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» 2020年11月24日 07時06分 公開

新連載「Apple Silicon M1チップはなぜ高性能なのか」:Apple Silicon “M1”はとにかくシングルコア性能が高い (1/2)

2020年、3度目のCPU変更を実現したAppleの「M1」プロセッサはIntel、AMDとも互角以上に戦える性能であることが分かった。その背景をMACお宝鑑定団が探る。

[MACお宝鑑定団]
MACお宝鑑定団

 M1チップの背景技術を解説する集中連載、スタート。執筆は、MysticRoomのTak.さん。


Apple M1はApple A14X (Z) Bionicなのか

 今回のAppleのM1チップ搭載Macではっきり分かったことは「Apple M1チップ」というのはApple A14 Bionicを強化したSoCで、従来のネーミングで言えばApple A14X BionicまたはA14Z Bionicと呼ばれるチップであること。

photo Apple M1チップ

 高性能コア(Firestorm)4基と高効率コア(Icestorm)4基、独自設計のGPUコアを7または8基、Neural Engineコアを16基。

 この仕様はiPhone向けのApple A12 BionicからiPad Pro向けのApple A12X/Z Bionicを作った時と同じアプローチで「Apple A14 Bionicを強化(X/Z化)したら当然こうなるよね?」というスペックだ。

 実際の性能もこれを見事に裏付けている。例えばGeekbench 5のシングルコアスコアとマルチコアスコア。

photo iPad Pro 11-inch (2nd generation) vs iPad Air (3rd generation)

 Apple A12 Bionicを搭載するiPad Air (3rd generation) のCPUスコアは、シングル1114、マルチ2475。

 Apple A12Z Bionicを搭載するiPad Pro 11-inch (2nd generation) のスコアはシングル1124、マルチ4715。

 シングルコア性能は変わらないが、高性能コアが2基から4基に増えたことで、マルチコアスコアは約1.65倍に増えている。

 一方、Apple A14 Bionicを搭載するiPad Air(4th Generation)のスコアはシングル1589、マルチ4242。

photo MacBook Air (M1, 2020) vs iPad Air (4th generation)

 そこから想定されるApple A14X/Z Bionicのスコアはシングル1590、マルチ7010。

 実際のApple M1チップ搭載Macのスコアはシングル1730、マルチ7563で、その差は7〜8%だ。

 実際にはiPad Air (4th generation) の動作クロックは2.99GHz、AppleのM1チップ搭載Macのそれは3.19GHzなので、動作クロックは実質6%アップ、ほぼ計算通りの性能である。

 MacBook Air (M1, 2020) の下位モデルにはGPUコアが7基に減らされたApple M1チップが、それ以外のモデルには8基のApple M1が搭載されているが、これはApple A12X Bionic(GPUコア7基)と同A12Z Bionic(GPUコア8基)と同じアプローチだ。

photo ifixitより

 Apple Siliconの中でもGPUコアはシリコン上のフットプリントが大きく、他のコアに比べて歩留まりが低い。製造時に不良となったコアブロックを無効化(Disable)して下位モデルのプロセッサを派生させる、これはIntelのCoreプロセッサやAMDやNVIDIAのGPUでも普通に行われていることだ。

 本来なら捨ててしまわなければならない欠損品を再利用する手段としては極めて有効で、GPUコアが1個減ったからと言って実使用上ほとんど影響ないのはもちろん、コアが少ないことすら一般的なアプリを使っている限りまず気がつかないだろう(ベンチマークは別として)。

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