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El nuevo SoC M1 de Apple se ve genial, no es más rápido que el 98 por ciento de las computadoras portátiles

Ayer, Apple anunció su nuevo SoC M1. Es un trabajo impresionante, compartiré algunas ideas al respecto aquí, pero quiero aclarar una cosa por adelantado. Apple hizo muchas afirmaciones sobre el rendimiento del M1 en relación con el x86 que quiero discutir, pero lo que vamos a hablar primero es esto, tomado directamente del propio Apple. sitio web:

«Y en MacBook Air, M1 es más rápido que los chips en el 98 por ciento de las computadoras portátiles PC vendidas el año pasado».

Apple anota la afirmación al pie de página, por lo que es justo reproducir la nota al pie de página:

Pruebas realizadas por Apple en octubre de 2020 utilizando sistemas MacBook Pro de 13 pulgadas en preproducción con chip Apple M1 y 16 GB de RAM. Rendimiento medido utilizando parámetros de referencia seleccionados estándar de la industria Configuraciones de PC a partir de datos de ventas disponibles públicamente durante los últimos 12 meses. Las pruebas de rendimiento se realizan utilizando sistemas informáticos específicos y reflejan el rendimiento aproximado de MacBook Pro.

¿Qué puntos de referencia? No lo sabemos. ¿Con qué PC, específicamente, se comparó Apple? No lo sabemos. Nosotros Sepa que las ventas de Chromebook se dispararon absolutamente el año pasado, gracias al aumento en la educación remota, y que como resultado, una gran cantidad de sistemas de gama baja han entrado en el mercado de PC.

Pero, honestamente, la afirmación del 98 por ciento ni siquiera tiene sentido a primera vista. En primer lugar, no importa cuán bueno sea realmente el núcleo ARM de Apple, no hay forma en la física de que un Apple M1 de cuatro núcleos sin ventilador supere a un Intel Core i9 de 8 núcleos. Si Apple pensara que podría superar a un Core i9 de ocho núcleos con un M1 de cuatro núcleos y al mismo tiempo ofrecer todas las ventajas adicionales que afirma que el chip puede ofrecer, lo haría.

En segundo lugar, ya sabemos que el mercado de PC de alto rendimiento es más grande que eso. Según IDC, se enviarán 22,3 millones de portátiles para juegos en 2020, junto con 14,8 millones de ordenadores de sobremesa. Esto no incluye a las personas que construyen sus propios sistemas; solo nos fijamos en las ventas de OEM / boutique. Se enviaron ~ 267 millones de PC en 2019 según IDC. Supongamos que el mercado crece un 5 por ciento este año gracias a COVID-19, y eso es 279 millones de PC. Las PC para juegos representan el 13,2 por ciento del mercado, por sí solas. Eso es antes de que tengamos en cuenta las estaciones de trabajo y las PC comerciales comerciales de alta gama (es posible que Dell, Microsoft y HP no vendan muchos sistemas de alta gama en términos absolutos, pero claramente venden lo suficiente como para hacerlos rentables). Incluso si admitimos que el nuevo M1 SoC es más rápido que un porcentaje de portátiles para juegos y PC de gama alta, y estoy dispuesto a admitirlo, no es más rápido que el 98 por ciento de ellos.

¿Dónde está el límite real para el desempeño de Apple? Supongo que son los sistemas Intel los que dejó de enviar. Después de todo, dadas las tremendas ventajas que Apple reclama para este chip, tiene sentido que lo implementen en todos los segmentos donde pueda reclamar una ventaja. Apple todavía vende sistemas Intel de seis núcleos con una Radeon 5300M, por lo que, por ahora, lo trataría como el punto de cambio de rendimiento probable hasta que tengamos puntos de referencia independientes para comparar. Si esto no es cierto, la empresa tendrá que dar algunas explicaciones serias a sus irritados clientes de alto nivel.

Aparte de esta estupidez, el nuevo M1 de Apple se ve increíble

Me estoy haciendo eco de algunos de los mismos puntos que Gordon Ung hizo en su último artículo en PCWorld y quiero reconocer que no soy el único que expresa esta opinión en particular. Otra cosa en la que estoy de acuerdo con él: el M1 en realidad parece un salto realmente significativo para el rendimiento de la CPU. Esa es parte de la razón por la que estoy molesto con Apple por la forma en que la empresa la comercializa.

El Apple M1 es un chip de ocho núcleos con cuatro núcleos de alto rendimiento y cuatro núcleos de alta eficiencia. Apple no nos dio muchos datos de rendimiento, pero la compañía afirma que los núcleos de alta eficiencia «ofrecen un rendimiento similar al MacBook Air de doble núcleo de la generación actual con una potencia mucho menor».

Eso en realidad nos brinda un lugar útil para comenzar cuando se trata de estimar el desempeño. La CPU en cuestión es la Intel Core i3-1000NG4, una CPU 2C / 4T con un reloj base de 1.1GHz y un turbo de 3.2GHz. Hacer coincidir el rendimiento de una CPU 2C / 4T con un clúster de CPU 4C / 4T de alta eficiencia es impresionante si se considera el diferencial de consumo de energía. No conocemos el delta de potencia entre los núcleos de alta eficiencia y alto rendimiento, pero la implicación aquí es que Apple casi coincide en el extremo inferior y puede superar el rendimiento absoluto en la parte superior.

Apple no revela muchos detalles de sus núcleos de CPU, pero Anandtech ha ejecutado una serie de micro-evaluaciones comparativas con el A14 (el M1 usa el mismo núcleo de CPU «Firestorm» que el SoC A14) para estimar su construcción y capacidades. El siguiente diagrama es una «mejor suposición» informada sobre cómo se ve realmente la arquitectura de la CPU de Apple:

Imagen de Anandtech

La decodificación de 8 de Apple es más amplia que la de cualquier otra empresa de la industria. A modo de comparación, el Zen 3 recién lanzado de AMD tiene un decodificador de cuatro anchos. Zen 3 es un poco más complicado: también puede transferir hasta 8 instrucciones fusionadas desde su caché de operaciones por ciclo y envía hasta seis instrucciones microoperativas por ciclo. Aun así, esperaríamos que Apple enviara más instrucciones por ciclo, dada la gran amplitud de su interfaz.

El núcleo de Firestorm puede almacenar muchas más instrucciones en su búfer de orden de lectura (ROB) que cualquier otro diseño en el mercado, informa Anandtech, con almacenamiento para ~ 630 instrucciones. Esta es la cantidad de instrucciones que el núcleo puede tener esperando su ejecución mientras ejecuta un hilo, y ~ 630 de Apple saca a AMD e Intel del agua. El ROB de Intel es de 352 instrucciones, mientras que el de AMD es de 256. Otros diseños ARM actuales son ~ 224.

Si Apple tenía una filosofía de diseño con el M1, parece haber sido «ir a lo grande o irse a casa». El diseño es increíblemente amplio y contiene no menos de siete puertos de ejecución para operaciones con números enteros. La caché de instrucciones L1 es, lo adivinó, enorme, con 192 KB. Las antiguas CPU Excavator de AMD solían colocar esta cantidad de caché de instrucciones L1, pero en su caso, la L1i se dividió entre dos núcleos de CPU.

En cuanto al rendimiento, Anandtech también tiene una serie de resultados que muestran el A14 (no Apple Silicon a través del M1, sino el A14 derivado del iPhone) contra las CPU Intel y AMD x86, y los resultados son … bueno, son algo increíbles . El gráfico a continuación solo captura a Intel frente a Apple, pero AMD no se encuentra en una posición dramáticamente diferente.

Imagen de Anandtech

La conclusión de más alto nivel es que las rápidas mejoras anuales de Apple le han dejado, como dice Anandtech, «sin más remedio» que construir sus propias soluciones de silicio.

¿Prueba esto que el Apple M1 es más rápido que el 98 por ciento de las PC, dado que es increíblemente competitivo con las soluciones AMD e Intel en una fracción de la potencia? No. La envolvente de potencia es irrelevante ya que estamos comparando el rendimiento absoluto, y SPEC es una prueba útil pero sintética que no se traduce directamente en resultados de rendimiento en ninguna aplicación del mundo real dada. Una vez más, el consumo de energía y el rendimiento de la CPU no son lineales; Apple puede superar decisivamente a Intel y AMD en 10W. Pero el hecho de que no veamos Mac Pros implementando el silicio de Apple hoy dice algo sobre dónde la compañía siente que están sus fortalezas actualmente. No espere que un sistema sin ventilador equipado con M1 comience a superar a un 5950X en aplicaciones bien ensambladas en el corto plazo. Espere que las comparaciones y aspectos destacados de Apple se centren específicamente en el bajo consumo de energía, donde x86 es más débil en comparación con ARM.

x86 se acaba de poner en aviso

La afirmación de Apple de “Más rápido que el 98 por ciento de las computadoras portátiles” es una tontería, pero no deje que ese hecho lo engañe con el problema más grande de AMD e Intel, aquí. Esta curva debería parecer familiar:

Se parece bastante al que promete Nuvia puede ofrecer más de lo que ha logrado x86. Nuvia, por supuesto, afirma que vendrá muy por encima del punto de datos graficado para el A13, pero el punto está claro: las empresas con diseños que no son x86 están reclamando, y a partir de ahora, envío, silicio que, según ellos, es más rápido y más más eficiente que cualquier cosa que pueda enviar x86.

Empresas como Nuvia y Apple pueden hacer este tipo de afirmaciones porque lo que ofrecen es, en esencia, una CPU más eficiente. La mejor manera de que las CPU mejoren su eficiencia absoluta es aumentar el IPC lo suficiente como para reducir el reloj absoluto y, al mismo tiempo, mejorar el rendimiento. AMD ha aumentado rápidamente el IPC de sus CPU derivadas de Zen, pero también se ha apoyado en velocidades de reloj más altas para ofrecer su rendimiento. AMD no está en el Intel está en la posición, pero lo que ves arriba es una CPU de 5W que funciona dentro de un bigote de un 5950X. Esa no es una gran posición para ninguno de los fabricantes de x86.

No sabremos cuál es la verdadera situación competitiva hasta que podamos comparar los puntos de referencia, pero no espero que Apple pierda ninguna de estas peleas cuando se evalúe de núcleo a núcleo y de reloj a reloj. Dado que Intel y AMD han lanzado recientemente nuevas arquitecturas, será 2021 antes de que averigüemos si alguna de las empresas puede responder a este desafío.

A partir de ahora, podemos suponer que x86 todavía gana enfrentamientos contra el M1 gracias a relojes superiores y recuentos de núcleos, pero eso solo durará mientras Apple siga escalando su diseño de SoC hacia arriba. No contaría con una gran ventana.