Чому чіп M1 від Apple загрожує Intel та AMD

Минулого тижня Apple випустила свій M1 SoC. Побудований навколо того самого процесора A14, що і останній iPhone, M1 є першою архітектурою процесора, що не є x86, яка вже більше десятиліття кидає виклик таким компаніям як AMD та Intel. З тих пір про чип Apple M1, його відносне порівняння з AMD та Intel, а також те, що різні синтетичні тести можуть (або не можуть) сказати нам про відносну продуктивність, багато повідомлень. Ми зайняли позицію, що сам M1 не збирається руйнувати частку ринку Intel і AMD, але він представляє серйозну загрозу для обох компаній у довгостроковій перспективі.

Наразі ми обговорювали цю теорію лише з посиланням на останні синтетичні показники. Давайте зараз поговоримо про загальну картину.

Як M1 загрожує домінуванням на ринку x86

Причина, через яку M1 є такою загрозою для Intel і AMD, полягає не в тому, що Apple раптом збирається поглинути ринок ПК. Чистий приріст частки ринку Mac, швидше за все, буде однозначним, найближчим часом.

Проблема AMD та Intel полягає в тому, що представляє M1. Вперше за 15 років компанія без ліцензії x86 створює споживчий мікропроцесор, який імовірно конкурує з чіпами x86. Якщо Apple збереже або покращить своє становище щодо Intel та AMD, інші компанії з ліцензіями ARM помітять. Nvidia, яка придбала ARM до очікування схвалення регулятора, безумовно, помітить. Якщо ARM може перевершити x86, вся екосистема WinTel вразлива так, як це не було з самого початку персональних обчислень.

Intel і AMD раніше не доводилося турбуватися про те, що робили виробники процесорів, що не належать до x86. Якщо M1 від Apple і неминучі подальші дії для різних сегментів ринку почнуть проливатися на частку ринку x86, усі, включаючи виробників, які в даний час створюють ПК x86, помітять. Можливо, Microsoft колись був у спині Intel, але за часів Сатії Наделли, компанія активно робила акцент на хмарі та хмарних послугах. Якщо Microsoft бажає широко інтегрувати Linux у власну операційну систему, йому буде байдуже, працює Windows на ARM або x86. Довгостроковою загрозою для Intel та AMD є втрата розумового розподілу, націнки та ринкової потужності, якщо x86 більше не розглядається як найкращий автоматичний вибір процесора. Якщо це станеться, це буде пов’язано з діями декількох фірм, а не лише Apple. І ні, незважаючи на маркетинг Apple, поточний M1 не швидший за 98 відсотків ноутбуків. Так, швидко - але не так швидко.

Що робить М1 більш імовірним, ніж будь-який продукт, який ми бачили раніше, щоб розпочати подібне перетворення? Ось мої міркування.

Intel Pentium M передвіщав успіх Core 2 Duo

Наприкінці 2004 року компанія з материнськими платами DFI вивела на ринок настільну плату, сумісну з Intel Pentium M. Цей конкретний Pentium M отримав кодову назву Dothan, і він базувався на Pentium III, а не на архітектурі Intel Pentium 4 "Netburst". 180-нм мідна копалина P3 породила 130 нм туалатину, який породив Банію, який породив Дотана.

Платформа DFI 855GME-MGF не тримала свічки на платформах FX та P4 того дня, що стосується підтримки функцій. Ви можете прочитати мій оригінальний огляд мікросхеми та платформи тут, через Інтернет-архів, хоча для навігації вам потрібно буде використовувати кнопки «Наступна сторінка», і практично всі зображення зникли. Однак одна сторінка, яка справді вижила, - таблиця результатів нереального турніру 2003 та 2004 років.

Дозвольте мені ознайомити вас із тим, що ми бачимо тут: PM означає Pentium M, протестований на частотах 2,13 ГГц та 1,7 ГГц. FX-55 - це одноядерний процесор AMD Athlon 64 з двоканальною пам'яттю на частоті 2,6 ГГц. 3500+ - це Athlon 64 3500+ на двоканальному Socket 939 на частоті 2,2 ГГц, тоді як P4 3,46EE, 3,8E та 3,2E - це Pentium 4 на базі Прескотта. Вони також мають двоканальну оперативну пам’ять.

Розглянута материнська плата DFI практично не підтримувала розгін, і не було можливості використовувати щось, крім крихітного, включеного вентилятора та радіатора. У цих результатах Pentium M є єдиною системою, обмеженою одноканальною оперативною пам'яттю, і єдиною системою, що застрягла за допомогою AGP. Незважаючи на всі ці проблеми, Pentium M був надзвичайно сильним виконавцем. Він схрещує мечі з P4 3.46EE і перемагає 3500+ (з тактовою частотою 2,2 ГГц), незважаючи на те, що Athlon 64 3500+ має вбудований контролер пам'яті і двоканальну оперативну пам'ять.

Узагальнюючи загальну ефективність: Навіть розігнавшись, Дотан не виграв усіх еталонів, і він значно відставав від P4 та K8 у деяких навантаженнях кодування мультимедіа, не показаних вище. Тести розгалуженості, які вписуються в його кеш, були чудовим прикладом для Дотана; програми, які покладаються на пропускну здатність основної пам'яті або які покладаються на SSE3, не сприяли чіпу. Однак одним із місць, де ядро ​​виділялося, була сила. Ось, я, я писав 16 років тому:

Маючи лише 78 Вт і працюючи на холостому ходу при неймовірних 25 ° С, Dothan - найкрутіший і найефективніший процесор, який я коли-небудь бачив, працює так швидко, як це робиться; система 90 нм 3500+ залучає значно більше. Навіть при повному навантаженні система не ламає 100 Вт ... 3500+ не є присоскою; його максимум 142 Вт насправді є досить вражаючим порівняно з тим, що малює Р4 в наші дні ... Прескотт, у порівнянні з цим, виглядає так, ніби він вдарився по кожній гілці на виході з потворного дерева.

У Tech Report є старий огляд цієї материнської плати, яка збереглась із цілими зображеннями, тому, якщо ви хочете перевірити їх показники, ви знайдете там дані. Я хотів би процитувати висновок цього огляду: «Однак розігнаний до 2,4 ГГц на шині 533 МГц Pentium M стає відверто страшним, відстежуючи продуктивність Athlon 64 4000+ за допомогою багатьох наших тестів, включаючи ігри. "

Це було не просто тіні. Це було передвіщенням. Приблизно через 18 місяців Core 2 Duo під кодовою назвою Conroe вийшов на робочий стіл і заслав AMD на 11 років у пустелю. Дотан був срібним серфером Галактуса Конро, якщо ви хочете використати метафору Marvel.

Сьогодні між Дотаном та М1 є кілька паралелей. Як і М1, Дотан виграв не кожен бенчмарк. Як і M1, Dothan мав певні обмеження - він не підтримував SSE3, PCIe або двоканальну оперативну пам'ять. У нього не було вбудованого контролера пам'яті, який мав AMD, і не було Hyper-Threading Prescott та Northwood, які використовувались з хорошим ефектом.

Зрештою, ніщо з цього не мало значення порівняно з чудовими показниками Pentium M на ват. У довгостроковій перспективі дизайн виявився здатним перевершити будь-якого іншого конкурента, ніж тоді на ринку. Порівнюючи M1 з поточними процесорами Intel і AMD, вражає, наскільки тісно перекриваються моделі.

Знову ж таки, ми бачимо, що найвищі процесори x86 рухаються вперед із вищими TDP в однопотокових тестах. Розрив між x86 і M1 недостатньо великий, щоб компенсувати той факт, що топові мікросхеми Intel і AMD мають 10-16 ядер, тоді як M1 є чіпом 4 + 4. Враховуючи достатню тактову частоту, теплову запас та ядра, x86 несе день. Можна сказати точно те ж саме про FX-55 та різні Прескотти щодо оригінального Pentium M.

У галузі процесорів існує тенденція, яка передбачає, що високоефективні процесори з кращою продуктивністю на ват мають тенденцію до масштабування до вищих абсолютних рівнів продуктивності, ніж низькоефективні мікросхеми при слабшій продуктивності на ватт. Оскільки криві потужності центрального процесора не є лінійними, останні кілька сотень МГц тактових показників на сьогоднішній день є найдорожчими з точки зору потужності та теплотехніки, а крива стає крутішою, коли ви наближаєтеся до 5 ГГц. Це означає, що підвищення ефективності IPC може бути ефективнішим шляхом створення додаткових вбудованих ресурсів та зменшення годинника, хоча нові функціональні блоки також коштують енергії.

Ми не знаємо достатньо про M1, щоб робити будь-які прогнози щодо того, наскільки високою може бути тактова частота, але дані про ефективність, які ми вже чули, свідчать про те, що Apple має принаймні деякий простір для спалення енергії для набору частоти. Швидше за все, він створить більший SoC з більшою кількістю ядер процесора. Не божевільно уявляти мікросхему Mx класу робочих станцій із більшими кешами та 16-32 великими ядрами протягом наступних 18-36 місяців. Ми могли побачити 6-16 основних процесорних процесорів (отриманих від FireStorm або A15) протягом року.

Можна припустити, що 5-нм вузол TSMC буде продовжувати розвиватися і що його тактова частота покращиться. Можна припустити, що Apple розгляне всі стандартні важелі та циферблати, які виробники процесорів, як правило, налаштовують для покращення продуктивності в конвертах робочого столу, таких як більші кеші та вищі годинники. Чим ефективніший M1 на базовому рівні, тим більше місця Apple має експериментувати з різними методами підвищення його продуктивності. Зараз Apple має переваги в продуктивності на ватт та абсолютному енергоспоживанні у багатьох додатках, і саме тут я хотів би бути, якби хотів скинути x86 на тривалий термін.

У будь-якому випадку, проблема обох компаній - це не сам М1. Це старші брати М1, які Apple використовуватиме для своїх продуктів вищого класу, а також готовність споживачів та виробників оригінального обладнання рухатися до платформ із кращим часом автономної роботи та високою продуктивністю.

AMD та Intel мають достатньо хороші позиції для боротьби з M1, хоча з різних причин. AMD слабший у мобільних пристроях, ніж Intel, але у нього є вбивча розповідь про постійне вдосконалення, яка проводиться з початку 2017 року до сьогодні. Мобільні деталі AMD Zen 3 покращать власні показники порівняно з M1, коли вони з’являться наступного року. Якщо він продовжує виконуватися в Zen 4, а Zen 4 продовжує вдосконалювати, AMD не має особливих проблем.

Тим часом Intel на даний момент перебуває в досить хорошому стані. Поки він стикався з власними виробничими проблемами, поточний M1 від Apple орієнтований на мобільний ринок, а нещодавно Intel оновила мобільний телефон на Tiger Lake. Якби Apple поставляла апаратне забезпечення TGL, Intel не оглядався б так далеко, як це робить порівняно з іншими продуктами Apple. Короткотерміновим питанням є те, як може настільна версія / версія робочої станції M1 порівнюватися з висококласними Xeons, коли Apple бере чип на робочі станції. У довгостроковій перспективі велике питання для Intel та інших партнерів, що залишилися, полягає в тому, як відбувається 7-нм мобільний перехід.

Якщо Intel зможе продовжувати надавати ті вдосконалення, які вона взяла з Крижаного озера, а тепер переходить на Тигрове озеро, у неї буде своя історія вдосконалення, про яку можна поговорити. Тут небезпека полягає в тому, що 7 нм буде відсунуто далі або якщо компанія буде змушена передати свої передові фабричні роботи. Intel не збирається намагатись відвоювати Apple - цей корабель відплив, - але він абсолютно хоче зробити так, щоб деякі виробники виробляли свої власні позитивні історії про час автономної роботи та продуктивність, навіть у порівнянні з системами, що працюють на ARM.

M1 - це не магія. Це не швидше, ніж x86, лише завдяки тому, що ядро ​​ARM; Стандартні ліцензовані ядра ARM - це далеко не продуктивність процесора x86. Роками ретельної роботи Apple досягла вражаючої відстані на x86. Незважаючи на це, не гарантується, що Intel та / або AMD програють цей бій.

Але не помиліться - це буде бійка. Ніщо щодо термічних характеристик M1, розміру штампа, енергоспоживання чи кількості ядер не говорить про те, що Apple не може продовжувати масштабувати цей чіп. Ніщо не свідчить про те, що він досягнув кінця свого потенціалу або про те, що основний IPC не може продовжувати вдосконалюватися. Зазвичай я б сказав, що нам слід очікувати щорічного оновлення, але оскільки Apple планує повний перехід на ARM наступного року, це може відбутися швидше, ніж це. Однак до цього моменту наступного року компанія повинна мати повну лінійку продуктів для настільних і ноутбуків, якщо це не відкладе опублікований перехідний графік.

Востаннє ми бачили порівняння, яке було однобоким між майбутнім основним конкурентом та двома іншими високопродуктивними, менш ефективними мікроархітектурами, новачок та його діти правили на ринку протягом 11 років. Не припускайте, що М1 автоматично виграє цей бій. Але майте на увазі, це перший залп Apple, а не останній.

Читати далі

Раджа Кодурі від Intel представить на майбутній конференції Samsung Foundry

Цього тижня Раджа Кодурі від Intel виступить на ливарному заході Samsung - і це не те, що сталося б, якби Intel не мала чого сказати.

Нові відомості про Intel Rocket Lake: Сумісність із зворотною стороною, Xe Graphics, Cypress Cove

Intel опублікувала трохи більше інформації про Rocket Lake та його 10-нм процесор, який було перенесено назад на 14 нм.

Intel випускає нові мобільні графічні процесори Xe Max для творців вмісту початкового рівня

Intel випустила новий споживчий мобільний графічний процесор, але він має дуже конкретний варіант використання, принаймні зараз.

Огляд Ryzen 9 5950X та 5900X: AMD розв’язує Zen 3 проти останніх бастіонів продуктивності Intel

AMD продовжує натиск на те, що колись було безперечним торфом Intel.