Oggi, Apple ha svelato la sua nuovissima line-up di MacBook e il rivoluzionario passo che sta compiendo, qualcosa che non accadeva da 15 anni: il passaggio ai chip Apple M1, ovvero chip proprietari.
Grazie all’integrazione verticale dell’azienda tra hardware e software, questo è un cambiamento enorme che nessuno tranne Apple può introdurre così rapidamente. L’ultima volta che Apple si è avventurata in un’impresa del genere era il 2006, la società aveva abbandonato PowerPC ISA di IBM e i processori a favore di Intel Design x86.
Oggi, Intel viene abbandonata –il motivo lo troverai in questo articolo– a favore dei processori interni dell’azienda e delle microarchitetture della CPU, basate su ARM ISA.
Il nuovo processore, che si chiama Chip Apple M1, sarà il primo SoC dell’azienda per Mac. Con quattro core ad alte prestazioni ed efficienza e una GPU a 8 core, presenta 16 miliardi di transistor sul nuovo nodo di processo a 5 nm.
Apple sta avviando un nuovo schema di denominazione SoC per la nuova famiglia di Chip Apple M1, tuttavia sulla carta assomiglia molto a un A14X.
Sebbene l’evento di ieri contenesse una tonnellata di nuovi annunci ufficiali, mancava –nel tipico stile Apple– di dettagli, così proviamo ad analizzare le nuove novità del Chip Apple M1, oltre a fare un’immersione profonda sulla microarchitettura basata sul SoC Apple A14 già rilasciato.
Chip Apple M1: nel dettaglio
Il nuovo Chip Apple M1 è davvero l’inizio di un nuovo grande viaggio per Apple. Durante la presentazione la società non ha divulgato molti dettagli del design, tuttavia c’era una diapositiva che ci ha detto molto sulla confezione e sul design del chip.
Questo stile di confezionamento con DRAM incorporata è qualcosa che non è esclusivo al nuovo chip Apple M1, in quanto è stato già visto un design simile sull’A12X, quindi è un qualcosa “vecchio” di 2 generazioni.
Apple utilizza probabilmente questa tipologia al posto del solito POP per smartphone (pacchetto sulla confezione) perché questi chip sono progettati pensando a TDP più elevati, e assicurarsi di poter offrire un design tale da poterlo raffreddare in modo efficiente è fondamentale.
Ciò probabilmente significa che vedremo anche un bus DRAM a 128 bit sul nuovo chip, molto simile a quello dei chip A-X della generazione precedente.
Nella stessa diapositiva, l’azienda sembra anche aver utilizzato una vera e propria copia stampata del nuovo chip Apple M1, infatti sembrerebbe corrispondere esattamente alle caratteristiche del chip descritte da Apple –e sembra una vera fotografia–.
Sebbene non possediamo la foto ingrandita, si possono vedere i quattro core della CPU Firestorm del nuovo Chip Apple M1 sul lato sinistro, con una quantità estremamente elevata di cache; questa infatti è stata una delle sorprese dell’evento poiché l’A14 dispone ancora solo di 8 MB di cache L2.
La nuova cache qui sembra essere suddivisa in 3 blocchi più grandi, il che ha senso data la transizione di Apple da 8 MB a 12 MB per questa nuova configurazione, dopotutto ora viene utilizzata da 4 core invece che da 2 core.
I 4 core di efficienza Icestorm si trovano al centro del SoC, sopra il quale troviamo la cache a livello di sistema del SoC condivisa tra tutti i blocchi IP. Infine, la GPU a 8 core occupa una quantità significativa di spazio e si trova nella parte superiore del chip (sulla diapositiva).
La cosa più interessante del chip Apple M1 è come questo si confronta con altri progetti di CPU di Intel e AMD.
Tutti i suddetti blocchi coprono ancora solo una parte dell’intero stampo, con una quantità significativa di IP ausiliario; Apple ha affermato che il Chip Apple M1 è un vero SoC, includendo le funzionalità di quelli che in precedenza erano diversi chip discreti all’interno dei laptop Mac.
I nuovi core della CPU sono ciò che Apple afferma di essere i più veloci al mondo, pertanto in questo articolo andremo a vedere se sarà effettivamente così, anche solo per poter analizzare più a fondo la microarchitettura dei core Firestorm.
Personalmente mi aspetto che il core del chip Apple M1 sia più veloce di quello dell’A14, quindi l’affermazione di Apple di avere il core CPU più veloce al mondo sembra certamente estremamente plausibile.
L’intero SoC presenta ben 16 miliardi di transistor, il 35% in più rispetto all’A14 all’interno degli iPhone più recenti.
Se Apple ha mantenuto la densità dei transistor simile tra i due chip, dovremmo contare una dimensione del die di circa 120 mm², che è notevolmente inferiore rispetto alla generazione precedente di chip Intel all’interno dei Macbook.
Il passaggio da Intel al chip Apple M1 è una novità? No
Il passaggio di testimone da Intel al chip Apple M1 non segna un primato, infatti questa non è la prima volta che Apple cambia le architetture della CPU per i propri computer Mac.
L’azienda di lunga data PowerPC arrivò a un bivio intorno alla metà degli anni 2000 quando l’alleanza Apple-IBM-Motorola (AIM), responsabile dello sviluppo di PowerPC, si scontrò sempre più con l’ulteriore necessità di sviluppo di chip.
Il chip PowerPC 970 (G5) di IBM offriva prestazioni rispettabili nei desktop, ma il suo consumo energetico era significativo, e ciò fece sì che il chip non potesse essere utilizzabile nel segmento in crescita dei laptop.
Qui, Apple utilizzava ancora i chip della serie PowerPC 7400 (G4) di Motorola, che avevano un consumo energetico migliore, ma non le prestazioni necessarie per competere con quello che Intel avrebbe alla fine ottenuto con la sua serie principale di processori.
Così, Apple ha giocato una carta che teneva per riserva: Project Marklar. Sfruttando la flessibilità di Mac OS X e del kernel Darwin sottostante –che come altri Unix è progettato per essere portatile– Apple ha mantenuto una versione x86 di Mac OS X.
Sebbene inizialmente considerato in gran parte come un esercizio di pratica per la codifica, assicurandosi che Apple stesse scrivendo codice del sistema operativo che non fosse inutilmente legato a PowerPC e al suo modello di memoria big-endian, Marklar è diventato la strategia di uscita di Apple da un ecosistema PowerPC stagnante.
L’azienda passò ai processori x86, in particolare ai processori x86 di Intel, ribaltando il proprio ecosistema software, ma aprendo anche la porta a prestazioni molto migliori e nuove opportunità per i clienti.
Il passaggio a x86 è stato da tutti i parametri una grande vittoria per Apple. I processori Intel hanno fornito prestazioni con watt migliori rispetto ai processori PowerPC che Apple si è lasciata alle spalle, e soprattutto una volta che Intel ha lanciato la serie di processori Core 2, alla fine del 2006, Intel si è saldamente affermata come la forza dominante per i processori per PC.
Questo alla fine ha impostato la traiettoria di Apple negli anni a venire, consentendo loro di diventare un’azienda focalizzata sui laptop con ultrabook (MacBook Air) e i loro incredibilmente popolari MacBook Pro.
Allo stesso modo, x86 ha portato con sé la compatibilità con Windows, introducendo la possibilità di avviare direttamente Windows o in alternativa eseguirlo in una macchina virtuale con un sovraccarico molto basso.
Il costo di questa transizione, tuttavia, si è ripercosso sul lato software. Gli sviluppatori hanno dovuto iniziare a utilizzare le più recenti toolchain di Apple per produrre binari universali che potevano funzionare su Mac PPC e x86, e non tutte le API precedenti di Apple hanno fatto il salto a x86.
A colmare il divario, almeno per un po’, è stata Rosetta, il livello di traduzione PowerPC di Apple per x86. Rosetta ha consentito alla maggior parte delle applicazioni Mac OS X PPC di funzionare sui Mac x86 e, sebbene le prestazioni fossero un po’ incostanti, le prestazioni più elevate delle CPU Intel hanno aiutato ad agevolare il processo.
Alla fine Rosetta è stata un cerotto per Apple, un cerotto rimosso in tempi relativamente brevi; Apple infatti abbandonò Rosetta già al tempo di Mac OS X 10.7 (Lion) nel 2011.
Sebbene Rosetta attutì il primo colpo, Apple chiarì agli sviluppatori che si aspettava che aggiornassero le loro applicazioni per x86 se volevano continuare a venderle sull’Apple Store e mantenere gli utenti contenti.
In definitiva, le transizioni da PowerPC a x86 danno il tono alla Apple moderna e agile, e da allora Apple ha creato un’intera filosofia di sviluppo per andare veloce e cambiare le cose come meglio credono, con solo un riguardo limitato alla compatibilità con le versioni precedenti.
Ciò ha offerto agli utenti e agli sviluppatori poche opzioni se non quella di godersi il viaggio e stare al passo con le tendenze di sviluppo di Apple, ma ha anche dato ad Apple la possibilità di introdurre presto nuove tecnologie e, se necessario, interrompere le vecchie applicazioni in modo che le nuove funzionalità non siano ostacolate da problemi di compatibilità con le versioni precedenti.
Tutto questo è già accaduto in passato e accadrà di nuovo a partire dalla prossima settimana, quando Apple lancerà i suoi primi Mac basati sul chip Apple M1. I binari universali sono tornati, Rosetta è tornata e la spinta di Apple agli sviluppatori per far funzionare le loro applicazioni su Arm è in pieno vigore.
La transizione da PPC a x86 ha creato il modello per Apple per un cambiamento ISA e, dopo il successo della transizione, lo faranno di nuovo nei prossimi anni, quando Apple diventerà il proprio fornitore di chip, probabilmente proprio con i chip Apple M1.
