Первые Mac M1 имели огромный успех на нескольких уровнях, и техническая индустрия стремится увидеть производительность, которую Apple Silicon откроет, когда вся линейка Mac получит специальные чипы. Теперь бывший инженер Apple поделился интересными подробностями о том, какие ключевые достижения в области ARM, которые Apple сделала около 10 лет назад, привели к волшебству производительности Mac M1, которое мы имеем сегодня. И, в частности, работа Apple действительно подтолкнула остальную часть отрасли, поскольку она стала лидером с помощью ARM.
Шак Рон, бывший инженер ядра Apple поделился некоторыми увлекательными подробностями о работе Apple над своими чипами ARM на протяжении многих лет и дал некоторое представление о том, почему чип M1 настолько мощный (h / t Стив Траутон-Смит).
Цикл был начат с ответа на твит о том, что компьютеры Mac M1 впечатляют из-за кеша, а не ARM. Шак Рон не согласен и поделился, почему.
Иллюстрируя, насколько Apple была впереди всех, Рон отмечает, что первый 64-битный чип ARM от Apple, A7, выпущенный в 2013 году с архитектурой настраиваемого набора инструкций (ISA). Это означало, что ARM64 была рождена Apple до того, как ARM получила свой собственный «основной дизайн», готовый к продаже третьим сторонам.
Arm64 появился не из ниоткуда, Apple заключила контракт с ARM на разработку новой ISA для своих целей. Когда Apple начала продавать iPhone с чипами arm64, ARM даже не доработала свой собственный дизайн ядра, чтобы передать лицензию другим.
— Шак Рон ₪ (@stuntpants) 5 января 2021 г.
Рон подчеркивает, что Apple начала свою работу над ARM64 еще в 2010 году, и к моменту ее запуска в 2013 году она действительно застала Qualcomm и Samsung врасплох.
ARM разработала стандарт, который обслуживает своих клиентов и получает от них отзывы об эволюции ISA. В 2010 году мало кто заботился о 64-битном ядре ARM. Samsung и Qualcomm, крупнейшие производители мобильных устройств, определенно были застигнуты врасплох, когда Apple выпустила их в 2013 году.
— Шак Рон ₪ (@stuntpants) 5 января 2021 г.
Говоря о более технических деталях, Рон говорит, что ставка Apple на развитие ARM заключалась в том, чтобы «сделать сверхширокий с низкими тактовыми частотами» и «в высшей степени OoO». Это относится к тому, что Apple использует все больше и больше ядер и начинает с более низких тактовых частот (которые со временем увеличиваются).
У A7 было 2 ядра с частотой около 1,3 ГГц, теперь A14 имеет 6-ядерный процессор с тактовой частотой до 2,99 ГГц, 4-ядерный графический процессор и 16-ядерный нейронный движок. Между тем, компьютеры Mac M1 имеют 8-ядерные процессоры с тактовой частотой 3,2 ГГц (4 высокоэффективных и 4 производительных), 8-ядерный графический процессор и 16-ядерный Neural Engine.
Используя суперскалярную архитектуру с высокой степенью OoO (Out-of-Order), Apple смогла использовать микросхемы с постоянно увеличивающимся числом транзисторов (16 миллиардов на M1 !!). Использование OoO отделяет набор команд внешнего интерфейса от внутреннего исполнения. И все это стало возможным с помощью специальной ARM ISA, разработанной Apple.
Подводя итоги, Рон считает, что невероятная производительность M1 Mac связана не с ARM ISA, а с ARM ISA благодаря новаторской работе, которую Apple начала еще в 2010 году.
Apple планировала сделать сверхширокие с низкими тактовыми частотами, очень спекулятивными. Им нужна была ISA, которая обеспечивала это ARM.
Производительность M1 не так из-за ARM ISA, ARM ISA такова из-за планов Apple по производительности ядра десять лет назад.
— Шак Рон ₪ (@stuntpants) 5 января 2021 г.
