Apple M2

Apple M2 on teine generatsioon Apple'i ARM-tüüpi süsteemikiibist (SoC), järglane Apple M1 kiibile. Kiip on disainitud Apple'i-siseseks kasutuseks ning ei ole kättesaadav väljaspool firmat. See on kasutusel MacBookides (2022, 2023) , iPadides (2022) ja Mac Minis (2023). Kiip kasutab 5 nm (N5P) tehnoloogiat, mida kasutas ka M2 kiibile eelnev Apple M1 kiip. TSMC on tulnud välja juba 4 nm (5 nm generatsioon 3) tehnoloogiaga, kuid see ei olnud veel piisavalt valmis, et Apple jõuaks selle peal M2 kiiP üles ehitada. Küll aga on suure tõenäosusega järmine kiip uue tehnoloogia peal. Samuti ei viidud M2 kiipi üle Armv9 generatsiooni peale, ilmselt samadel põhjustel. M2 jäi sama Armv8 generatsiooni peale nagu M1, mis oli esimene kiip, mis võttis kasutusele selle tehnoloogia. Apple avalikustas kiibi 6. juuni 2022 WWDC-l, kus avalikustati ka seda kiipi kasutavad arvutid MacBook Air 2022 ja MacBook Pro 2022. 2023 aasta alguses 17. jaanuaril avalikustas Apple ka M2 perekonna M2 Pro ja M2 Max kiibid, millest viimane on kõige võimsam. Uued kiibid tõid rohkem tuumasid, muutmälu ja suuremad mõõtmed.

M2 kiip on küll ARM tüüpi, mis tehasest x86 rakendusi ei toeta, siis Apple on töötanud välja Rosetta 2 tarkvara (mis avalikustati M1 kiibiga), millega saab emuleerides käivitada ARM tüüpi protsessori peal x86 rakendusi. Tarkvara pole küll perfektne ja ei rakendused ei pruugi joosta sama kiirelt kui x86 arhitektuuril, kuid jõudlustestid on näidanud, et need rakendused jooksevad siiski kiiremini kui vanema põlvkonna Inteli MacBookid.

Apple M2 detailide kohta ei ole Apple ametlikult palju rääkinud ja seega on jäänud kasutajatel ise välja nuputada, mis tehnilised andmed täpselt on. Apple ei ole palju avalikustanud, kuna kiip on mõeldud ainult nende enda seadmete jaoks ning seega ei ole vaja palju infot avalikusele anda. 

 Ülesehitus 

 Protsessor 
Kiip töötab 8 tuuma peal, millest 4 on suure võimsusega (koodnimega Avalanche+) ja 4 on suure efektiivsusega (koodnimega Blizzard). Sarnast tehnoloogiat kasutab ARM DynamiIQ ja Inteli Alder Lake ja Raptor lake protsessoripered Kõrge võimsusega tuumad on mõeldud raskete ja rohkemaid ressursse nõudvate käskude jaoks. Kõrge efektiivsusega tuumad on mõeldud aga kergemate käskude jaoks, mille pealt on võimalik säästa energiat, ehk mis ei vaja palju ressursse. Kõrge võimsusega tuumadel on 16 MB jagatud L2-vahemälu ja kõrge efektiivsusega tuumadel aga 4 MB jagatud L2-vahemälu. Kiibil on ka 8 MB süsteemivahemälu.

M2 pro ja M2 Max kiipidel on 12 tuuma, millest 6 on kõrge võimsusega ja 6 on kõrge efektiivsusega. 
 Graafikaprotsessor 
M2 kiipi sisseehitatud graafikaprotsessor on 10-tuumaline, mis on kõik jaotatud omakorda 32 täitmisüksuseks. Kõik täitmisüksused sisaldavad kaheksat Aritmeetika-loogikaplokki (ALU). Kiip suudab teha kokku 3,6 ujukomatehete arvu sekundis (TFLOPS).

Sellel on ka spetsiaalsed videokoodek mootorid, mis aitavad riistvaraliselt kaasa H.264 ja HEVC vormingutele, samuti toetab see Apple'i ProRes ja ProRes Raw koodekite reaalajas esitamist nii 4K kui ka 8K lahutusvõime juures. M2 lisas juurde kõrgema andmeedastuskiiruse, mille abil suudab M2 esitada 8K lahutusvõime juures ka H.264 ja HEVC vormingut.

 Muutmälu 
Kiip kasutab DDR5 SDRAM-i, mis on saadaval 8 GB, 16 GB ja 24 GB versioonina, mis on jagatud kõikide komponentide vahel. Mälu maksimaalne kiirus on 6400 MT/s ja maksimaalne andmeedastuskiirus on 100 GB/s, mis on M2 Pro peal suurendatud 200 GB/s ja M2 Max peal 400 GB/s. 

M2 Pro ja M2 Max on saadaval kuni 32 GB muutmälu mahuga.

 Tehisintellekt 
M2 kiibil on juures 16 tuuma, mis on spetsiifiliselt tehisintellekti jaoks. See suudab teha 15,8 miljardit operatsiooni sekundis. Täpselt sama tehnoloogiga võeti kasutusele Apple A15 Bionic kiibis, mis on iPhone, iPadi ja Apple TV sees olev kiip. See on märgatav uuendus eelmisest generatsioonist, mis suutis teha 11 miljardit operatsiooni sekundis. M2 kiip ei teinud küll väga drastilist kasvu, kuid siiski kasvas võimsus ja paranes efektiivsus.      

+CIFAR-10 (ei kasuta neural engiene'it)KiipBatch size 64
(Madalam on parem)Batch size 128
(Madalam on parem)Batch size 1024
(Madalam on parem)M1 Max (32 tuuma)443,4358,6297,1M2 Pro (19 tuuma)539,6494,3487,2M2 Max (38 tuuma)327,9280242,56M1 Ultra (48 tuuma)453,4308,8207,7nVidia RTX 3070328,5283,7240  
+Neural engine jõuslustestKiipApple neural engine (RPS)
(Suurem on parem)Graafikaprotsessor (RPS)
(Suurem on parem)Protsessor (RPS)
(Suurem on parem)M1 Max (32 tuuma)704,4104,657,8M2 Pro (19 tuuma)804,7115,465,8M2 Max (38 tuuma)831,8124,766,8M1 Ultra (48 tuuma)614,299,749,8

 Dekoodrid 
Sellel on ka 8 käsudekoodrit, mis on märkimisväärne, sest uutel Inteli ja AMD protsessoritel on neid ainult neli. AMD on öelnud välja, et x86 arhitektuuriga (mida kasutab AMD ja Inteli protsessorid) protsessorile ei saa käsudekoodreid üle nelja ehitada. Apple on suutnud M2 kiibis neid kahekordistada, sest ARM arhitektuuris on kõik käsud 4 baiti pikad kui aga x86 protsessoril on need 1–15 baiti pikad. Kui kõik käsud on 4 baiti pikad, siis on neid kerge jaotada 8 dekoodri vahel ära. x86 puhul aga ei ole see nii kerge, sest seal ei ole teada kuna lõppeb käsk ja algab uus, seega peab süsteem analüüsima enne kõik käsud üle, et saada teada kui pikk on iga käsk. Sellega muutub see etapp väga raskeks ja ressursse nõudvaks ülesandeks, mis muudab rohkemate dekoodrite lisamise väga raskeks või hetkel isegi võimatuks.

Apple M2 vs M1 protsessor|pisi|450x450px
Apple M2 vs M1 graafikaprotsessor|pisi|450x450px  

 Võrldus 
M2 kiibile saab võrdluseks tuua eelmise generatsiooni M1 kiibi. Apple andmetel on protsessori võimsus võrreldes M1 kiibiga 18% võimsam ja graafikaprotsessor võrreldes M1 kiibiga 35% võimsam. Mõlemad väited peavad ka paika tehes jõudlusteste Apple arvutitega, mis kasutavad neid kiipe. Varajased Geekbench jõudlustesti tulemused näitavad ühe tuuma testis on M2 võrreldes M1 kiibiga 12% võimsam, kus M2 sai tulemuseks 1919 ja M1 kiip sai tulemuseks 1707. Mitme tuuma testis aga on M2 20% võimsam, tulemustega 8928 M2 kiibi puhul ja 7419 M1 puhul. 

Graafikaprotsessori jõudlustestid Geekbench Metal tarkvaraga näitavad M2 tulemuseks 30,627, mis on oluliselt võimsam kui M1 tulemus 21001. Apple andmetel on sama voolutarbe juures M2 kiip 25% parem, kuid maksimaalse võimsuse juures, kus on voolutarve suurem, juba 35% parem. 

Apple M1 kiip põhines Apple A14 Bionic kiibi peal, samamoodi Apple M2 kiip põhineb väga tugevalt Apple A15 Bionic kiibil, mis avalikustati 14. september 2021. M2 kõrge võimsusega tuumad on natukene modifitseeritud A15 Bionic kiibis olevad tuumad. Näiteks taktsagedus on tõstetud 3,23 GHz pealt 3,49 GHz peale. Samuti on muudetud tuuma suurust umbes 2,76 mm2 peale (A15 on ~2,58mm2). Suurendati ka L2 vahemälu suurust 12 MB pealt 16 MB peale. Suur osa protsessori võimsuse kasvust tuli siiski suurema taktsageduse tõttu.        

Graafikaprotsessor põhineb samuti A15 graafikaprotsessori peal, kuid seda on märkimisväärselt rohkem uuendatud kui protsessorit. Põhiline tuum on küll sama, kuid uuendati jagatud loogika ja muid komponente. Samuti suurendati tuumade arv kaheksalt kümne peale, mille uus taktsagedus on 1.406 GHz (varem oli see 1,27 GHz).       
+M2 vs M1M2M1Protsessor4x kõrge võimsusega
16 MB jagatud L2 vahemälu
4x kõrge efektiivsusega
4 MB jagatud vahemälu4x kõrge võimsusega
12 MB jagatud L2 vahemälu
4x kõrge efektiivsusega
4 MB jagatud vahemäluGraafikaprotsessor10 tuuma, 3,6 TFLOPS8 tuuma, 2,6 TFLOPSNeural Engine16 tuuma, 15,8 TOPS16 tuuma, 11 TOPSMälukontrollerLPDDR5-6400
100 GB/sek andmeedastuskiirusLPDDR4-4266
68 GB/sek andmeedastuskiirusMälu mahtKuni 24 GBKuni 16 GBDekoodrid8K, H.264, H.265, ProRes, ProRes RAW4K, H.264, H.265USBUSB 4USB 4Transistorid20 miljardit16 miljarditTehnoloogia2. generatsiooni 5nm, TSMC N5PTSMC N5

 M2 kiipi kasutavad seadmed: 

 MacBook Air 2022
 MacBook Pro 2022, 13-tolli
 iPad Pro 6. generatsioon, 11- ja 12.9-tolli
 Mac Mini 2023 (M2 ja M2 Pro)
 MacBook Pro 2023, 14- ja 16-tolli (M2 Pro ja M2 Max)
 Apple TV 4K, 3. generatsioon

+Apple M2 jõudlustestide tulemusedTestM2 (8+10) M1 Pro(10+16)Voolu kasutus: Cinebench R23 MT
(Madalam on parem)24W43WVoolu kasutus: Cinebench R23 ST
(Madalam on parem)8W7WVoolu kasutus: Shadow of the Tomb Raider
(Madalam on parem)29W58WVõimsus: Cinebench R23 Multi-thread
(Suurem on parem)874012378Võimsus: Cinebench R23 Single-thread
(Suurem on parem)15801530Videokoodek (aeg): Handbrake HEVC Fast encode
(Madalam on parem)53,136,9Videokoodek: Blender 3.x CPU Encoding (sum of 3 tests)
(Suurem on parem)138193
+Apple protsessorite mõõtmedKiipTehnoloogiakiibi suurus (mm2)transistorite arv (miljardit)transistorite tihedus (miljonit/mm2)A14N584,4511,889,98M1N5118,9116134,56 A15N5107,6815139,3 M2 (Eeldatav)*N5155,2520128,82M2 (Apple andmed)N5141,720141,14
*Suurused on saadud Apple poolt tehtud pildist, mis on arvatavasti muudetud (sama tehti M1 Ultra puhul), seega on need suurused arvatavasti parandatud õigesse mõõtu. Apple enda andmed on suure tõenäosusega valed, sest SRAM elemendid ja PHY'id peaksid olema identsed igalpool, kuid Apple poolt antud M2 pildil on need kohati väiksemad. Samuti on transistorite tihedus antud pildil suurem kui Apple A15 Bionic kiibil, mis ei saa olla õige, sest M2 kiibil on vähem ruumi selleks kui A15 (arvestades, et M2 kiibil on sisend/väljund, loogika jms kiibid veel juures).

 Vaata ka 
 Apple M1
 Apple silicon
 Apple MacBook
 Apple iPad
 Apple TV
 Apple

Viited

Kategooria:Apple'i riistvara