Почему чип M1 от Apple угрожает Intel и AMD
На прошлой неделе Apple выпустила свою SoC M1. M1, построенный на том же процессоре A14, что и последний iPhone, является первым процессором без архитектуры x86, бросившим вызов таким компаниям, как AMD и Intel, за более чем десятилетие. С тех пор было много разговоров о чипе Apple M1, его относительном сравнении с AMD и Intel, а также о том, что различные синтетические тесты могут (или не могут) сказать нам об относительной производительности. Мы пришли к выводу, что сам по себе M1 не приведет к сокращению доли рынка Intel и AMD, но в долгосрочной перспективе представляет серьезную угрозу для обеих компаний.
До сих пор мы обсуждали эту теорию только со ссылкой на недавние синтетические тесты. А теперь поговорим о более широкой картине.
Как M1 угрожает доминированию на рынке x86
Причина, по которой M1 представляет такую угрозу для Intel и AMD, заключается не в том, что Apple внезапно собирается занять рынок ПК. Чистый прирост рыночной доли Mac в ближайшем будущем, скорее всего, будет выражаться однозначными числами.
Проблема для AMD и Intel в том, что представляет собой M1. Впервые за 15 лет компания без лицензии x86 создает потребительский микропроцессор, который вполне может конкурировать с чипами x86. Если Apple сохранит или улучшит свои позиции по отношению к Intel и AMD, другие компании с лицензиями ARM это заметят. Nvidia, которая приобрела ARM в ожидании одобрения регулирующего органа, наверняка заметит это. Если ARM сможет превзойти x86, вся экосистема WinTel будет уязвима, чего не было с момента появления персональных компьютеров.
Intel и AMD ранее не беспокоились о том, что делают производители процессоров, отличных от x86. Если Apple M1 и неизбежные последующие шаги для различных сегментов рынка начнут сокращать долю рынка x86, это заметят все, включая OEM-производителей, которые в настоящее время производят ПК x86. Возможно, когда-то Microsoft вернула Intel, но при Сатье Наделле компания резко повернулась к облачным и облачным сервисам. Если Microsoft захочет широко интегрировать Linux в свою операционную систему, ей все равно, будет ли Windows работать на ARM или x86. Долгосрочная угроза для Intel и AMD заключается в потере мнения, прибыли и рыночной власти, если x86 больше не будет считаться автоматическим лучшим выбором процессора. Если это произойдет, то это будет связано с действиями нескольких фирм, а не только Apple. И нет, несмотря на маркетинг Apple, нынешний M1 не быстрее 98 процентов ноутбуков. Быстро, да - но не так быстро.
Что делает M1 более вероятным, чем любой другой продукт, который мы видели раньше, чтобы дать толчок такой трансформации? Вот мои рассуждения.
Pentium M от Intel предвосхитил успех Core 2 Duo
В конце 2004 года производитель материнских плат под названием DFI выпустил на рынок системную плату для настольных ПК, совместимую с Intel Pentium M. Этот конкретный Pentium M имел кодовое название Dothan и был основан на Pentium III, а не на архитектуре Intel Pentium 4 Netburst. 180-нм P3 Coppermine породил 130-нм Tualatin, который породил Banias, который породил Dothan.
Платформа DFI 855GME-MGF не отставала от платформ FX и P4 того времени с точки зрения поддержки функций. Вы можете прочитать мой первоначальный обзор чипа и платформы здесь, через Интернет-архив, хотя вам нужно будет использовать кнопки «Следующая страница» для навигации, и практически все изображения исчезнут. Однако сохранилась одна страница - таблица результатов Unreal Tournament 2003 и 2004 годов.
Позвольте мне еще раз познакомить вас с тем, что мы здесь видим: PM означает Pentium M, протестированный на частотах 2,13 и 1,7 ГГц. FX-55 - это одноядерный процессор AMD Athlon 64 с двухканальной памятью на частоте 2,6 ГГц. 3500+ - это Athlon 64 3500+ на двухканальном Socket 939 с тактовой частотой 2,2 ГГц, а P4 3.46EE, 3.8E и 3.2E - это Pentium 4 на базе Prescott. Они также имеют двухканальную RAM.
Рассматриваемая материнская плата DFI практически не поддерживала разгон, и не было возможности использовать что-либо, кроме крошечного вентилятора и радиатора в комплекте. В этих результатах Pentium M - единственная система, ограниченная одноканальным ОЗУ, и единственная система, использующая AGP. Несмотря на все эти проблемы, Pentium M был чертовски хорош. Он скрещивает мечи с P4 3.46EE и превосходит 3500+ (с тактовой частотой 2,2 ГГц), несмотря на то, что Athlon 64 3500+ имеет встроенный контроллер памяти и двухканальную RAM.
Подводя итог его общей производительности: даже при разгоне Dothan не выигрывал во всех тестах и сильно отставал от P4 и K8 в некоторых рабочих нагрузках кодирования мультимедиа, не показанных выше. Ветвящиеся тесты, которые помещаются в его кэш, были отличным тестовым примером для Dothan; приложения, которые полагались на пропускную способность основной памяти или полагались на SSE3, не одобряли чип. Однако одним из мест, где выделялось ядро, была сила. Вот, эм, я пишу 16 лет назад:
Потребляя всего 78 Вт и работая на холостом ходу при удивительных 25 ° C, Dothan - самый крутой и самый энергоэффективный процессор, который я когда-либо видел, работающий так быстро, как он; система 90 нм 3500+ потребляет значительно больше. Даже при полной нагрузке система не ломает 100 Вт ... 3500+ - это не всасывающий; его максимальная мощность в 142 Вт на самом деле весьма впечатляет по сравнению с тем, что P4 использует в наши дни ... Прескотт, для сравнения, выглядит так, как будто он поражает каждую ветку на своем пути из уродливого дерева.
В Tech Report есть старый обзор этой материнской платы, который сохранился с неповрежденными изображениями, поэтому, если вы хотите проверить их цифры, вы найдете данные там. Я хотел бы процитировать заключение этого обзора: «Однако при разгоне до 2,4 ГГц на шине 533 МГц Pentium M становится совершенно пугающим, затмевая производительность Athlon 64 4000+ во многих наших тестах, включая игры. ”
Это была не просто слежка. Это было предзнаменованием. Примерно 18 месяцев спустя Core 2 Duo под кодовым названием Conroe появился на настольных компьютерах и отправил AMD на 11 лет в глушь. Дотан был Серебряным Серфером на Галактусе Конроу, если вы хотите использовать метафору Marvel.
Сегодня существует множество параллелей между Dothan и M1. Как и M1, Dothan не выигрывал во всех тестах. Как и M1, у Dothan были определенные ограничения - он не поддерживал SSE3, PCIe или двухканальную RAM. У него не было встроенного контроллера памяти, который был у AMD, и не хватало Hyper-Threading, который Prescott и Northwood использовали для хорошего эффекта.
В конечном счете, все это не имело значения по сравнению с превосходной производительностью Pentium M на ватт. В конечном итоге дизайн оказался способным превзойти любого другого конкурента на рынке. Сравнивая M1 с текущими процессорами Intel и AMD, поражает, насколько близко совпадают шаблоны.
Опять же, в однопоточных тестах мы видим, что топовые процессоры x86 вырываются вперед с более высоким TDP. Разрыв между x86 и M1 не настолько велик, чтобы компенсировать тот факт, что топовые чипы Intel и AMD имеют 10-16 ядер, а M1 - это чип 4 + 4. Учитывая достаточную тактовую частоту, тепловой запас и количество ядер, x86 идет вперед. То же самое можно сказать о FX-55 и различных Prescotts относительно оригинального Pentium M.
В индустрии ЦП наблюдается тенденция, согласно которой высокоэффективные процессоры с более высокой производительностью на ватт имеют тенденцию масштабироваться до более высоких уровней абсолютной производительности, чем чипы с низким КПД, при более низкой производительности на ватт. Поскольку кривые мощности ЦП не являются линейными, последние несколько сотен МГц тактовой частоты, безусловно, являются самыми дорогими с точки зрения мощности и температуры, и кривая становится круче по мере приближения к 5 ГГц. Это означает, что улучшение IPC может быть более эффективным за счет создания дополнительных ресурсов на кристалле и снижения тактовой частоты, даже если новые функциональные блоки также требуют затрат энергии.
Мы недостаточно знаем о M1, чтобы делать какие-либо прогнозы относительно того, насколько высоко он может работать, но данные об эффективности, которые мы уже слышали, показывают, что у Apple есть по крайней мере некоторая свобода действий, чтобы сжечь энергию, чтобы получить частоту. Скорее всего, он построит более крупную SoC с большим количеством ядер процессора. Нет ничего безумного в том, чтобы в следующие 18-36 месяцев представить себе чип Mx класса рабочей станции с более крупными кэшами и 16-32 большими ядрами. Мы могли увидеть SoC с 6–16 ядрами ЦП (производные от FireStorm или A15) в течение года.
Мы можем предположить, что 5-нанометровый узел TSMC будет продолжать развиваться и его тактовая частота улучшится. Мы можем предположить, что Apple рассмотрит все стандартные рычаги и регуляторы, которые производители процессоров обычно настраивают для повышения производительности в области энергопотребления настольных компьютеров, например, более крупные кеши и более высокие тактовые частоты. Чем эффективнее M1 на исходном уровне, тем больше у Apple возможностей для экспериментов с различными методами улучшения его производительности. Прямо сейчас Apple имеет преимущества в производительности на ватт и абсолютном энергопотреблении во многих приложениях, и это именно то, чего я хотел бы, если бы я хотел свергнуть x86 в долгосрочной перспективе.
В любом случае проблема для обеих компаний не в самом M1. Это старшие братья M1, которых Apple будет использовать для своих продуктов более высокого класса, а также готовность потребителей и OEM-производителей переходить на платформы с лучшим временем автономной работы и более высокой производительностью.
AMD и Intel имеют достаточно хорошие возможности для борьбы с M1, хотя и по разным причинам. AMD слабее в мобильной сфере, чем Intel, но у нее есть потрясающая история о постоянных улучшениях, которые продолжаются с начала 2017 года по сегодняшний день. Мобильные компоненты AMD Zen 3 улучшат свою производительность по сравнению с M1, когда они появятся в следующем году. При условии, что он продолжит работу в Zen 4, а Zen 4 продолжит улучшать процесс, у AMD не будет особых проблем.
Между тем Intel на данный момент находится в довольно хорошей форме. Несмотря на то, что компания столкнулась с собственными производственными проблемами, текущий M1 от Apple ориентирован на рынок мобильных устройств, а Intel недавно обновила мобильные устройства с помощью Tiger Lake. Если бы Apple поставила оборудование TGL, Intel не оглянулась бы так далеко назад по сравнению с другими продуктами Apple. В краткосрочной перспективе вопрос заключается в том, как версия M1 для настольных ПК / рабочих станций может сравниваться с высокопроизводительными Xeon, когда Apple внедряет чип в рабочие станции. В долгосрочной перспективе большой вопрос для Intel и ее оставшихся OEM-партнеров - как пройдет 7-нм переход на мобильные устройства.
Если Intel сможет и дальше предлагать улучшения, полученные от Ice Lake, а теперь и от Tiger Lake, у нее будет собственная история улучшений, о которой стоит поговорить. Опасность здесь заключается в том, что 7-нанометровая технология будет отодвинута на задний план или компания будет вынуждена передать на аутсорсинг свою передовую производственную работу. Intel не собирается пытаться отыграть Apple - этот корабль уже отплыл - но ей абсолютно необходимо, чтобы у некоторых OEM-производителей были свои собственные положительные истории о времени автономной работы и производительности, даже в сравнении с системами на базе ARM.
M1 не волшебство. Он не быстрее x86 только потому, что является ядром ARM; Стандартные лицензионные ядра ARM не могут сравниться по производительности с процессорами x86. За годы кропотливой работы Apple далеко ушла от x86. Несмотря на это, нет гарантии, что Intel и / или AMD проиграют эту битву.
Но не заблуждайтесь - это будет драка. Ничто в характеристиках M1, размере кристалла, энергопотреблении или количестве ядер не говорит о том, что Apple не может продолжать масштабировать этот чип. Ничто не говорит о том, что он исчерпал свой потенциал или что IPC ядра не может продолжать улучшаться. Обычно я бы сказал, что нам следует ожидать ежегодного обновления, но, поскольку Apple планирует полный переход на ARM в следующем году, это может произойти быстрее. Однако к этому времени в следующем году компания должна иметь полную линейку продуктов для настольных компьютеров и ноутбуков, если только она не задержит опубликованный график перехода.
В последний раз, когда мы видели такое однобокое сравнение между многообещающим крупным конкурентом и двумя другими высокопроизводительными и менее эффективными микроархитектурами, новичок и его дети правили рынком в течение 11 лет. Не думайте, что M1 автоматически выиграет этот бой. Но имейте в виду, что это первый залп Apple, а не последний.
Читать далее
Раджа Кодури из Intel представит на предстоящей конференции Samsung Foundry
На этой неделе Раджа Кодури из Intel выступит на литейном мероприятии Samsung - и этого не случилось бы, если бы Intel не было, что сказать.
Новые детали Intel Rocket Lake: обратная совместимость, графика Xe, Cypress Cove
Intel опубликовала немного больше информации о Rocket Lake и его 10-нм процессоре, который был перенесен на 14-нм.
Intel представляет новые мобильные графические процессоры Xe Max для создателей контента начального уровня
Intel выпустила новый потребительский мобильный графический процессор, но у него очень специфический вариант использования, по крайней мере, на данный момент.
Обзор Ryzen 9 5950X и 5900X: AMD демонстрирует Zen 3 против последних бастионов производительности Intel
AMD продолжает натиск на то, что когда-то было бесспорным дерн Intel.