「Apple M1」でMacの性能が大きく伸びたワケ Intel脱却計画に課される制約とは？：本田雅一のクロスオーバーデジタル（2/3 ページ）

[本田雅一，ITmedia]

M1のスペックは1つだけ　熱設計で動的に変化するパフォーマンス

　さらに、M1が他のパソコン用プロセッサと異なる点は、たった一つのモデルしかないということだ。クロック周波数やターゲットとする熱設計で複数の異なるモデルが存在したりはしない。

　GPUのコア数が7つに制限されている（歩留まり上、そうした部品が出るものと推察される）MacBook Airのエントリーモデルを除くと、全てのM1は単一仕様でクロック周波数の表記はない。

　これは最大の動作クロック周波数は全て同じ（公開されていないため実機で計測する他に知ることはできないが、iPhoneやiPad Airよりも高いことは間違いない）だからだ。より正確にいえば、下限も含めて動作クロック周波数の範囲は同じとなる。

　近年のマイクロプロセッサは電力消費による熱を、システムがどのように処理するかでパフォーマンスが決まる。冷却性能や動作環境（気温など）、アプリの動作状況に応じて動的に動作クロックが変化するのが当たり前だ。

　どのMacに搭載してもM1はM1。おのおのの実装環境下において最大限のパフォーマンスで動作する、というスタイルは、最終製品までを一貫して設計、提供しているAppleならではの部分だろう。

　ファンレスで薄型ノートのMacBook Airでも、ファン付きノートの13インチMacBook Proでも、小型デスクトップのMac miniでもM1そのものは同じで、シングルスレッドの性能は同じだ。

MacBook Airはファンレス設計

13インチMacBook Proは同じM1搭載でもファン付き

Mac miniもファンを装備する

　しかし、マルチスレッドでコアがフルに稼働する際や、GPUが多用されるゲームおよびアプリの動作においては、冷却能力に余裕があるものの方が持続的にパフォーマンスを出せる。

　IntelをはじめCPUベンダーは、これまで出来上がったチップを選別し、性能を分類してランクごとに異なる価格で販売してきたが、CPUベンダーではないAppleが、そうした使い分けをする必要はないともいえる。

共有メモリのSoCだからこその高性能と制約

　AppleはiPhone向けSoCの「Apple A」シリーズチップが高性能な理由を、共有メモリアーキテクチャのUMA（Unified Memory Architecture）を採用しているからだと説明してきた。

　CPUとGPU、Neural EngineやISPなど、さまざまな専用プロセッサが同じメモリにアクセスし、並列に動作させることで、複数のメモリ間でデータを転送するオーバーヘッドがなくなる。

M1のブロックダイヤグラム。さまざまな専用プロセッサが同じメモリにアクセスする共有メモリアーキテクチャのUMAを採用

　コア数を増やしての処理能力向上時に、SoC内部の相互接続帯域を上げればコア数に応じて性能を伸ばせるのもUMAの優位性かもしれない。

　しかしUMAだからこその制約もある。それは搭載メモリの容量だ。UMAで性能を出すには、各処理回路が共有するメモリ帯域が十分に広くなければならない。M1がメモリのDRAMをSIP（System in Package）の形で1つのパッケージに封入しているのは、メモリへの帯域を最大化するためだと推察される。

メモリチップもSIPの形でM1のパッケージ内に封入している

　利点と欠点は表裏一体ということだが、1つのパッケージにシステムをコンパクトにまとめることで性能を出すということは、大きなシステムには採用しにくいことも意味している。