AppleがM5に3つの異なるコアタイプを持つ理由を明かす

Apple M5コア戦略の内部

AppleのM5チップは、同社のシリコン進化における決定的なステップを表しており、稀な詳細インタビューでAppleのエンジニアは、なぜM5が以前のApple Silicon世代を定義した2層アプローチではなく3つの異なるプロセッシングコアタイプを使用しているのかについて明かしました。この回答は、計算タスクをハードウェアリソースに手術的精度で一致させることについての洗練された哲学を明らかにしています。

パフォーマンスコア：バースト負荷用に構築

M5階層の最上部には、パフォーマンスコアが位置しています—最も要求の厳しい計算バースト処理を扱うために設計された高スループット処理ユニット。これらのコアはより高いクロック速度で動作し、より大きなキャッシュとアウトオブオーダー実行パイプラインを備えており、ビデオ編集、3Dレンダリング、機械学習推論などの負荷の高い処理を急速に処理することができます。

Appleのエンジニアはパフォーマンスコアをチップのスプリンター—持久力ではなく純粋なスループット用に最適化されたもの—と表現しています。ユーザーが複雑なFinal Cut Proプロジェクトを開くか、要求の厳しいAIモデルを実行すると、パフォーマンスコアが活動を開始します。しかし、トレードオフは電力です：これらのコアを最大で実行するとバッテリーが急速に消耗されます。これは設計によるものです—マラソンセッションではなく短いバースト処理用に設計されています。

効率コア：日常的なタスクの主力

パフォーマンスコアの下—消費電力面では重要度面では上にあります—効率コアが位置しています。これらはバックグラウンドプロセス、アプリの更新、メール取得、およびユーザーの日常的なコンピューティング体験の大部分を定義する軽いフォアグラウンドタスクの継続的な流れを処理しています。効率コアはより低い電圧とクロック速度で動作し、高パフォーマンスカウンターパートの分の電力を消費しながら膨大な作業量を処理することを可能にします。

以前のApple Silicon世代では、効率コアはほぼすべてのアイドル状態のワークロードを処理していました。M5では、バックグラウンド処理をアンカーすることを継続していますが、現在はエネルギー効率をさらに押し進める3番目の層とペアリングされています。

超低消費電力コア：新しい追加機能

M5の主な追加は超低消費電力コアの導入です—システムが最も深いスリープ状態にある場合でも実行し続ける必要があるタスク用に特別に設計されています。Siriリスニング、位置情報トラッキング、ヘルスセンサー監視、プッシュ通知処理などの常時オン機能を考えてみてください。

これらのコアはごくわずかな電力を消費するため、残留電荷で数時間動作できます。常時オン機能を専用の超低消費電力シリコンにオフロードすることで、Appleはユーザーがデバイスを手に取ったときに期待するスナップ応答性を損なうことなく、スタンバイ時間を大幅に延長できます。パフォーマンスおよび標準効率コアは、超低消費電力コアが常時オンワークロードを処理しているため、より深いスリープ状態をより長く保つことができます。

オーケストレーション層

3つのコアタイプを持つことは、システムがタスクをインテリジェントに正しい層にルーティングする場合にのみ配当を支払います。macOSとiOSに密に統合されたAppleのハードウェアスケジューラはリアルタイムのワークロード要求を監視し、それに応じてタスクをルーティングします。短遅延センシティブな操作はパフォーマンスコアに進みます。持続的な中程度のワークロードは効率コアで実行されます。バックグラウンド監視と常時オン機能は超低消費電力コアで実行されます。このオーケストレーションはデベロッパーとユーザーに対して透過的です—アプリケーションは層状アーキテクチャの恩恵を受けるために再記述する必要がありません。

なぜ今3つの層なのか？

3つのコアタイプへの移行は、使用期待がどのように変わったかを反映しています。以前は主にスマートフォンに適用されていた常時オン動作—即座のウェイク、持続的なバックグラウンドタスク、継続的なセンサー監視—はMacBooksとiPadに移行しました。ユーザーはラップトップがiPhoneのように動作することを望んでいます：即座に応答し、ウェイクワードを常にリッスンし、常に同期します。

2つのコアタイプでこれらの期待を満たすには、効率コアをバッテリー寿命に最適なよりも頻繁に実行し続ける必要がありました。超低消費電力層により、Appleはより消費電力の高い効率コアを常に活動状態に保つことなく、常時オンの要求を満たすことができます。

競争コンテキスト

IntelとAMDは近年、独自のコア効率戦略を追求しています。Intelのハイブリッドアーキテクチャは2021年のAlder Lakeでx86にパフォーマンスおよび効率コアを導入しました。しかし、Appleのハードウェアとソフトウェアのタイトな統合により、層状アーキテクチャにはOSがシリコンに対して同じ程度の制御を持たないプラットフォームで複製することが難しい利点が与えられます。専用の超低消費電力層の追加により、Appleはx86競争相手よりもスタンバイ効率で先んじており、M5を常時接続時代に対応したユニークなチップとして位置付けています。これは専門および消費者デバイス全体で標準となっています。

この記事は9to5Macのレポートに基づいています。 オリジナル記事を読む.