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 quali: iPhone, iPad, iPod touch, Apple Watch, Apple TV, HomePod e, dal 2020, anche per Mac.

L'architettura utilizzata è di tipo RISC su base ARM, la stessa che viene utilizzata da equivalenti (Snapdragon di Qualcomm per citarne una).

Ciò che contraddistingue i recenti SoC Apple da equivalenti ARM più comuni è il fatto che i primi sono progettati da zero (quindi del tutto privi di elementi terzi), mentre i secondi fanno affidamento a elementi terzi già preesistenti (SoC come Samsung Exynos, HiSilicon Kirin e MediaTek MT sono infatti costituiti da una combinazione di Core CPU ARM Cortex e GPU ARM Mali progettati e resi disponibili da ARM Holdings ai produttori stessi).[1]

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, ossia, 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[2]

E tanti altri che formano un vero e proprio 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 ARM (CPU), 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 72,0 mm2 ARMv6 412 MHz
Single-Core
ARM11
L1: 16 KB+16 KB
L2: n/d
L3: n/d
PowerVR
MBX Lite
(130 nm)
128 MB (DRAM)
133 MHz (LPDDR)
533 MB/sec (HBM)
16 bit (Single-Channel)
iPhone 2G
iPhone 3G
iPod touch1st
S5L8720.jpg APL0278
-
S5L8720
65 nm 36,0 mm2 ARMv6 412–533 MHz
Single-Core
ARM11
L1: 16 KB+16 KB
L2: n/d
L3: n/d
PowerVR
MBX Lite
(130 nm)
128 MB (DRAM)
133 MHz (LPDDR)
1,6 GB/sec (HBM)
32 bit (Single-Channel)
iPod touch2nd
iPod nano4th
Apple SoC S5L8920.jpg APL0298
-
S5L8920
65 nm 71,8 mm2 ARMv7 600 MHz
Single-Core
(ARM Cortex-A8)
L1: 32 KB+32 KB
L2: 256 KB
L3: n/d
PowerVR
SGX535
256 MB (DRAM)
200 MHz (LPDDR)
1,6 GB/sec (HBM)
32 bit (Single-Channel)
iPhone 3GS
S5L8922.jpg APL2298
-
S5L8922
45 nm 41,6 mm2 ARMv7 600–800 MHz
Single-Core
(ARM Cortex-A8)
L1: 32 KB+32 KB
L2: 256 KB
L3: n/d
PowerVR
SGX535
256 MB (DRAM)
200 MHz (LPDDR)
1,6 GB/sec (HBM)
32 bit (Single-Channel)
iPod touch3th

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 movimemento M7 (lanciato nel 2013 con iPhone 5S);
  • Apple A8, il primo SoC Apple con processo FinFET;

Fonti utili: [3] [4]

Nome Apple A4 Apple A5 Apple A6 Apple A7 Apple A8 Apple 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 ARMv7 ARMv7s ARMv8.0-A ARMv8.0-A ARMv8.0-A
Architettura 32 bit 32 bit 32 bit 64 bit 64 bit 64 bit
Lancio APR 2010 MAR 2011 SET 2012 SET 2013 SET 2014 SET 2015
Dispositivi iPhone 4
iPad1st
iPod touch4th
Apple TV2nd
 
iPhone 4S
iPad mini1st
iPod touch5th
Apple TV3rd
 
iPhone 5
iPhone 5C
iPad 2
 
 
iPhone 5S
iPad Air1st
iPad mini2nd
iPad mini3rd
 
iPhone 6
iPhone 6 Plus
iPad mini4th
iPod touch6th
HomePod
iPhone 6S
iPhone 6S Plus
iPhone SE1st
iPad5th
 
DETTAGLI FISICI
Volume 53,3 mm2 122,2 mm2 96,71 mm2 104,0 mm2 89,0 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 HKMG HKMG FinFET FinFET FinFET
N. Transistor 149 milioni 200 milioni 740 milioni 1 miliardo 2 miliardi 2 miliardi
Termal (TDP) 5 W 5 W 5 W 5 W 5 W 5 W
DETTAGLI CPU
N. Core Single-Core Dual-Core Dual-Core Dual-Core Dual-Core Dual-Core
Frequenza
(nome)
1 × 800 MHz
(ARM Cortex-A8)
2 × 800 MHz
(ARM Cortex-A9)
2 × 1,30 GHz
(Swift)
2 × 1,40 GHz
(Cyclone)
2 × 1,40 GHz
(Typhoon)
2 × 1,85 GHz
(Twister)
Cache L1 (per core) 1 × (32+32 KB) 2 × (32+32 KB) 2 × (32+32 KB) 2 × (64+64 KB) 2 × (64+64 KB) 2 × (64+64 KB)
Cache L2 (condiviso) 512 KB 1 MB 1 MB 1 MB 1 MB 3 MB
Cache L3 (condiviso) 4 MB 4 MB 4 MB
DETTAGLI GPU
Nome
(modello)
PowerVR
(SGX535)
PowerVR
(SGX543MP2)
PowerVR
(SGX543MP3)
PowerVR
(G6430)
PowerVR
(GX6450)
PowerVR
(GT7600)
N. Core Single-Core Dual-Core Triple-Core Quad-Core Quad-Core Hexa-Core
Frequenza 200 MHz 200 MHz 266 MHz 450 MHz 533 MHz 600 MHz
DETTAGLI RAM
Tipo LPDDR-400 LPDDR2-800 LPDDR2-1066 LPDDR3-2133 LPDDR3-2133 LPDDR4-3200
Dimensione 512 MB 512 MB 1 GB 1 GB 1 GB 2 GB
Channel 32 bit 32 bit 32 bit 64 bit 64 bit 64 bit
Bandwidth 1,6 GB/s 6,4 GB/s 8,5 GB/s 12,8 GB/s 12,8 GB/s 25,6 GB/s
ALTRI COMPONENTI
Coprocessore M M7 M8 M9
Secure Enclave
ALTRI DETTAGLI
Produttore Samsung Samsung / TSMC Samsung Samsung Samsung TSMC Samsung

2016-2020[modifica | modifica wikitesto]

  • Apple A10 Fusion è il primo SoC che sfrutta il sistema big.LITTE, 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;
Nome Apple A10 Fusion Apple A11 Bionic Apple A12 Bionic Apple A13 Bionic Apple A14 Bionic
Codice APL1W24 APL1W72 APL1W81[5] APL1W85[6] APL1W87
Immagine
Apple A10 Fusion APL1W24.jpg
Apple A11.jpg
Apple A12.jpg
Apple A13 Bionic.jpg
Apple A14.jpg
Set istruzione (ISA) ARMv8-A ARMv8.2-A ARMv8.3-A ARMv8.3-A
Lancio SET 2016 SET 2017 SET 2018 SET 2019 SET 2020
Dispositivi iPhone 7
iPhone 7 Plus
iPad6th
iPad7th
iPod touch7th
iPhone X
iPhone 8
iPhone 8 Plus
 
 
iPhone XR
iPhone XS
iPhone XS Max
iPad Air3rd
iPad mini5th
iPhone 11
iPhone 11 Pro
iPhone 11 Pro Max
iPhone SE2nd
 
iPhone 12 mini
iPhone 12
iPhone 12 Pro
iPhone 12 Pro Max
iPad Air4th
DETTAGLI FISICI
Dimensione 9,89 × 8,42 mm 10,67 × 9,23 mm
Volume 125 mm2 87,66 mm2 83,27 mm2 98,48 mm2
Litografia 16 nm 10 nm 7 nm 7 nm(EUV) 5 nm(EUV)
Processo FinFET FinFET FinFET FinFET
N. Transistor 3,3 miliardi 4,3 miliardi 6,9 miliardi 8,5 miliardi 11,8 miliardi
Termal (TDP) 5 W 8 W 6 W 6 W
DETTAGLI CPU
N.Core CPU Quad-Core Hexa-Core Hexa-Core Hexa-Core Hexa-Core
Core Prestazione
(alto carico)
2 × 2,34 GHz
(Hurricane)
2 × 2,39 GHz
(Monsoon)
2 × 2,49 GHz
(Vortex)
2 × 2,66 GHz
(Lightning)
2 × ?,?? GHz
 
Efficienza
(basso carico)
2 × 1,30 GHz
(Zephyr)
4 × 1,42 GHz
(Mistral)
4 × 1,59 GHz
(Tempest)
4 × 1,73 GHz
(Thunder)
4 × ?,?? GHz
 
Cache L1
(per core)
2 × (64+64 KB) 2 × (64+64 KB) 2 × (128+128 KB) 2 × (128+128 KB)
2 × (32+32 KB) 4 × (32+32 KB) 4 × (32+32 KB) 4 × (48+48 KB)
Cache L2 (condiviso) 3 MB 8 MB 8 MB 8 MB
Cache L3 (condiviso) 4 MB
HMP
DETTAGLI GPU
Nome
(modello)
PowerVR
(GT7600 Plus)
Apple GPU Apple GPU Apple GPU Apple GPU
N. Core Hexa-Core Tri-Core Quad-Core Quad-Core Quad-Core
Frequenza 650 MHz 900 MHz 1,10 GHz[7] -
Velocità 115 GFLOPS[8] 325 GFLOPS[9] 487,5 GFLOPS[10] - -
DETTAGLI NPU
Nome Apple Apple Apple Apple
N. Core Dual-Core Octa-Core Octa-Core Hexadeca-Core
FLOPs 600 milioni 5 miliardi 1.000 miliardi 11.000 miliardi
DETTAGLI RAM
Tipo LPDDR4-3200 LPDDR4X-4266 LPDDR4X-4266 LPDDR4X-4266
Dimensione 2/3 GB 2/3 GB 3/4 GB 4 GB 4/6 GB
Channel 64 bit 64 bit 64 bit 64 bit
Bandwidth 25,6 GB/s 34,1 GB/s 34,1 GB/s 34,1 GB/s
ALTRI COMPONENTI
Coprocessore M M10 M11 M12 ? ?
Secure Enclave
ALTRI DETTAGLI
Produttore TSMC TSMC TSMC TSMC TSMC

Benchmark[modifica | modifica wikitesto]

Sebbene le singole caratteristiche hardware (quantitativo di Core, frequenza di clock) possano rendere l'idea di un SoC estremamente inferiore in termini di prestazione, su test pratico si dimostra invece che la famiglia di processori Apple si dimostra comunque superiore agli equivalenti dello stesso anno, pur disponendo sempre di un minor quantitativo di Core (Hexa-Core vs Octa-Core) e di frequenza di clock.

Di seguito, una rappresentazione grafica dei benchmark dei singolo SoC (per dispositivi mobili) raggruppati per anno di lancio (2018, 2019, 2020):[11]

Benchmark (Multi-Core) da GeekBench
Apple A14 Bionic (Hexa-Core)
  
4198
Kirin 9000 (Octa-Core)
  
3740

  
Apple A13 Bionic (Hexa-Core)
  
3330
Snapdragon 865 (Octa-Core)
  
3280
Kirin 990 (Octa-Core)
  
2918
Exynos 990 (Octa-Core)
  
2687

  
Apple A12 Bionic (Hexa-Core)
  
2832
Snapdragon 855 (Octa-Core)
  
2691
Kirin 980 (Octa-Core)
  
2400
Exynos 9825 (Octa-Core)
  
2144

Ciò dimostra che l'effettiva prestazione di un SoC non è data dal numero di Core implementati e frequenza di clock assegnata a ciascuno di essi, ma bensì, da come viene progettato ogni singolo elemento che compone un SoC (con le dovute ottimizzazioni).

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;
Nome Apple A5X Apple A6X Apple A8X Apple 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 ARMv8.0-A
Architettura 32 bit 32 bit 64 bit 64 bit
Lancio MAR 2012 NOV 2012 OTT 2014 SET 2015
DETTAGLI FISICI
Volume 165 mm2 123 mm2 128 mm2 143,9 mm2
Litografia 45 nm 32 nm 20 nm 16 nm
Processo - HKMG HKMG FinFET
N. Transistor
DETTAGLI CPU
N. Core Dual-Core Dual-Core Tri-Core Dual-Core
Frequenza
(nome)
2 × 1,00 GHz
(Cortex-A8)
2 × 1,40 GHz
(Swift)
3 × 1,50 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 1 MB 2 MB 3 MB
Cache L3 (condiviso) 4 MB
DETTAGLI GPU
Nome
(modello)
PowerVR
(SGX543MP2)
PowerVR
(SGX554MP4)
PowerVR
(GXA6850)
PowerVR
(GTA7850)
N. Core Quad-Core Quad-Core Opta-Core Dodeca-Core
Frequenza 200 MHz 266 MHz 450 MHz 650 MHz
DETTAGLI RAM
Tipo LPDDR2-800 LPDDR2-1066 LPDDR3-2133 LPDDR4-3200
Dimensione 1 GB 1 GB 2 GB 4 GB
Channel 32 bit 32 bit 64 bit 128 bit
Bandwidth 12,8 GB/s 17,1 GB/s 25,6 GB/s 51,2 GB/s
ALTRI COMPONENTI
Coprocessore M M8 M9
Secure Enclave
ALTRI DETTAGLI
Produttore Samsung Samsung 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.
Nome Apple A10X Apple A12X Apple 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 64 bit
Lancio GIU 2017 OTT 2018 MAR 2020
DETTAGLI FISICI
Dimensione 10,1 × 12,6 mm
Volume 96,4 mm2 118,5 mm2
Litografia 10 nm 7 nm(EUV)
Processo FinFET FinFET
N. Transistor 9,8 miliardi
DETTAGLI CPU
Hexa-Core Octa-Core
Core Prestazione
(alto carico)
3 × 2,34 GHz
(Hurricane)
4 × 2,49 GHz
(Vortex)
Efficienza
(basso carico)
3 × 1,30 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 8 MB
Cache L3 (condiviso)
DETTAGLI GPU
Nome
(modello)
PowerVR
(GT7600 Plus)
Apple GPU Apple GPU
N. Core Dodeca-Core Hepta-Core Octa-Core
Frequenza 900 MHz - -
Velocità 364,8 GFLOPS[12] 967,6 GFLOPS[13] -
DETTAGLI RAM
Tipo LPDDR4-3200 LPDDR4X-4266
Dimensione 4 GB 4/6 GB 6 GB
Channel 128 bit 128 bit
Bandwidth 51,2 GB/s 68,2 GB/s
ALTRI COMPONENTI
Coprocessore M M10 M12
Secure Enclave
ALTRI DETTAGLI
Produttore TSMC TSMC TSMC

Serie S[modifica | modifica wikitesto]

La serie di processori Apple S è una famiglia di Systems in Package (SiP) utilizzata su Apple Watch. 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 Chip (SoC) e chip wireless (con particolare attenzione alla connettività Bluetooth e WiFi).

Serie per Mac (in arrivo)[modifica | modifica wikitesto]

Nella WWDC 2020 (tenutasi solo online per l'emergenza COVID-19) Apple ha annunciato di voler migrare dai processori Intel a quelli progettati in casa Apple. Vedremo questi processori intorno al 2021-2022. Nella WWDC si è mostrato il primo prodotto che monta l'A12Z Bionic; un Mac Mini (a scopo di preview e di sviluppo).[14]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) Perché i chip di Apple sono più veloci di quelli Qualcomm?, su androidauthority.com.
  2. ^ Secure Enclave, su support.apple.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
  3. ^ Verso il pieno controllo, su tomshw.it.
  4. ^ Processori Apple, su clinica-iphone.com.
  5. ^ (EN) Analisi Apple A12, su anandtech.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
  6. ^ (EN) Analisi Apple A13, su anandtech.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
  7. ^ Scheda tecnica iPhone XS Max, su devicespecifications.com. URL consultato il 12 agosto 2020.
  8. ^ (EN) Confronto Apple A11 vs A10, su nanoreview.net. URL consultato il 16 luglio 2020.
  9. ^ (EN) Confronto Apple A12 vs A11, su nanoreview.net. URL consultato il 16 luglio 2020.
  10. ^ (EN) Specifiche Apple A12 Bionic, su gadgetversus.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
  11. ^ GeekBench, su browser.geekbench.com. URL consultato il 4 ottobre 2020.
  12. ^ (EN) Specifiche A10X, su gadgetversus.com.
  13. ^ (EN) Specifiche A12X, su gadgetversus.com.
  14. ^ La guida completa dei SoC Apple Silicon sui Mac, su dday.it. URL consultato il 19 luglio 2020.