm 36 mm² 412–533 MHz
single core
ARM11
L1: 16+16 KB
L2: n/d
L3: n/d
128 MB (DRAM)
133 MHz (LPDDR)
1,6 GB/s (HBM)
32 bit (Single-Channel)
iPod touch (2ª gen.)
iPod nano (4ª gen.)
Apple SoC S5L8920.jpg APL0298
-
S5L8920
71,8 mm² ARMv7 600 MHz
single core
(ARM Cortex-A8)
L1: 32+32 KB
L2: 256 KB
L3: n/d
PowerVR
SGX535
256 MB (DRAM)
200 MHz (LPDDR)
1,6 GB/s (HBM)
32 bit (Single-Channel)
iPhone 3GS
S5L8922.jpg APL2298
-
S5L8922
45 nm 41,6 mm² 600–800 MHz
single core
(ARM Cortex-A8)
L1: 32+32 KB
L2: 256 KB
L3: n/d
iPod touch (3ª gen.)

Serie A[modifica | modifica wikitesto]

Apple A è la prima serie di SoC Apple lanciata nella famiglia Apple Silicon, e viene utilizzata su iPhone, iPad, iPod touch e Apple TV. Integrano uno o più core di elaborazione basati su ARM (CPU), un'unità di elaborazione grafica (GPU), memoria cache e altra elettronica necessaria per fornire funzioni di calcolo mobile all'interno di un singolo pacchetto fisico. Sono progettati da Apple e prodotti inizialmente da Samsung e successivamente da TSMC.

2010-2015[modifica | modifica wikitesto]

  • Apple A4, il primo SoC Apple, lanciato nel 2010 con iPhone 4;
  • Apple A6, il primo SoC Apple con abbandono definitivo dei Core CPU (Cortex-A) di ARM in favore di quelli proprietari;
  • Apple A7, il primo SoC Apple a 64 bit e che integra anche il nuovo coprocessore di movimento M7 (lanciato nel 2013 con iPhone 5S);
  • Apple A8, il primo SoC Apple con processo FinFET;

Fonti utili: [2][3]

A4 A5 A6 A7 A8 A9
Codice APL0398 APL0498 APL0598 APL0698 APL1011 APL1022 APL0898
Immagine
Apple A4 Chip.jpg
Apple A5 Chip.jpg
Apple A6 Chip.jpg
Apple A7 chip.jpg
Apple A8 system-on-a-chip.jpg
Apple A9 APL0898.jpg
Set istruzione (ISA) ARMv7 ARMv7s ARMv8.0-A
Architettura 32 bit 64 bit
Lancio aprile 2010 marzo 2011 settembre 2012 settembre 2013 settembre 2014 settembre 2015
Dispositivi iPhone 4
iPad
iPod touch (4ª gen.)
Apple TV (2ª gen.)
iPhone 4S
iPad mini (1ª gen.)
iPod touch (5ª gen.)
Apple TV (3ª gen.)
iPhone 5
iPhone 5c
iPad 2
iPhone 5s
iPad Air (1ª gen.)
iPad mini ( e 3ª gen.)
iPhone 6 e 6 Plus
iPad mini (4ª gen.)
iPod touch (6ª gen.)
HomePod
iPhone 6s e 6s Plus
iPhone SE (1ª gen.)
iPad (5ª gen.)
Caratteristiche fisiche Volume 53,3 mm² 122,2 mm² 96,71 mm² 104 mm² 89 mm² 104,5 mm² 96,0 mm²
Litografia 45 nm 45 nm / 32 nm 32 nm 28 nm 20 nm 16 nm 14 nm
Processo - HKMG FinFET
Nº transistor 149 milioni 200 milioni 740 milioni 1 miliardo 2 miliardi
Thermal (TDP) 5 W
CPU Nº core 1 2
Frequenza
(nome)
1 × 800 MHz
(ARM Cortex-A8)
2 × 800 MHz
(ARM Cortex-A9)
2 × 1,3 GHz
(Swift)
2 × 1,4 GHz
(Cyclone)
2 × 1,4 GHz
(Typhoon)
2 × 1,85 GHz
(Twister)
Cache L1 (per core) 1 × (32+32 KB) 2 × (32+32 KB) 2 × (64+64 KB)
Cache L2 (condiviso) 512 KB 1 MB 3 MB
Cache L3 (condiviso) 4 MB
GPU Nome
(modello)
PowerVR
(SGX535)
PowerVR
(SGX543MP2)
PowerVR
(SGX543MP3)
PowerVR
(G6430)
PowerVR
(GX6450)
PowerVR
(GT7600)
Nº core 1 2 3 4 6
Frequenza 200 MHz 266 MHz 450 MHz 533 MHz 600 MHz
RAM Tipo LPDDR-400 LPDDR2-800 LPDDR2-1066 LPDDR3-2133 LPDDR4-3200
Dimensione 512 MB 1 GB 2 GB
Channel 32 bit 64 bit
Larghezza di banda 1,6 GB/s 6,4 GB/s 8,5 GB/s 12,8 GB/s 25,6 GB/s
Altri componenti Coprocessore M M7 M8 M9
Secure Enclave
Produttore Samsung Samsung / TSMC Samsung TSMC Samsung

2016-2022[modifica | modifica wikitesto]

  • Apple A10 Fusion è il primo SoC che sfrutta il sistema big.LITTLE, ossia, una tecnologia che fa uso di due gruppi di Core CPU differenti: i primi per carichi prestazioni (big) e i secondi per meno prestanti (LITTLE), con il vantaggio di ottenere così un maggior risparmio energetico;
  • Apple A11 Bionic è il primo SoC che dispone della prima GPU progettata da Apple (che darà abbandono definitivo alle PowerVR di Imagination Technologies) e, allo stesso tempo, introduce la prima NPU dedicata al Neural Engine;
  • Apple A12 Bionic implementa l'encoder sia del codec H.265 (HEVC 8-bit e 10-bit) che del codec VP9.
A10 Fusion A11 Bionic A12 Bionic A13 Bionic A14 Bionic A15 Bionic A16 Bionic
Codice APL1W24 APL1W72 APL1W81[4] APL1W85[5] APL1W87 APL1W07 APL1W10
Immagine
Apple A10 Fusion APL1W24.jpg
Apple A11.jpg
Apple A12.jpg
Apple A13 Bionic.jpg
Apple A14.jpg
Apple A15.jpg
Set istruzione (ISA) ARMv8.1-A ARMv8.2-A ARMv8.3-A ARMv8.4-A ARMv8.5-A
Lancio settembre 2016 settembre 2017 settembre 2018 settembre 2019 settembre 2020 settembre 2021 settembre 2022
Dispositivi iPhone 7 e 7 Plus
iPad ( e 7ª gen.)
iPod touch (7ª gen.)
iPhone X
iPhone 8 e 8 Plus
iPhone XR
iPhone XS e XS Max
iPad (8ª gen.)
iPad Air (3ª gen.)
iPad mini (5ª gen.)
iPhone 11
iPhone 11 Pro e 11 Pro Max
iPhone SE (2ª gen.)
iPad (9ª gen.)
iPhone 12 e 12 mini
iPhone 12 Pro e 12 Pro MaxiPhone 14 e 14 plus
iPad (10ª gen.)
iPad Air (4ª gen.)
iPhone 13 e 13 mini
iPhone 13 Pro e 13 Pro Max
iPad mini (6ª gen.)
iPhone 14 Pro e 14 Pro Max
Caratteristiche
fisiche
Dimensione 9,89 × 8,42 mm 10,67 × 9,23 mm 12,55 x 8,58 mm
Volume 125 mm² 87,66 mm² 83,27 mm² 94,48 mm² 88 mm² 107,68 mm²
Litografia 16 nm 10 nm 7 nm 7 nm+ (EUV) 5 nm (EUV) 5 nm+ (EUV) 4 nm+ (EUV)
Processo FinFET
Nº transistor 3,3 miliardi 4,3 miliardi 6,9 miliardi 8,5 miliardi 11,8 miliardi 15,0 miliardi 16,0 miliardi
Thermal (TDP) 5 W 8 W 6 W
CPU Nº core CPU Quad-Core (4) Hexa-Core (6)
Core
High
Nome Hurricane Monsoon Vortex Lightning Firestorm Avalanche Everest
Frequenza 2 × (2,34 GHz) 2 × (2,39 GHz) 2 × (2,49 GHz) 2 × (2,66 GHz) 2 × (2,99 GHz) 2 × (3,23 GHz) 2 × (3,46 GHz)
Cache L1 2 × (64+64 KB) 2 × (128+128 KB) 2 × (192+128 KB) 2 × 2 ×
Decode 2 × (6-Wide) 2 × (7-Wide) 2 × (8-Wide) ? ?
Core
Low
Nome Zephyr Mistral Tempest Thunder Icestorm Blizzard Sawtooth
Frequenza 2 × (1,30 GHz) 4 × (1,42 GHz) 4 × (1,59 GHz) 4 × (1,73 GHz) 4 × (1,82 GHz) 4 × (2,01 GHz) 4 × (2,02 GHz)
Cache L1 2 × (32+32 KB) 4 × (32+32 KB) 4 × (48+48 KB) 4 × (64+64 KB) 4 × (128+64 KB) 4 × (???+?? KB)
Decode 2 × (3-Wide) 4 × (3-Wide) ? ? ?
Cache L2 (condiviso) 3 MB 8 MB
Cache L3 (condiviso) 4 MB
HMP
GPU Nome
(modello)
PowerVR
(GT7600 Plus)
Apple GPU
Nº core 6 3 4 4/5 5
Frequenza 650 MHz 900 MHz 1,1 GHz[6] - - - -
Velocità 115 GFLOPS[7] 325 GFLOPS[8] 487,5 GFLOPS[9] - - - -
NPU Nome Apple NPU
Nº core Dual-Core (2) Octa-Core (8) Hexadeca-Core (16)
TOPs 0,0006 0,005 1,0 11,0 15,8 17,0
RAM Tipo LPDDR4-3200 LPDDR4X-4266 LPDDR5-4266
Dimensione 2/3 GB 3/4 GB 4 GB 4/6 GB 6 GB
Channel 64 bit
Larghezza di banda 25,6 GB/s 34,1 GB/s 51,2 GB/s
Altri
componenti
Coprocessore M M10 M11 M12 ? ? ? ?
Secure Enclave
Produttore TSMC

Serie AX[modifica | modifica wikitesto]

2011-2015[modifica | modifica wikitesto]

  • Apple A5X, il primo SoC Apple creato specificamente per iPad, lanciato nel 2011;
  • Apple A8X, il primo SoC Apple a 64 bit per iPad, lanciato nel 2014;
A5X A6X A8X A9X
Codice APL5498 APL5598 APL1012 APL1021
Immagine
Apple A5X Chip.jpg
Apple A6X chip.jpg
Apple A8X system-on-a-chip.jpg
Apple A9X.jpg
Set istruzione (ISA) ARMv7 ARMv7s ARMv8.0-A
Architettura 32 bit 64 bit
Lancio marzo 2012 novembre 2012 ottobre 2014 settembre 2015
Dispositivi iPad (3ª gen.) iPad (6ª gen.) iPad Air (2ª gen.) iPad Pro (1ª gen.)
Caratteristiche fisiche Volume 165 mm² 123 mm² 128 mm² 143,9 mm²
Litografia 45 nm 32 nm 20 nm 16 nm
Processo - HKMG FinFET
Nº transistor
CPU Nº core 2 3 2
Frequenza
(nome)
2 × 1 GHz
(Cortex-A8)
2 × 1,4 GHz
(Swift)
3 × 1,5 GHz
(Typhoon)
2 × 2,26 GHz
(Twister)
Cache L1 (per core) 1 × (32+32 KB) 2 × (32+32 KB) 2 × (64+65 KB) 2 × (64+64 KB)
Cache L2 (condiviso) 1 MB 2 MB 3 MB
Cache L3 (condiviso) 4 MB
GPU Nome
(modello)
PowerVR
(SGX543MP2)
PowerVR
(SGX554MP4)
PowerVR
(GXA6850)
PowerVR
(GTA7850)
Nº core 4 8 12
Frequenza 200 MHz 266 MHz 450 MHz 650 MHz
RAM Tipo LPDDR2-800 LPDDR2-1066 LPDDR3-2133 LPDDR4-3200
Dimensione 1 GB 2 GB 4 GB
Channel 32 bit 64 bit 128 bit
Larghezza di banda 12,8 GB/s 17,1 GB/s 25,6 GB/s 51,2 GB/s
Altri componenti Coprocessore M M8 M9
Secure Enclave
Produttore Samsung TSMC

2016-2020[modifica | modifica wikitesto]

  • Apple A12Z, è il primissimo SoC Apple inserito dentro a un Mac mini dedicato esclusivamente ad uso dimostrativo (con sistema operativo macOS Big Sur) per lo sviluppo di applicativi desktop su architettura ARM.
  • Apple A12Z Bionic LTE si trova su un sistema su un chip (SoC). Il cellulare LTE integrato consente download molto più veloci rispetto alle vecchie tecnologie 3G.[10]
Nome A10X A12X A12Z
Codice APL1071 APL1083
Immagine
Apple A10X Fusion.jpg
Apple A12X.jpg
Apple A12Z.jpg
Set istruzione (ISA) ARMv8.0-A ARMv8.3-A
Architettura 64 bit
Lancio giugno 2017 ottobre 2018 marzo 2020
Dispositivi iPad Pro (2ª gen.)
Apple TV 4K
iPad Pro (3ª gen.) iPad Pro (4ª gen.)
Mac mini (DTK)
Caratteristiche fisiche Dimensione 10,1 × 12,6 mm
Volume 96,4 mm² 118,5 mm²
Litografia 10 nm 7 nm(EUV)
Processo FinFET
Nº transistor 9,8 miliardi
CPU Nº core 6 8
Core Prestazione
(alto carico)
3 × 2,34 GHz
(Hurricane)
4 × 2,49 GHz
(Vortex)
Efficienza
(basso carico)
3 × 1,3 GHz
(Zephyr)
4 × 1,59 GHz
(Tempest)
Cache L1
(per core)
3 × (64+64 KB) 4 × (128+128 KB)
3 × (32+32 KB) 4 × (32+32 KB)
Cache L2 (condiviso) 8 MB
Cache L3 (condiviso)
GPU Nome
(modello)
PowerVR
(GT7600 Plus)
Apple GPU
Nº core 12 7 8
Frequenza 900 MHz - -
Velocità 364,8 GFLOPS[11] 967,6 GFLOPS[12] -
RAM Tipo LPDDR4-3200 LPDDR4X-4266
Dimensione 4 GB 4/6 GB 6 GB
Channel 128 bit
Larghezza di banda 51,2 GB/s 68,2 GB/s
Altri componenti Coprocessore M M10 M12
Secure Enclave
Produttore TSMC

Serie S[modifica | modifica wikitesto]

La serie di processori Apple S è una famiglia di Systems in Package (SiP) utilizzata su Apple Watch e su alcuni modelli di HomePod. Utilizza un processore applicativo personalizzato che insieme ai processori di memoria, archiviazione e supporto per connettività wireless, sensori e I / O comprende un computer completo in un unico pacchetto. Sono progettati da Apple e prodotti da società terze.

S1
novembre 2014 - settembre 2016
S2
settembre 2016 - settembre 2017
S1P
settembre 2016 - settembre 2017
S3
settembre 2017 - presente
S4
settembre 2018 - presente

Serie W[modifica | modifica wikitesto]

La serie di processori Apple W è una famiglia di system-on-a-chip (SoC) e chip wireless (con particolare attenzione alla connettività Bluetooth e WiFi).

Il chip Apple W1 è presente all'interno di AirPods prima generazione.

Serie M[modifica | modifica wikitesto]

Mx (entry-level)[modifica | modifica wikitesto]

Di seguito la serie base entry-level di Apple Silicon:

Apple M1 Apple M2
Codice APL1102[13]
Immagine
Apple M1.jpg
Set istruzione (ISA) ARMv8.5-A (ARM)
Architettura 64 bit 64 bit
Commercializzazione novembre 2020 giugno 2022
Dispositivi Lanciati nel 2020 MacBook Air 13" (2020)
MacBook Pro 13" (2020)
Mac mini
Lanciati nel 2021 iMac 24"
iPad Pro (5ª gen.) 11"
iPad Pro (5ª gen.) 12,9"
Lanciati nel 2022 iPad Air (5ª gen.) 10.9" MacBook Air 13" (2022)
MacBook Pro 13" (2022)
Caratteristiche
fisiche
Dimensione 120 mm2
Litografia 5 nm(EUV) 5 nm(EUV)
Processo FinFET
Nº transistor 16 miliardi 20 miliardi
CPU Nº core 8 8
Core Prestazione
(alto carico)
4 × 3,20 GHz
(Firestorm)
4 × 3,49 GHz
(Avalanche)
Efficienza
(basso carico)
4 × 2,00 GHz
(Icestorm)
4 × ?,?? GHz
(Blizzard)
Cache L1
(per core)
4 × (192+128 KB) 4 × (192+128 KB)
4 × (128+64 KB) 4 × (128+64 KB)
Cache L2
(per cluster)
12 MB 16 MB
4 MB 4 MB
GPU Nº core 7 / 8 8 / 10
Velocità (TFLOPS) 2,29 / 2,61 2,88 / 3,60
NPU Nº core 16 16
Velocità (TOPS) 11,0 TOPS 15,8 TOPS
Encode
Decode
Engine
Video H.264
Video H.265
Video 4K
Video 8K
ProRes
ProRes RAW
UMA Tipo LPDDR4X-4266 LPDDR5-6400
Dimensione 8 / 16 GB 8 / 16 / 24 GB
Channel 128 bit 128 bit
Larghezza di banda 68,25 GB/s 100 GB/s
Altri
componenti
ISP
(Image Signal)
DSP
(Digital Signal)
SEP
(Secure Enclave)
Controller USB
(Thunderbolt)
(Thunderbolt 3/USB 4) (Thunderbolt 4/USB 4)
Produttore TSMC

M1 Pro / M1 Max / M1 Ultra[modifica | modifica wikitesto]

Di seguito la serie di fascia Pro composta da M1 Pro, M1 Max e M1 Ultra:

Apple M1 Pro Apple M1 Max Apple M1 Ultra
Codice APL1103 APL1104 APL1W06
Immagine
Apple M1 Pro.png
Apple M1 Max.png
Apple M1 Ultra.png
Set istruzione (ISA) ARMv8.5-A (ARM)
Architettura 64 bit
Commercializzazione ottobre 2021 marzo 2022
Dispositivi
Lanciati nel 2021 MacBook Pro 14"
MacBook Pro16"
Lanciati nel 2022 Mac Studio
Caratteristiche
fisiche
Dimensione 245 mm2 (stimata) 432 mm2 (stimata) 870 mm2 (stimata)
Litografia 5 nm(EUV)
Processo FinFET
Nº transistor 33,7 miliardi 57 miliardi 114 miliardi
CPU Nº core 8 / 10 10 20
Core Prestazione
(alto carico)
6 / 8 × 3,23 GHz
(Firestorm)
8 × 3,23 GHz
(Firestorm)
16 × 3,23 GHz
(Firestorm)
Efficienza
(basso carico)
2 × 2,064 GHz
(Icestorm)
4 × 2,064 GHz
(Icestorm)
Cache L1
(per core)
6 / 8 × (192+128 KB) 16 × (192+128 KB)
2 × (128+64 KB) 4 × (128+64 KB)
Cache L2
(per cluster)
24 MB 48 MB
4 MB 8 MB
GPU Nº core 14 / 16 24 / 32 48 / 64
Velocità (TFLOPS) 4,58 / 5,3 7,83 / 10,6 15,7 / 21,2
NPU Nº core 16 32
Velocità (FLOPS) 11,1 FLOPS 22,2 FLOPS
Encode
Decode
Engine
Video H.264
Video H.265
Video 4K
Video 8K
ProRes (incl. RAW)
(× 1)
(× 1) (× 2) (× 1) (× 4)
UMA Tipo LPDDR5-6400
Dimensione 16 / 32 GB 32 / 64 GB 64 / 128 GB
Channel 256 bit 512 bit 1024 bit
Larghezza di banda 204,8 GB/s 409,6 GB/s 819,2 GB/s
Altri
componenti
ISP
(Image Signal)
DSP
(Digital Signal)
SEP
(Secure Enclave)
Controller USB
(Thunderbolt)
(Thunderbolt 4/USB 4)
Produttore TSMC

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Secure Enclave, su support.apple.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
  2. ^ Verso il pieno controllo, su tomshw.it.
  3. ^ Processori Apple, su clinica-iphone.com.
  4. ^ (EN) Analisi Apple A12, su anandtech.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
  5. ^ (EN) Analisi Apple A13, su anandtech.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
  6. ^ Scheda tecnica iPhone XS Max, su devicespecifications.com. URL consultato il 12 agosto 2020.
  7. ^ (EN) Confronto Apple A11 vs A10 [collegamento interrotto], su nanoreview.net. URL consultato il 16 luglio 2020.
  8. ^ (EN) Confronto Apple A12 vs A11, su nanoreview.net. URL consultato il 16 luglio 2020.
  9. ^ (EN) Specifiche Apple A12 Bionic, su gadgetversus.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
  10. ^ https://rankquality.com/it/apple-a12z-bionic/ - Retrieved 27 October 2021.
  11. ^ (EN) Specifiche A10X, su gadgetversus.com.
  12. ^ (EN) Specifiche A12X, su gadgetversus.com.
  13. ^ (EN) Apple The 2020 Mac Mini Unleashed: Putting Apple Silicon M1 To The Test, su anandtech.com.