過去 5 年間で iPhone の速度はどのように向上したか

Apple は、その速度の向上に継続的に取り組んできました。iPhoneリリースごとにパフォーマンスが向上します。 Apple の A シリーズ チップがわずか 5 年間でどれだけ進歩したかを見てみましょう。

毎年、Apple の最新の iPhone モデルは、これまでに作られた中で最速であると言われています。 Apple の A シリーズ システムオンチップ (SoC) は、コンポーネントにさらに多くの機能を搭載するために継続的に開発されているため、これは Apple が信頼できる主張です。

パフォーマンスの向上を主張し続けると、Apple が時間の経過とともにどれだけの改善を行ったかを見失いがちになることがあります。現在何が起こっているかを理解するために過去を振り返ることは常に価値があり、それは特に Apple のハードウェアに当てはまります。

実際、それはなぜチップが現在これほど高速に動作するのかを明らかにするだけでなく、Apple の将来のリリースがどのような方向に向かうのかを示す可能性もあります。

Apple の A シリーズのパフォーマンスを詳しく知るために、6 世代にわたる過去 5 年間のリリースを見ていきます。現代からiPhone14iPhone XとiPhone 8に。

さらに遡ることもできますが、iPhone X と iPhone 8 は、いくつかの異なる点で Apple の iPhone 戦略に大きな変化をもたらしました。

iPhone Xは、Appleが採用した最初のエッジツーエッジディスプレイであり、ノッチを導入し、前面からホームボタンを取り除いたデザインでした。 A11チップでは、Appleの自社設計GPUを初めて採用し、Neural Engineを導入した。

ただし、長年にわたって何が変わったかを調べる前に、パフォーマンスがどの程度向上したかを知る必要があります。

仕様

数字を分析する

ベンチマークを分析することは、チップが長年にわたってどれだけのパワーを獲得したかを確認する最良の方法です。ただし、これには他の多くの問題も伴う可能性があります。

まず、長期間にわたって一貫性を維持するベンチマーク ツールを使用する必要があります。ツールの新しいバージョンは毎年または数年ごとに出荷される可能性があり、バージョン間の変更により、古いバージョンのスコアが同じツールの新しいリリースと同じにならない可能性があります。

差異を排除するには、理想的には同じツールを使用し、Apple がこれまでリリースしてきたすべてのモデルに対してテストする必要があります。

便利なことに、ベンチマーク ツール Geekbench には次の結果のリストがあります。iOSユーザーが送信した Geekbench 5 の結果から収集されたデバイス。非常に定期的に更新されるものもあります。

Geekbench は非常によく知られており信頼できるツールであるため、Geekbench のデータを使用するのは適切です。また、iPhone 5s に至るまで、多くの世代の iPhone での結果も得られていますが、そこまで遡る必要はありません。

これの例外は iPhone 14 とiPhone14プロ、まだGeekbenchのリストに載っていません。代わりに、サブインしますAppleInsiderのこれらのモデルの Geekbench 5 の結果。

他の仕様よりも使用されている A シリーズ SoC に重点を置いているため、この記事では通常、モデルをメイン リリースに限定し、Mini モデルと Max モデルは無視します。両者に大きな違いがないため、これはリストを簡素化するためです。iPhone13たとえばiPhone 13 miniは、少なくとも実際に重要になるには十分ではありません。

AシリーズのCPU性能はiPhone X以降大幅に向上

シングルコアのテストでは、5 年間で大幅な改善が見られることが明らかです。 iPhone Xはベンチマークで906ポイントを記録しましたが、新しいiPhone 14 Proは2倍以上の1,880ポイントを記録しました。 A15 に留まった iPhone 14 でさえ、ほぼ 2 倍の 1,733 パフォーマンスを実現しています。

iPhone でシングルスレッド タスクを経験する可能性が高いエンド ユーザーにとって、その違いは単純であると同時に顕著です。 iPhone 14 Pro は、シングルコアのパフォーマンスで iPhone X および iPhone 8 の 2 倍高速です。

マルチコアになると、その変化はさらに顕著になります。 iPhone Xはテストで2,144点を獲得し、iPhone 13はA15 Bionicを使用してその2倍の4,498点を獲得した。

スケールの最高点である iPhone 14 Pro が管理する 5,317 ポイントは、iPhone X の 2.47 倍です。

Geekbench の Metal テストでは、GPU の改善が場合によっては大幅に改善されたことが示されています。

ギアはグラフィックスに移り、その変化は 5 年間でさらに大きくなりました。

iPhone X は、Geekbench の Metal ベンチマークで 3,890 ポイントを獲得しています。これだけでもかなり印象的ですが、Apple はこのスコアをほぼ 2 倍に伸ばしました。iPhone11A13 Bionic は 7,315 を獲得しています。iPhone 11 プロ。

ハイエンドでは、iPhone 14 Pro が同じテストで 15,739 点を獲得しました。これは、iPhone Xよりもグラフィックスのパフォーマンスが4.05倍優れています。

これらはすべて驚異的な結果であり、長期にわたってより優れたユーザー エクスペリエンスを提供し、新しい機能を後のモデルに導入できるようになります。

どうやってそんなに良くなったのですか？

Apple の A シリーズ チップの進歩はさまざまな要因の組み合わせですが、主に Apple の設計上の決定と技術の進歩によるものです。 Apple は多くのデザインを社内に持ち込んでおり、外部開発の影響を受ける可能性のある要素はほとんどありません。

この厳格な管理により、Apple は、デバイスの意図された使用例を念頭に置いて、一貫して動作する方法でチップやその他のハードウェアを構築できるようになります。たとえば、長年にわたる大幅なパフォーマンスの向上にも関わらず、Apple はチップの電力効率を維持するためにできる限りのことを行い、結果としてバッテリー寿命を延ばしてきました。

実際、その賢明な思考は、他の製品の設計方法に影響を与えました。アップルシリコンで使用するチップマックデバイスを非常に強力にし、その過程で製品カテゴリー全体を若返らせます。ただし、電力効率と同様に、Apple が行うすべての開発で速度が向上するわけではありません。

ここでは、A シリーズ チップの速度に直接影響を与えた、より具体的な変更を示します。

クロック速度

Apple は、iPhone ラインナップに対して同じ CPU コア構成を維持する傾向があり、議論されている範囲全体で 2 つのパフォーマンス コアと 4 つの効率コアを利用しています。

Apple はさまざまな A シリーズ チップ間に変更があり、「Firestorm」、「Blizzard」、「Sawtooth」などの名前が付けられたさまざまなコアを使用しています。しかし、より理解できる変化は、Apple が時間の経過とともにコアのクロック速度を徐々に上げてきたことです。

クロック速度は時間の経過とともに徐々に上がっています。

iPhone Xには、2.39GHzのパフォーマンスコアと1.19GHzの効率コアが搭載されていました。リリースが来るにつれて、Apple はそれぞれのクロック速度を上げ、その結果、A16 Bionic では 3.46 GHz のパフォーマンス コアと 2.02 GHz の効率コアが使用されました。

もう 1 世代あれば、効率コアクロック速度が iPhone X の同等品の 2 倍になるか、同じデバイスのパフォーマンスコアクロックと同等になる可能性は十分に考えられます。

時間の経過とともにコアがより多くのタスクを実行する可能性があることは疑いの余地はありませんが、クロック速度を上げるだけでも同じ効果があります。

トランジスタ

プロセッサのパフォーマンスを向上させるもう 1 つの方法は、より多くのトランジスタを投入することです。使用するトランジスタの数が増えると、チップは 1 秒あたりにより多くの操作を実行できるようになります。

これは TSMC でのノード変更と密接に関係しており、Apple がより多くのトランジスタを同じスペースに収めることができるようにサイズが縮小されます。消費電力の削減やチップからの発熱の低減などの利点もありますが、トランジスタ密度が大きなメリットとなります。

iPhone 14 ProのA16には、以前のモデルよりも単純に多くのトランジスタが搭載されています。

A11 では 10 ナノメートルの FinFET ノードが使用されていましたが、Apple の A12 では 7nm に切り替わり、Apple は A14 で 5nm に切り替わるまでそのレベルを維持しました。

A16 は 5nm プロセスを使用していますが、3nmテクノロジーA17 に採用できます。

チップにトランジスタを追加することで、Apple はより多くの CPU コアや GPU コア、その他の部品を備えたより複雑なチップ設計を行うことができ、すべて処理能力を高速化できます。

ニューラルエンジン

Apple の SoC の機械学習要素であるニューラル エンジンは、通常は CPU が非常に遅いさまざまなタスクを支援するために使用されます。この要素は、画像処理、画像認識、シリのデバイス上の処理など。

これはベンチマークに大きく役立つ機能ではありませんが、それでも機械学習の恩恵を受けるタスクではかなり高速になります。

Neural Engine は、時間の経過とともにコア数の増加とパフォーマンスの向上による恩恵を受けてきました。

Apple は、iPhone X の A11 Bionic にニューラル エンジンの 2 コア バージョンを搭載しており、1 秒あたり 6,000 億の演算を管理できます。 Apple がこのコンセプトをさらに進化させるのに時間はかかりませんでした。iPhone XS と iPhone XR の 8 コア バージョンは 1 秒あたり 5 兆のオペレーションを管理しました。

A14 までに、Apple は Neural Engine のコアを 1 秒あたり 16 兆回と 11 兆回の演算に強化しました。 A16 までに、Apple は Neural Engine を 1 秒あたり 17 兆回の演算に到達させることに成功しました。

GPU

iPhone のグラフィック機能は過去 5 年間で確実に向上しており、一部の最新のゲーム コンソールと同等の画像を生成できるようになりました。

CPU と同様に、Apple 独自の設計による GPU も、長年にわたってさまざまなコアの改良が加えられ、コア数も増加しました。 iPhone Xには3コアのGPUが搭載されていましたが、iPhone XSでは4コアに移行し、iPhone 13までそのままでした。

そのモデルの A15 Bionic について、Apple は実際に 2 つのバージョンのチップを製造し、4 コアは iPhone 13 に、5 コアは iPhone 13 に与えられました。iPhone13プロ。

iPhone 14 に関して言えば、Apple はより優れた A16 を Pro モデルに提供しましたが、iPhone 14 にどの A15 を含めるかは変更されました。Apple は 4 コア GPU に固執する代わりに、5 コア GPU バージョンを採用しました。これにより、2021 Pro モデルのチップが 2022 非 Pro モデルに事実上組み込まれます。

iPhone の GPU パフォーマンスは一部のゲーム機と同等です。

コアの変更とコア数がパフォーマンスにどう影響したかというと、1 秒あたりの浮動小数点演算数 (FLOPS) は、iPhone 11 以前では数十億単位で測定できましたが、それ以降は数兆単位になっています。

iPhone X では 0.41 TFLOPS でしたが、iPhone 11 では 0.69 TFLOP に上昇しました。iPhone12最大 1 TFLOPS まで管理でき、iPhone 14 Pro が 2 TFLOPS に達するまで再び徐々に上昇しました。

記憶ではありません

コンピュータの重要な部分であるメモリは、データを高速に保持する領域として使用され、その量が多ければ多いほど有利です。 iPhone のようなスマートフォンでは、実行にできるだけ多くのメモリを必要とするアプリを使用するよりも、複数の小さなアプリを使用する可能性が高いため、問題は少なくなります。

ただし、メモリ容量もベンチマークにそれほど影響を与えないため、多数の異なるアプリを同時に実行している場合を除いて、メモリ容量はパフォーマンスにそれほど影響しません。

記録のために書いておくと、Apple は iPhone 8 に 2GB、iPhone X に 3GB、iPhone 11 に 4GB を搭載しました。iPhone 12 と iPhone 13 には標準版に 4GB、Pro モデルに 6GB が搭載されていますが、iPhone 14 には全体で6GB。

パフォーマンスに影響を与える可能性のあるメモリの要素には、使用中のメモリの種類が含まれます。 Apple の場合を除けば、皆さんが思っているほど、改善としての信頼性は低くなります。

A11 Bionic から A15 Bionic まではすべて、最大 2,133MHz で動作できる LPDDR4X-4266 メモリを使用します。 A16 Bionic は、3,200MHz を管理できる LPDDR5-6400 を使用します。

これにより、A16 はより多くのメモリ帯域幅を使用できるようになりますが、同じメモリを繰り返し使用する場合、それ自体は以前のモデルと大きな違いはありません。

未来へ

Apple の生産リードタイムが非常に長いことを考えると、次の A シリーズ チップがすでに計画されており、極少量のテスト生産が開始されているのはほぼ確実です。また、それが2023年9月になるまで正確にどのようになるかは分からない可能性が非常に高いです。

ただし、過去のデータを使用すると、次のリリースについて知識に基づいた推測を行うことができます。

たとえば、ベンチマークの結果は、マルチコアの結果では年間 15% ～ 20% の間で増加し、シングルコアのテストではおよそ 10% ～ 20% 増加していることがわかります。

パフォーマンスが大幅に向上したことを考えると、iPhone12プロiPhone 13 Pro では、GPU の改善はさらに不安定で、5 年間でおよそ 10% ～ 50% の間です。次のチップのグラフィックスが向上することはほぼ確実ですが、それがどの程度なのかを特定するのは困難です。

Neural Engine はかなり長い間 16 コアを使用してきましたが、3nm プロセスへの切り替えが進めば、より高い数への移行が発生する可能性があります。導入されるコアの数に応じて、1 秒あたりの処理数が大幅に増加します。

ただし、暗闇でのワイルドな判断はそれほど正確ではないかもしれませんが、ほぼ確実に言えることが 1 つあります。それは、A17 Bionic、または Apple がそれを何と呼ぶか​​は、そのリリース時に入手可能な最高のモバイル チップになるということです。