Apple Silicon: differenze tra le versioni
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* '''Apple A10 Fusion''' è il primo SoC che sfrutta il sistema [[big. |
* '''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; |
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* '''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 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; |
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Versione delle 11:02, 20 dic 2020
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
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 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
APL0098 - S5L8900 |
90 nm | 72,0 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/sec (HBM) 16 bit (Single-Channel) |
iPhone 2G iPhone 3G iPod touch (1ª gen.) | |
APL0278 - S5L8720 |
65 nm | 36,0 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/sec (HBM) 32 bit (Single-Channel) |
iPod touch (2ª gen.) iPod nano (4ª gen.) | |||
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/sec (HBM) 32 bit (Single-Channel) |
iPhone 3GS | ||
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
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
- 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;
Apple A4 | Apple A5 | Apple A6 | Apple A7 | Apple A8 | Apple A9 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Codice | APL0398 | APL0498 | APL0598 | APL0698 | APL1011 | APL1022 | APL0898 | |
Immagine | ||||||||
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 (2ª 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 | 104,0 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 | FinFET | |||||
Nº transistor | 149 milioni | 200 milioni | 740 milioni | 1 miliardo | 2 miliardi | |||
Termal (TDP) | 5 W | |||||||
CPU | Nº core | Single 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 × (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 | single-core | dual-core | triple-core | quad-core | hexa-core | |||
Frequenza | 200 MHz | 200 MHz | 266 MHz | 450 MHz | 533 MHz | 600 MHz | ||
RAM | Tipo | LPDDR-400 | LPDDR2-800 | LPDDR2-1066 | LPDDR3-2133 | LPDDR3-2133 | LPDDR4-3200 | |
Dimensione | 512 MB | 1 GB | 2 GB | |||||
Channel | 32 bit | 64 bit | ||||||
Bandwidth | 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 |
2016-2020
- 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 A10 Fusion | Apple A11 Bionic | Apple A12 Bionic | Apple A13 Bionic | Apple A14 Bionic | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Codice | APL1W24 | APL1W72 | APL1W81[5] | APL1W85[6] | APL1W87 | ||
Immagine | |||||||
Set istruzione (ISA) | ARMv8-A | ARMv8.2-A | ARMv8.3-A | ||||
Lancio | settembre 2016 | settembre 2017 | settembre 2018 | settembre 2019 | settembre 2020 | ||
Dispositivi | iPhone 7 e 7 Plus iPad (6ª e 7ª gen.) iPod touch (7ª gen.) |
iPhone X iPhone 8 e 8 Plus |
iPhone XR iPhone XS e XS Max iPad Air (3ª gen.) iPad mini (5ª gen.) |
iPhone 11, 11 Pro e 11 Pro Max iPhone SE (2ª gen.) |
iPhone 12 mini, 12 mini, 12 Pro e 12 Pro Max iPad Air (4ª gen.) | ||
Caratteristiche fisiche | Dimensione | 9,89 × 8,42 mm | 10,67 × 9,23 mm | ||||
Volume | 125 mm2 | 87,66 mm2 | 83,27 mm2 | 94,48 mm2 | 88,00 mm2 | ||
Litografia | 16 nm | 10 nm | 7 nm | 7 nm(EUV) | 5 nm(EUV) | ||
Processo | FinFET | ||||||
Nº transistor | 3,3 miliardi | 4,3 miliardi | 6,9 miliardi | 8,5 miliardi | 11,8 miliardi | ||
Termal (TDP) | 5 W | 8 W | 6 W | ||||
CPU | Nº core CPU | Quad-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 (Firestorm) | |
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 (Icestorm) | ||
Cache L1 (per core) |
2 × (64+64 KB) | 2 × (128+128 KB) | |||||
2 × (32+32 KB) | 4 × (32+32 KB) | 4 × (48+48 KB) | |||||
Cache L2 (condiviso) | 3 MB | 8 MB | |||||
Cache L3 (condiviso) | 4 MB | ✘ | |||||
HMP | ✘ | ✔ | |||||
GPU | Nome (modello) |
PowerVR (GT7600 Plus) |
Apple GPU | ||||
Nº core | Hexa-Core | Tri-Core | Quad-Core | ||||
Frequenza | 650 MHz | 900 MHz | 1,10 GHz[7] | - | |||
Velocità | 115 GFLOPS[8] | 325 GFLOPS[9] | 487,5 GFLOPS[10] | - | - | ||
NPU | Nome | ✘ | Apple | ||||
Nº core | Dual-Core | Octa-Core | Hexadeca-Core | ||||
FLOPs | 600 milioni | 5 miliardi | 1.000 miliardi | 11.000 miliardi | |||
RAM | Tipo | LPDDR4-3200 | LPDDR4X-4266 | ||||
Dimensione | 2/3 GB | 3/4 GB | 4 GB | 4/6 GB | |||
Channel | 64 bit | ||||||
Bandwidth | 25,6 GB/s | 34,1 GB/s | |||||
Altri componenti | Coprocessore M | M10 | M11 | M12 | ? | ? | |
Secure Enclave | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ||
Produttore | TSMC |
Benchmark
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]
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
2011-2015
- 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;
Apple A5X | Apple A6X | Apple A8X | Apple A9X | ||
---|---|---|---|---|---|
Codice | APL5498 | APL5598 | APL1012 | APL1021 | |
Immagine | |||||
Set istruzione (ISA) | ARMv7 | ARMv7s | ARMv8.0-A | ||
Architettura | 32 bit | 64 bit | |||
Lancio | marzo 2012 | novembre 2012 | ottobre 2014 | settembre 2015 | |
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 | 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 | 2 MB | 3 MB | ||
Cache L3 (condiviso) | ✘ | 4 MB | ✘ | ||
GPU | Nome (modello) |
PowerVR (SGX543MP2) |
PowerVR (SGX554MP4) |
PowerVR (GXA6850) |
PowerVR (GTA7850) |
Nº core | Quad-Core | Opta-Core | Dodeca-Core | ||
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 | ||
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 | ✘ | ✔ | |||
Produttore | Samsung | TSMC |
2016-2020
- 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 | |||||
Set istruzione (ISA) | ARMv8.0-A | ARMv8.3-A | |||
Architettura | 64 bit | 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 | FinFET | |||
Nº transistor | 9,8 miliardi | ||||
CPU | Nº core | 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 | ||||
Cache L3 (condiviso) | ✘ | ✘ | |||
GPU | Nome (modello) |
PowerVR (GT7600 Plus) |
Apple GPU | ||
Nº core | Dodeca-Core | Hepta-Core | Octa-Core | ||
Frequenza | 900 MHz | - | - | ||
Velocità | 364,8 GFLOPS[12] | 967,6 GFLOPS[13] | - | ||
RAM | Tipo | LPDDR4-3200 | LPDDR4X-4266 | ||
Dimensione | 4 GB | 4/6 GB | 6 GB | ||
Channel | 128 bit | ||||
Bandwidth | 51,2 GB/s | 68,2 GB/s | |||
Altri componenti | Coprocessore M | M10 | M12 | ||
Secure Enclave | ✔ | ||||
Produttore | TSMC |
Serie S
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
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).
Serie M
Apple M1 | |||
---|---|---|---|
Codice | APL1W85[14] | ||
Immagine | |||
Set istruzione (ISA) | ARM | ||
Architettura | 64 bit | ||
Lancio | novembre 2020 | ||
Dispositivi | MacBook Air 13" MacBook Pro 13" Mac mini (2020) | ||
Caratteristiche fisiche |
Dimensione | ||
Volume | |||
Litografia | 5 nm(EUV) | ||
Processo | FinFET | ||
Nº transistor | 16 miliardi | ||
CPU | Nº core | Octa-Core | |
Core | Prestazione (alto carico) |
4 × 3,20 GHz (Firestorm) | |
Efficienza (basso carico) |
4 × 2,00 GHz (Icestorm) | ||
Cache L1 (per core) |
4 × (192+128 KB) | ||
4 × (128+64 KB) | |||
Cache L2 (per cluster) |
12 MB | ||
4 MB | |||
GPU | Nº core | 8-Core | |
Velocità | 2,6 TFLOPS | ||
NPU | |||
Nº core | 16-Core | ||
Velocità | 1,1 TFLOPS | ||
UMA | Tipo | LPDDR4X-4266 | |
Dimensione | 8/16 GB | ||
Channel | 128 bit | ||
Bandwidth | 68,25 GB/s | ||
Altri componenti |
SEP (Secure Enclave) |
✔ | |
ISP (Image Signal) |
✔ | ||
Controller USB (Thunderbolt) |
✔ | ||
Produttore | TSMC |
Note
- ^ (EN) Perché i chip di Apple sono più veloci di quelli Qualcomm?, su androidauthority.com.
- ^ Secure Enclave, su support.apple.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
- ^ Verso il pieno controllo, su tomshw.it.
- ^ Processori Apple, su clinica-iphone.com.
- ^ (EN) Analisi Apple A12, su anandtech.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
- ^ (EN) Analisi Apple A13, su anandtech.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
- ^ Scheda tecnica iPhone XS Max, su devicespecifications.com. URL consultato il 12 agosto 2020.
- ^ (EN) Confronto Apple A11 vs A10, su nanoreview.net. URL consultato il 16 luglio 2020.
- ^ (EN) Confronto Apple A12 vs A11, su nanoreview.net. URL consultato il 16 luglio 2020.
- ^ (EN) Specifiche Apple A12 Bionic, su gadgetversus.com. URL consultato il 16 luglio 2020.
- ^ GeekBench, su browser.geekbench.com. URL consultato il 4 ottobre 2020.
- ^ (EN) Specifiche A10X, su gadgetversus.com.
- ^ (EN) Specifiche A12X, su gadgetversus.com.
- ^ (EN) Apple The 2020 Mac Mini Unleashed: Putting Apple Silicon M1 To The Test, su anandtech.com.