AppleM1プロセッサの概要と互換性

公開: 2022-03-11

すべてのAppleイベントは大きな注目を集めていますが、2020 MacBook Air、MacBook Pro、およびMac Miniの発売は、新機能や洗練された工業デザイン以上のものでした。今年、大きなニュースは、13インチMacBookとMacMiniのIntelプロセッサに取って代わるAppleM1 System on a Chip（SoC）の形で、新しいMacBookの陽極酸化アルミニウムシャーシの奥深くに隠されています。

なぜAppleプロセッサへの移行がそれほど重要なのですか？結局のところ、Appleは2010年からスマートフォンプロセッサを設計しており、新しいCPUアーキテクチャを採用したのはこれが初めてではありません。 Appleは、ウォズニアック時代のMotorola CPUから、90年代のPowerPCチップ、2005年のIntel x86プロセッサまで、さまざまなアーキテクチャを経てきました。現在、同社は独自の設計のARMベースのプロセッサに移行しています。対照的に、1981年に最初のIBM PCが発売されて以来、WindowsPCプラットフォームはx86プロセッサに固執しています。

今日は、Appleの新しいM1チップ、ソフトウェアエンジニア、設計者、消費者、そして業界全体への影響について詳しく見ていきます。簡潔にするために、詳細なパフォーマンスレビューを提供したり、個々のソフトウェアスイートやツール、レガシーソフトウェア、SDKなどの互換性をテストしたりすることはありません。評判の良いハードウェアサイトでベンチマークやレビューを簡単に見つけることができるので、全体像に焦点を当て、Appleの新しいM1MacBookの購入に関心のあるデザイナーや開発者からの懸念に対処します。

Apple M1プロセッサの違いは何ですか？

Apple M1プロセッサの違いは何ですか？ Apple M1は、多くの点で以前のMacBookで使用されていたIntelプロセッサとは異なります。

M1はARMプロセッサであり、x86プロセッサではありません。
IntelCPUよりも多くのコンポーネントを統合します。
AppleM1も同じパッケージにRAMを統合しています。
x86ソフトウェアの実行を可能にするRosetta2動的バイナリ変換を備えています。
このチップは、統合されたGPUに加えて、8つのCPUコアを備えています。
5ナノメートルプロセスを使用して製造され、160億個のトランジスタを備えています。

平均的なユーザーにとって、これらの仕様のほとんどはあまり意味がありませんが、パワーユーザーは注意する必要があります。ARMベースのApple M1は、Rosettaを使用してレガシーx86ソフトウェアを実行することになっているため、x86アプリケーションの実行時にパフォーマンスに悪影響を与える可能性があります。幸いなことに、M1はその速度により、レガシーx86アプリを使用した場合でも、ほとんどのシナリオで古いIntelチップよりも優れたパフォーマンスを発揮します。また、エキゾチックなツールやアプリケーションがすぐに使用できなくなったり、パフォーマンスが低下したりする可能性があるため、歯が生える問題が予想されます。それでも、これらの問題は解決され、ほとんどのユーザーはそれらについて心配する必要はありません。

たとえば、Dockerユーザーは、x86-64イメージが正しく機能するかどうか確信が持てませんでした。当分の間、彼らは深刻な問題に直面しており、Dockerは正しく機能していません。アドビはM1向けに製品の最適化に取り組んでいますが、アドビ製品用のサードパーティプラグインに依存している設計者は互換性の問題に直面しています。

開発者は互換性を確保し、新しいハードウェアにソフトウェアを移植するために追いつくために時間を必要とするため、これは新しいハードウェアで予想されます。しばらく時間がかかる場合があります。

アップルによって設計され、アップルによって販売されています

Appleはこのイベントを使用して、M1が市場で最速のCPUコアであると主張しましたが、ハードウェア愛好家は、そのパフォーマンスの主張の一部が曖昧で確認が難しいことをすぐに指摘しました。独立したレビュアーがすでにそれを行っており、レビューが圧倒的に肯定的であるため、すべてのAppleマーケティングの主張をテストするつもりはありません。 M1は地球上で最速のCPUではありませんが、ウルトラポータブルノートブックでは最速のCPUのようです。

Apple M1のデザインを詳しく見て、それが独創的である理由と、それが業界にどのように大きな影響を与える可能性があるかを説明しましょう。

AppleM1のデザインと機能

Apple M1チップは、高負荷シナリオ向けに4つの大きなFirestorm CPUコアを備えており、効率を高めるように設計された4つの小さなIcestormCPUコアに支えられています。これがおなじみのように聞こえる場合は、同様のARMCPUレイアウトを備えたAndroidフォンに遭遇した可能性があります。 ARMはこのレイアウトをARMbig.LITTLEと呼んでおり、2014年から使用されています。CPUは、ARMアーキテクチャのAArch64またはARM64拡張セットを使用します。

同様に、GPUはIntelおよびAMDチップで何年も使用されているため、おそらく統合GPUにも慣れているでしょう。 Apple M1で使用されるGPUには8つのコアがあり、8つのCPUコアよりもチップ上でわずかに多くのスペースを占有します。 Appleは、GPUが2.6TFLOPSを提供できると主張しています。これを概観すると、2016年のNvidiaのGeForceGTX1050Tiは2.1TFLOPSを管理します。これは、33億個のトランジスタを搭載したデスクトップグラフィックスカードで、最大75Wの電力を消費し、パッシブ冷却されたMacBookAirの統合グラフィックスに勝っています。

唯一の欠点は、eGPUがサポートされておらず、個別のグラフィックスを取得できないことです。 Appleは、Intelプロセッサを搭載した13インチMacBookにもオプションのディスクリートGPUを提供していませんでした。新しいMacBookでRadeonProが必要な場合でも、16インチのMacBookProを入手する必要があります。

M1は、iPhoneやiPadで使用されている同社の最新のAシリーズプロセッサと同様に、RAMをSoCパッケージに統合しています。これは、電話などのコンテンツ消費デバイス向けに設計されていないプロセッサにとっては初めてのことです。

以前は、MacBookはマザーボードにはんだ付けされたDDR4メモリを備えていました。この新しいアプローチにより、Appleは新しいユニファイドメモリアーキテクチャを使用できます。 Apple M1は、3733MHzで動作するLP-DDR4Xメモリを使用します。これにより、CPUとGPUの両方が高速でアクセスできるようになりますが、この高度な統合には代償が伴います。

欠点は、少なくとも当面の間、M1チップが8GBと16GBのRAMでしか利用できないことです。 MacBookAirまたはMacMiniで8GBまたは16GBのRAMを使い続けることは、ほとんどのユーザーにとって問題にはならないはずですが、多くのMacBook Pro愛好家は、アップグレードできない16GBのマシンを購入する可能性にわくわくすることはありません。

確かに、私たちははんだ付けされたRAMを搭載したラップトップに慣れていますが、これは異なります。はんだ付けされたRAMを使用すると、メーカーはRAMチップをより大容量のものに交換することで製品ラインナップを更新できます。たとえば、2つの8GBユニットの代わりに2つの16GBRAMチップを使用します。このアプローチでは、マザーボードやその他のコンポーネントを変更する必要はありません。ただし、RAMがSoCに統合されている場合、これにはチップパッケージ、つまり改訂されたM1チップのメモリ容量を2倍にする必要があります。したがって、Appleは2021年半ばのアップデートで32GB RAMオプションを追加する可能性は低く、新しいMシリーズプロセッサを待たなければならない可能性が高く、12〜18か月かかる可能性があります。

Apple M1は、CPU、GPU、RAMに加えて、16コアのニューラルエンジン、新しい画像信号プロセッサ（ISP）、セキュアエンクレーブ、Rosettaハードウェア最適化、AES暗号化ハードウェアのサポート、および専用エンコードも備えています。オーディオおよびビデオコンテンツ用のデコードエンジン。初期のレビューによると、後者はx86ベースのMacを大幅に上回っています。

M1には、USB4をサポートできるThunderboltコントローラーを備えた標準範囲のI/ Oオプションがあります。ただし、すぐに使用できる10Gbitネットワークはサポートされておらず（必要な場合）、新しいMacBookにはUSBTypeが2つしかありません。 C/Thunderboltポート。もちろん、デスクトップMac Miniには、MacBookと比較していくつかの追加ポートがあります。

AppleM1の互換性と仮想化の懸念

新しいハードウェアについて話し合っているので、状況はかなり良く見えますが、この早い段階で決定的な判断を下すことはできません。一部のアプリケーションは、M1プロセッサのサポートを確保し、その潜在的なパフォーマンスを最大限に活用できるようにするために、新しいプロセッサ用に最適化する必要があります。幸い、Apple M1は非常に高速であるため、Rosetta 2で実行されている一部のx86アプリケーションは、古いx86チップよりも高速に実行されます。 Rosettaに最適化されたハードウェアのおかげで、新しいMacは、x86からARMへのパフォーマンスのペナルティを取り除いてトップに立つのに十分なパフォーマンスを備えています。

Apple M1用に最適化されていないソフトウェアと、現在Rosetta2で実行できないソフトウェアを区別することが重要です。最適化の欠如はパフォーマンスの低下をもたらし、互換性の欠如は実行不可能なプロジェクトと多くのフラストレーションをもたらします。

仮想化は別の問題の原因です。 Dockerコミュニティによって提起された問題についてはすでに説明しましたが、この初期段階でx86イメージが問題になる理由は簡単に理解できます。残念ながら、M1プロセッサでの仮想化サポートに関する多くの情報はまだ利用できません。 Appleはあまり発言していないが、VMwareとParallelsは、M1に最適化されたアップデートに取り組んでいることをすでに発表しているが、VMwareはその展開のタイムラインを明らかにするまでには至らなかったことに注意すべきである。

これらの問題はどれほど深刻ですか？当面の間、いくつかの重要なツールは新しいMacで実行されないか、正しく実行されません。これには、Docker、Android Studio、Haskellが含まれます。 Rosetta 2で実行されるが、M1用に最適化されていないツールのリストは、はるかに広範囲で、Atom、RStudio、PHPStorm、R、Flutter、VSCode、Golang、.NET、さらにはPHPが含まれます。これらは、今後数週間および数か月以内にAppleシリコン用に最適化されると予想されます。

追加情報と更新については、IsAppleSiliconReady.comを参照してください。もちろん、スタックの各コンポーネントのステータスを自分で確認することもできます。

ほとんどのソフトウェアスイートは正常に動作しますが、M1用に最適化されていないものもあるため、設計者は心配する必要がありません。アドビ製品について、そして発売時に完全に互換性があるかどうかについて多くの話がありました。アドビは2021年初頭にアップデートを公開し、すべてが正しく機能していることを確認する予定であるため、これは大きな問題にはならないようです。設計者の間でアップルのハードウェアが人気があるため、アドビや他のソフトウェアベンダーは、新しいアーキテクチャ用にソフトウェアを最適化するために最善を尽くしますのでご安心ください。

アドビ製品用のサードパーティのプラグインは、すべて更新されるまでに時間がかかる可能性があるため、より重大な懸念事項です。

忘れないように、ARMプロセッサはサーバー市場の特定のニッチに参入しましたが、ほとんどのサーバーは依然としてx86チップを使用しています。何年もの間、Macはx86ハードウェア上で実行されるUNIXベースのオペレーティングシステムで動作することを可能にしたため、ソフトウェア開発者にとって頼りになるプラットフォームでした。それらは、同じ命令セットと別のUNIXベースのオペレーティングシステムを使用してサーバー上で実行するように設計されたコードを生成します。 M1では、Apple開発者がARMハードウェアでソフトウェアを開発し、それをx86サーバーで展開するため、これは変わります。

一方、MacとiPhoneは同じCPUアーキテクチャを共有するようになったため、新しいMacBookはiOSアプリをネイティブに実行できます。ユーザーはAppStoreからiOSアプリをダウンロードしてインストールできますが、UIは、Appleに期待される洗練されたユーザーエクスペリエンスを提供しない場合があります。

実世界のユーザーへの影響

Appleは、MacBookとMacMiniに新たな息吹を吹き込む強力なモバイルプロセッサを設計することに成功しました。同社のパフォーマンスの数値の一部はあいまいでしたが、レビューアは、新しいプロセッサがIntelプロセッサをベースにした前世代の製品を簡単に上回っていることを確認しています。専用のハードウェアエンコーダーのおかげで、ビデオなどの一部のシナリオでは、IntelやAMDのより強力なデスクトップCPUを上回ります。

それで、MacBookの世界ではすべてが順調ですか？これまでのところ見栄えは良いですが、最終的には優先順位とスタックによって異なります。

改善されたバッテリー寿命と効率

M1は多くの点で優れています。ほとんどのシナリオでのパフォーマンスは他の追随を許しません。効率が向上したため、次のMacBookは、バッテリー容量を変更せずに数時間長く実行できます。効率はバッテリーの寿命を延ばすだけではありません。また、MacBookAirはパッシブクーリングで多くのパフォーマンスを発揮できることも意味します。 MacBook Proにはファンがありますが、多くの負荷をかけるまで回転しないでしょう。誰もがサイレントコンピュータを愛しており、M1はファンのノイズや熱をあまり発生させずに多くのパフォーマンスを約束します。

言及する価値のある警告があります。 ARMプロセッサは、低電力シナリオではx86プロセッサよりも効率的である傾向がありますが、高コアクロックでのリークが高く効率が低下するため、この利点は高負荷では低下する可能性があります。ほとんどの時間をドキュメントの閲覧、編集、またはコードの記述に費やすと、バッテリー寿命の改善がさらに進みます。たくさんのコードをコンパイルしたり、毎日3Dレンダリングを行ったりすると、おそらくそれほど印象的ではないでしょう。

MacBook Airは、通常、コンテンツの消費やWebアプリケーションに使用され、生産性や高負荷のアプリケーションに主に使用されるMacBookProよりも多くのメリットをもたらす可能性があります。ただし、どちらの場合も、ユーザーははるかに長いバッテリー寿命を期待できます。

しかし、MacBook Proのユーザーは、優れた冷却機能のおかげで多くのパフォーマンスを得ることができます。これにより、プロセッサは熱スロットリングなしで高いクロック速度で動作できるようになりますか？これは、より高いクロックの恩恵を大いに受けるIntelチップの場合ほど簡単ではありません。前に述べたように、ARMチップは異なり、効率が低下し、クロックが高くなるとパフォーマンスが低下します。

接続と拡張

Appleは新世代ごとに物理ポートを削除する傾向があるため、これは近年MacBookProが発売されるたびに論争の的となっています。新しいMacBookを使用すると、ユーザーの選択肢はさらに少なくなり、これまで以上に多くのドングルとUSBType-Cハブが必要になる可能性があります。

接続の制限は、平均的なMacBook Airユーザーにとってはそれほど問題にはなりませんが、MacBookPro愛好家にはやはり不満があります。オンボードの10Gbitネットワークの欠如も忘れないでください。これはほとんどのユーザーに影響を与えませんが、一部の専門家は、ローカルネットワークを介して大きなビデオファイルやデータベースをすばやくコピーするために、高速の有線ネットワークに依存しています。また、一部のビデオプロフェッショナルは、専用のハードウェアおよび周辺機器との互換性の問題を報告しています。

繰り返しになりますが、MacBook Airは、そのユーザーベースのほとんどが10Gbitネットワーキングのようなものを見逃すことはないので、トップに立っているようです。ここでパターンを見始めているのなら、あなたは一人ではありません。

アップグレード可能性とカスタマイズ

最後に、これがAppleM1が得意ではないことです。はんだ付けされたRAMモジュールではなく、統合RAMの問題についてはすでに概説しました。プロセッサにRAMを統合すると、電力供給が簡素化され、マザーボードのフットプリントが削減され、パフォーマンスが向上するという利点があります。それでも、このアプローチには高い代償が伴います。 Appleが32GBまたは64GBのオプションをすぐにどのように提供できるかを知るのは難しい。大量のRAMが必要な場合、現時点での唯一の選択肢は、Intelプロセッサを搭載したMacBookProを選択することです。

これは多くのユーザーにとって大きな問題ですか？ 13インチのラップトップについて話しているので、おそらくそうではありません。あなたが強力なモバイルワークステーションの市場にいるのなら、とにかく16インチバージョンを選ぶでしょう。だから問題は何ですか？パフォーマンスの数値から判断すると、IntelベースのMacは多くのシナリオで遅くなる可能性があるため、一部のユーザーは、より多くのRAMを搭載したシステムを取得するためにCPUパフォーマンスを犠牲にする必要があります。

ただし、5年前のMacBook Airの交換を検討している場合は、16GBまたは8GBのメモリで十分です。繰り返しになりますが、Airのお客様は、Proのお客様のように妥協する必要はありません。

LinuxおよびWindowsユーザーにとっての長期的な影響

ほぼ20年ぶりに、MacユーザーはWindowsPCに電力を供給するx86チップよりも優れたプロセッサを使用するようになります。 2006年以降、MacとWindowsのマシンは同じプロセッサを使用していましたが、現在、Appleはオペレーティングシステムをバックアップするための独自のシリコンを持っています。これは、オンラインの炎上戦争の名声や飼料の問題だけではありません。これは、業界ではこれまで見られなかったレベルでの垂直統合です。 Appleは現在、OSとCPU設計を制御しています。ストレージ、ディスプレイ、タッチパッドなどの製造およびコモディティ化されたコンポーネントについてのみ、サードパーティに依存しています。

ARMアーキテクチャは、x86よりも効率と拡張性に優れています。 Intelのx86チップは、新しい世代ごとに大幅なパフォーマンスの向上を提供しなくなりましたが、AMDはRyzenプロセッサの方が優れていることに注意してください。 ARMチップはより速く進化し、世代から世代へとはるかに優れたパフォーマンスの向上をもたらしています。 10年足らずで、AppleのAシリーズスマートフォンチップはIntelのx86ノートブックチップに追いつくことができ、Mシリーズはそれらを追い越しました。将来のMシリーズプロセッサで同様のパフォーマンスの向上が見られる場合、Appleは今後数年間非常に強力な立場に立つでしょう。

MicrosoftがARM上のWindowsであまり進歩していないという理由だけでなく、Windowsデスクトップアプリケーションに適したARMプロセッサとハードウェアプラットフォームがそれほど多くないという理由で、Windowsはx86のままです。実際、Appleは最近、WindowsをM1で実行するのは「Microsoft次第」だと述べました。ただし、一部の勇敢な開発者は、Appleシリコン上でWindows for ARMを実行することに成功しており、Microsoft独自のSurface Pro Xを上回っているため、結果は良好です。

もちろん、Appleはそのチップを高額入札者に販売するつもりはありませんが、QualcommやSamsungなどの他のARMチップメーカーを忘れないでください。 NvidiaがARMを買収する過程にあり、これも市場を揺るがす可能性があることも注目に値します。

Hackintoshコミュニティは、この移行の最大の敗者になる可能性があります。長期的には、AppleがOSをシリコンに結び付け始めると、Hackintoshはコンピューティングの歴史における脚注になる可能性があります。とりあえず、Bootcamp経由でWindowsを実行することも忘れることができます。最近、Linus Torvaldsは、LinuxがAppleM1に移植されるのではないかと疑っています。 UNIXベースのオペレーティングシステムはARMおよびx86で実行できるため、理論的にはそれほど難しくはありませんが、ドライバーやブートローダーなどに問題がある可能性があります。

Apple M1 Macを購入する必要がありますか？

はい。アーリーアダプターは互換性の問題が発生する可能性があるため、最初に宿題をすることを条件とします。企業がM1プロセッサ向けに製品を更新および最適化すると、これらの懸念のほとんどは消え去ります。

16GBのRAMを使用でき、使用するツールが最初から機能することを確認できれば、新しいアーキテクチャへの切り替えについて不安を感じる理由はありません。結局のところ、私たちはかなりの市場シェアを持つ業界のヘビー級について話しているのです。すべてのソフトウェアベンダーは、製品がAppleハードウェアで動作することを確認しますが、これには数週間または数か月かかる場合があります。いいえ、ベータテスターのように感じることはありません。また、Appleは新しいMacを第1世代のiPadやゼロ世代のAppleWatchのように扱うことはありません。

Appleのマーケティングはいくつかの点で曖昧で楽観的すぎたかもしれないが、M1が非常に有能なプロセッサであることは明らかである。ハイエンドセグメントの一部のIntelおよびAMDチップを上回ることはないかもしれませんが、Macユーザーが受動的に冷却されるMacBookAirまたはMacMiniのようなコンパクトなデスクトップでこのレベルのパフォーマンスを得ることができるという事実は、Appleのエンジニアリング力の証です。

イーグルアイの読者は、私がMacBook Proを省略したことに気付いたかもしれないし、ハードウェア愛好家はおそらくその理由を知っているだろう。 M1ベースのMacBookProとMacBookAirの違いは、もはやそれほど大きくはありません。 Proには、タッチバー、わずかに大きいバッテリー、およびより優れた冷却機能があります。残念ながら、ARMチップはx86チップほどハイクロックで優れていないことはすでに述べました。そのため、この利点はアーキテクチャのおかげで鈍化しています。言い換えれば、ほとんどのシナリオでProはAirよりも目立って速くなることはありません。バーストロードでは、それらは同等である必要があります。

Appleは何年もの間MacBookProから物理的なポートを削除しており、専門家の間で多くのフラストレーションを引き起こしています。この世代では、彼らはさらに一歩進んだ、おそらく一歩遠すぎた。 Airと同様に、MacBook Proには、愛好家や専門家が望む接続性、拡張性、RAMオプションがありませんが、Airと比較してわずかに優れたパフォーマンスしか提供しません。これにより、MacBookAirよりも販売がはるかに難しくなります。

結論： Apple M1は、業界を揺るがすエンジニアリングの印象的な偉業です。いいえ、安価なWindowsラップトップやx86チップを殺すことはありません。ただし、現時点では、Appleがより魅力的なバージョンですぐに私たちを驚かせることができない限り、13インチMacBookProを傷つける可能性が非常に高いようです。 32GBのバリアントでもうまくいく可能性がありますが、RAMが統合されていることを考えると、AppleがM2プロセッサを発表するまではRAMが表示されない可能性があります。