Apple M1

안녕하세요? 

기존에 애플에서는 인텔의 CPU를 사용하였으나, 이번에 ARM 기반의 애플 야심작 M1을 출시하였습니다. 애플 M1은 자사의 매킨토시 컴퓨터용으로 설계한 최초의 ARM 기반 Soc입니다. 4세대 맥북헤어,5세대 맥 미니,13인치 5세대 맥북 프로, 5세대 아이패드 프로에 탑재 되었습니다. 5나노미터 공정을 기반으로 제조된 최초의 개인용 컴퓨터 칩입니다. 애풍은 저전력 실리콘의 세계에서 가장 빠른 CPU 코어 그리고 세계 최고의 CPU 성능 대와트를 갖추고 있다고 언급하고 있습니다. 

ⓐ Construction

 M1에서는 4개의 고성능 파이어스톰과 4개의 저전력 코어를 갖추고 있어서 ARM 빅리틀,인텔의 레이크필드 프로세서와 비슷한 구성을 가지고 있으며 이조합을 통해서 기존에 애플/인텔 아키텍처 기기에서 불가능한 전력 이용 최적화를 가능하게 만들었다. 애플은 이 저전력 코어들의 고성능 코어들의 전력대비 1/10를 사용하고 있다고 말하고 있으며, 192kb의 명령캐시와 128kb의 데이터 캐시를 갖추고 있으며 12MB의 L2캐시를 공유한다. 반면 저전력 코어는 128kb명령 캐시,64kb 데이터 캐시 4MB L2 캐시공유이다. 

M1은 애플이 설계한 8코어 그래픽 처리장치(GPU)를 통합하고 있으며, 애플은 동시에 약 25,000개 쓰레드를 실행할수 있으며, 16코어 뉴럴 엔진의 전용 신경망 하드웨어는 초당 11조개 명령을 실행할수 있다고 주장한다. 다른 부품들로는 이미지 신호 프로세서,NVMe 스토리지, 썬더볼트 4 컨트롤러, 시큐어 인클레이브가 포함된다고 합니다. 

ⓑ M1의 속도향상

M1 전성비의 가장 큰 비결은 높은 Instruction Level Parallelism(ILP)활용입니다. ILP는 컴퓨터의 명령어들이 병렬적으로 실행될 수 있는 정도를 의미합니다. 프로세서가 ILP를 더 잘 활용할수록 같은 시간동안 더 많은 명령어들을 실행 할수 있습니다. 한 Cycle에 여러 명령어를 실행하는 CPU Pipelining,순서와 상관없이 현재 실행할수 있는 명령어부터 실행하는 Out-of-Execution 등이 대표적인 ILP활용 기법입니다. ILP를 활용하면 CPU의 Clock Speed를 높이지 않고도 컴퓨터의 서능을 향상시킬수 있습니다. CPU의 전력소비는 Clock Speed에 비례하여 높아지기 때문에 이는 전성비 향상으로 이어집니다.