Apple「Pro」ARM Macチップの基礎が整う

ARM チップは世界中のほとんどのスマートフォンやタブレットに搭載されていますが、現在データセンターには高性能の ARM チップが搭載されています。 Apple は、ハイエンド ARM Mac の速度を得るために、たとえ長く待つ必要はないかもしれません。

ほとんどのデスクトップ、ラップトップ、またはデータセンターアプリケーションでは、インテルの x86 チップが長年にわたり業界標準でした。しかし、Apple が自社製シリコンに切り替えるという噂のさなか、ARM マック、高性能のARMチップを市場に押し出しているメーカーはいくつかあります。

これがなぜ重要なのか、そして Apple の Intel 放棄がどのようにしてより広範な切り替えを開始するのかを説明します。

ARM チップと x86 チップの違い

ARM チップは Intel x86 チップよりもはるかに電力効率が高く、一般にワットあたりのパフォーマンスが優れています。これは、命令セットの簡素化、使用するトランジスタの数の減少、全体的なクロック速度の低下など、さまざまな理由によるものです。

ARM の電力効率は、生産および開発コストの低さなどの他の要因と相まって、ARM チップがスマートフォン、タブレット、一部の Google Chromebook などの軽量 PC などのほとんどのモバイルデバイスの業界標準となっています。

しかし、実際の高性能チップセット、特にデスクトップコンピュータやラップトップで使用されるチップセットに関しては、Intel の x86 が自然な選択であるという前提が長らくありました。これは長い間そうであり、インテルの優位性が着実に高まっていることは、Apple が PowerPC から x86 に切り替え2005年に。

データセンターやサーバーについても同様です。マイナーな例外は存在しますが、Web アーキテクチャの大部分は依然としてインテルのチップ設計指示に基づいています。 Intel は依然として市場シェア (ほぼ独占に近い) のリーダーであり、AMD x86 ベースのチップが残りの大部分を占めています。

2010 年代初頭から、ARM ベースのサーバーへの広範な移行についての議論が行われてきました。それから 10 年近くが経ち、ARM チップは一部のサーバーアプリケーションで使用されていますが、全体的な市場シェアは x86 の競合他社に比べて見劣りします。

しかし、モバイルデバイスとラップトップの間の境界線があいまいになり、データセンター事業者がより効率的で安価なサーバーオプションにますます注目しているため、2020 年は状況が変わり始める可能性のある年です。

Apple の A13 チップセットは、市場で最も強力な ARM ベースのモバイルプロセッサの 1 つです。

現在の ARM チップ業界で興味深い点の 1 つは、使用されている ARM プロセッサの大部分がカスタムチップ設計に基づいていることです。

Apple の A シリーズシステムオンチップ (SoC) は、特に ARM プロセッサの潜在能力を誇示しているため、その代表的な例です。 Appleは現在、最速のスマートフォンチップこれにより、同社の iPhone は、理論上はより優れた仕様を備えているように見えるライバルの Android デバイスに追いつくか、またはそれに勝つことができます。これを実現するために、Apple はチップを社内で設計し、プロセッサ命令については大規模な ARM エコシステムのみに依存しています。

最新のA13 Bionic iPhone チップ、たとえば、に近づいたパフォーマンス一部のデスクトップ CPU の場合。また、Apple 以外にも、Qualcomm、MediaTek、その他のメーカーなどの企業も ARM チップの設計指示を採用し、それを独自のカスタムシリコンに適用しています。

ARM チップはサーバーやデータセンターでは広く使用されていませんが、多くのサードパーティメーカーは、特にその市場を対象とした独自の ARM ベースのチップを設計しています。これらのサーバープロセッサは、既存のデスクトップハードウェアに直接ドロップインするものではありませんが、Apple が Intel Xeon プロセッサを使用していることを考慮すると、それはそれほど遠くありません。

2020 年 3 月、Ampere はARMベースの80コアサーバープロセッサAltra と呼ばれるこの製品は、Intel Xeon Platinum 8280 と比べて電力効率が 2.11 倍、生のパフォーマンスで最大 2.23 倍向上すると同社は予測しています。

比較のために、Xeon Platinum 8280 は 2019 年の第 2 四半期にリリースされた Cascade Lake チップで、28 コア、2.7 GHz の基本周波数、205 W の熱定格を備えています。 Ampere をラック設定で使用すると、Altra プロセッサーのラックは 8280 (ARS Technica) よりも最大 120% 優れた生のパフォーマンスを提供できるとまで述べています。報告されました

2018 年に遡ると、Amazon は最初の ARM ベースのサーバーチップを発表しました。グラビトン。そのサーバーチップは市場に永続的な影響を与えるようには見えなかったが、Amazonは2020年3月にGraviton 2と呼ばれる新しいチップを発表した。同社によれば、これは多くのサーバーワークロードにおいてAMDやIntelよりも優れたコストパフォーマンスを提供するという。

Amazon によると、同社の Elastic Compute Cloud (EC2) Web サービスのユーザーは、価格パフォーマンスが 40% 向上することが期待できます。クラウドベースの企業や Software-as-a-Service 企業にとっては、同等のサービス速度に費やす費用が少なくて済むため、重大な競争上の優位性がもたらされる可能性があります。

ARM サーバーチップのボリュームリーダーである Marvell も、新しいチップを発表しました。サンダーX3「Triton」チップセット、96 コアを備えた 240W シリコン。 Marvell によると、ThunderX3 は、MySQL や CDN などのいくつかのクラウドベースのワークフローにおいて、Intel の 2019 Cascade Lake-SP チップよりも優れたパフォーマンスを一貫して提供しました。

サードパーティ製の ARM チップが世に出ている一方で、ARM チップの命令を設計する会社である ARM Holdings も市場自体に参入しつつあります。おそらく最も興味深いのは、同社のラップトップ用チップであり、長らくインテルに遅れをとっていたが、追いつきつつあるようだ。

Cortex-A76 は、2019 年に初めてハードウェアに実装され、Intel Core i5-7300 とほぼ同じパフォーマンスを提供するラップトップチップです (ARM チーフアーキテクトのマイクフィリッポ氏)言った CNET。これはそれほど驚くべきパフォーマンスではありませんが、ARM が自社の市場で Intel に追いつき、打ち負かそうとしていることを示唆しています。

ARM Holdings のファーストパーティサーバーアーキテクチャも、この分野で注目を集めています。 2018 年、同社はサーバーアーキテクチャの刷新を発表しました。ネオバースN1。(これは、Altra や Graviton 2 など、前述のチップのほとんどが基づいているアーキテクチャであることは注目に値します。)

それ以来、ARM Holdings は次のような非常に野心的なサーバーチップをリリースしました。2019年のアレスデザイン。

高性能ARMチップの重要性

ARM が最近発表した Neoverse チップは、高性能サーバーアプリケーションを目的としています。

Intel のパフォーマンス向上のペースが鈍化していることは周知の事実であり、同社が他の問題にも悩まされている。問題は、同社が本質的に、パフォーマンスの上限はほぼ達成されており、現代のコンピューターで可能なことを最大限に活用していると主張していることだ。

しかしARMは自社のチップに関して異なる見方を示しており、将来のチップの各世代は過去の世代よりも少なくとも30%高速になると2018年に約束している。これは、Intel が現在のチップ設計で約束しているものをはるかに超えています。

これは、ARM 自体が設計したファーストパーティシリコンにすぎません。これは、タブレット、スマートフォン、IoT デバイスで市場で大きな成功を収めていることが主に証明されている、Apple やその他の企業が製造したサードパーティのカスタムチップには対応していません。

これらすべてを率直に言うと、ARM や他のチップメーカーは、x86 プロセッサと競合できるチップの開発に多大なリソースを投資しているように見えます。ローエンドの消費者向けのユースケースだけでなく、デスクトップとサーバーの両方のレベルでも、ハイパフォーマンスコンピューティングにさらに傾いています。

ユーザーへの影響に関しては、いくつか大きな影響があります。前述したように、ARM チップは一般に電力効率が高くなります。速度が追いつくと、バッテリー寿命がはるかに長くなり、パフォーマンスに優れたデバイスが登場する可能性があります。また、Intel チップよりも熱の発生が少ないため、コンピューターまたはサーバーの冷却機構と組み合わせると、パフォーマンスの低下による影響が軽減されます。

製造コストと導入の容易さも大きな役割を果たし、おそらく消費者レベルで長期的にはコンピュータやその他の電子機器のコストを下げる可能性があります。

そして、高性能 ARM チップは、Intel が力を入れているときに登場します。沈没。同社は、チップレベルのインテルが脆弱性多くのデバイスの安全性が低下しています。

ARM には歴史的にそのような問題はありませんでした。これは主に市場シェアによるものですが、多くのコンピュータメーカーが新たなスタートを切られることを意味する可能性があります。

ARM チップの未来

ARM は、サーバーやワークステーションなど、世界の仕事に動力を供給するデバイスに関しては、Intel の x86 に大きく後回しになっています。しかし、業界には潮目が変わりつつあることを示唆する底流がいくつかある。

Appleが期待するARM MacBookは、AppleのカスタムMacチップがどのようなパフォーマンスを提供するかによって、転換点となる可能性が高い。しかし、Project Catalyst は、人気のあるアプリ開発者に ARM アーキテクチャのサポートを真剣に検討するよう促しているため、ARM への幅広い移行の主要な要因になる可能性もあります。

ラップトップ分野における Apple の主な競争相手である Microsoft も、新しい製品ラインをデビューさせました。Surface デバイス2019年には、同社が初の3GHz ARMベースチップ「SQ1」と呼ぶものを搭載した。

現在進行中の新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の感染拡大も、大手企業が重要なハードウェアの1ドルあたりのパフォーマンス指標を真剣に検討するため、サーバーやデータセンター分野でARMへの移行に拍車をかける可能性がある。 ARM サーバーチップは Intel のものよりも安価であり、これまでに説明したように、ワットあたりのパフォーマンスが優れている傾向があります。

他の要因もあります。データセンターのニーズはあらゆる場所で急速に進化しています。 Intel はサーバー分野で独占になろうとしているため、ARM サーバーに切り替えることは、データセンター運営者がより幅広いサプライヤーからプロセッサを調達するための良い方法です。

もちろん、ARM が Intel と同じように私たちの日常の Mac にしっかりと根付くには、間違いなく時間がかかるでしょう。しかし現在、それが突飛な予測ではなく、深刻な可能性になりつつあるという兆候が地平線に現れている。

Apple と ARM Mac

Apple はおそらく、A シリーズプロセッサをそのまま Mac に搭載するつもりはありません。他の ARM チップがサーバー市場向けに調整されているのと同様に、Mac での使用に向けて調整されたカスタムチップが最も可能性の高いシナリオです。ハイエンドチップを待つ必要はありませんが、おそらくその市場のスムーズな移行のためにそうするでしょう。

従来の通念では、Apple は MacBook や Mac mini のようなローエンドからスタートするだろうということです。特にラップトップの場合、ARM ベースのチップは、パフォーマンスを犠牲にすることなく優れたバッテリ寿命を実現するのに特に適しています。まだ明らかになっていない一定の期間の後、おそらく「プロ」ユーザーベースが要求したときに、チップを「プロ」レベルのハードウェアに移行する予定です。

現在、Apple は、Altra や ThunderX3 と同様のワークステーションチップを使用して、現在 Xeon プロセッサを搭載した iMac Pro や Mac Pro が使用しているのと同じ熱および電力エンベロープでハイエンドのパフォーマンスを提供できます。ソフトウェアもこれに追従する必要がある。だからこそ、下位モデルではおそらくその移行が日々続くわけではないのだろう。

より広い視野で見ると、Apple はスタック全体をより厳密に制御できるようになることによって恩恵を受けることは明らかであり、この目標は iPhone と iPad ですでに達成されています。そして消費者はおそらく、iPhone がほとんどの競合デバイスを上回ったのと同様の Mac のパフォーマンス向上を享受することになるでしょう。言うまでもなく、バッテリー寿命の大幅な向上や Apple のコスト削減の可能性もあるでしょう。

特に開発者やユーザーにとって、移行は最もスムーズではない可能性があります。更新されていないプラグインとソフトウェア。しかし、Project Catalyst のような開発を考慮すると、それは避けられないように思えます。