Основа для чипов Apple ‘Pro’ ARM Mac

Чипы ARM в основном остались вне рынка персональных компьютеров и центров обработки данных. Но приливы могут измениться в 2020 году.

Чипы ARM служат большинству смартфонов и планшетов в мире, но сейчас в дата-центрах есть высокопроизводительные чипы ARM. Apple, возможно, не нужно долго ждать — если вообще — скорости для высокопроизводительного ARM Mac.

Чипы ARM в основном остались вне рынка персональных компьютеров и центров обработки данных. Но приливы могут измениться в 2020 году.
Чипы ARM в основном остались вне рынка персональных компьютеров и центров обработки данных. Но приливы могут измениться в 2020 году.

Чипы Intel x86 уже давно являются отраслевым стандартом для большинства приложений для настольных ПК, ноутбуков или центров обработки данных. Но на фоне слухов о переходе Apple на первичный ARM-кремний для своих компьютеров Mac существует несколько производителей, которые выпускают на рынок высокопроизводительные чипы ARM.

Вот почему это важно, и как отказ Apple от Intel может дать толчок более широкому переходу.

Различия между чипами ARM и x86

Чипы ARM намного более энергоэффективны, чем чипы Intel x86, и, как правило, предлагают лучшую производительность на ватт. Это связано с целым рядом причин, включая более простой набор команд, использование меньшего количества транзисторов и в целом более медленные тактовые частоты.

Эффективность энергопотребления ARM, наряду с другими факторами, такими как низкая стоимость производства и разработки, в значительной степени привели к тому, что чипы ARM стали отраслевым стандартом для большинства мобильных устройств, таких как смартфоны, планшеты и легкие ПК, такие как некоторые Google Chromebook.

Но когда речь идет о действительно высокопроизводительных чипсетах, особенно для настольных компьютеров или ноутбуков, уже давно предполагается, что Intel x86 является естественным выбором. Это имело место в течение долгого времени, и устойчиво растущее доминирование Intel можно было наблюдать даже в переходе Apple с PowerPC на x86 в 2005 году.

То же самое верно для центров обработки данных и серверов. Хотя существуют небольшие исключения, подавляющее большинство веб-архитектуры по-прежнему основано на инструкциях Intel по проектированию микросхем. Intel по-прежнему является лидером по доле рынка (почти в монопольном отношении), причем чипы на базе AMD x86 составляют львиную долю отходов.

Говорят о более широком переходе на серверы на базе ARM с начала 2010-х годов. Спустя почти десятилетие чипы ARM используются в некоторых серверных приложениях, но их общая доля на рынке по сравнению с конкурентами x86 ниже.

Но по мере того, как стираются границы между мобильным устройством и ноутбуком, и операторы центров обработки данных все чаще обращают внимание на более эффективные и более дешевые варианты серверов, 2020 год — год, когда все может начать меняться.

Текущее состояние процессоров ARM

Чипсет Apple A13 - один из самых мощных мобильных процессоров на базе ARM на рынке.
Чипсет Apple A13 — один из самых мощных мобильных процессоров на базе ARM на рынке.

Одна интересная вещь в современной индустрии чипов ARM состоит в том, что большинство используемых процессоров ARM основаны на нестандартных конструкциях чипов.

Система Apple-A-серии (SoC) является ярким примером, особенно потому, что они демонстрируют потенциальную мощность процессоров ARM. В настоящее время Apple выпускает самые быстрые чипы для смартфонов на рынке, что позволяет ее iPhone идти в ногу с конкурентными устройствами Android, которые, похоже, имеют лучшие характеристики на бумаге. Для этого Apple разрабатывает собственные чипы и полагается только на более широкую экосистему ARM для инструкций процессора.

Например, новейший чип A13 Bionic для iPhone приблизился к производительности некоторых настольных процессоров. Помимо Apple, такие компании, как Qualcomm, MediaTek и другие производители, также принимают инструкции по проектированию микросхем ARM и применяют их к своему собственному заказному кремнию.

Хотя чипы ARM не используются широко на серверах или в центрах обработки данных, многие сторонние производители разрабатывают собственные чипы на основе ARM, предназначенные специально для этого рынка. Эти серверные процессоры не являются прямой заменой существующего настольного оборудования, но, учитывая использование Apple процессоров Intel Xeon, это не так уж далеко.

В марте 2020 года компания Ampere представила 80-ядерный серверный процессор на базе ARM под названием Altra, который, по проектам компании, обеспечит энергоэффективность в 2,11 раза и более высокую производительность в 2,23 раза, чем Intel Xeon Platinum 8280.

Для сравнения, Xeon Platinum 8280 — это чип Cascade Lake, выпущенный во втором квартале 2019 года, который оснащен 28 ядрами, базовой частотой 2,7 ГГц и тепловой мощностью 205 Вт. ARP Technica сообщает, что при использовании в стойке Ampere даже заявляет, что стойка процессоров Altra может обеспечить до 120% более высокую производительность по сравнению с 8280.

Еще в 2018 году Amazon анонсировала свой первый серверный чип на базе ARM, Graviton. Хотя этот серверный чип не оказал длительного влияния на рынок, в марте 2020 года Amazon анонсировал новый чип под названием Graviton 2, который, по словам компании, предлагает лучшую цену и производительность, чем AMD и Intel во многих серверных рабочих нагрузках.

Amazon утверждает, что пользователи веб-службы Elastic Compute Cloud или EC2 могут рассчитывать на 40% лучшую цену и производительность. Для облачных компаний или компаний, предоставляющих программное обеспечение как услуга, это может предложить серьезные конкурентные преимущества, поскольку они будут тратить меньше денег на сопоставимые скорости обслуживания.

Marvell, лидер по объему производства серверных микросхем ARM, также представил новый чипсет ThunderX3 «Triton», представляющий собой кремниевый элемент на 240 Вт с 96 ядрами. Согласно Marvell, ThunderX3 неизменно предлагал лучшую производительность, чем чипы Intel Cascade Lake-SP 2019 года, в нескольких облачных рабочих процессах, таких как MySQL или CDN.

В то время как существуют сторонние чипы ARM, ARM Holdings, компания, которая разрабатывает инструкции для чипов ARM, также выходит на рынок. Возможно, наиболее интересными являются чипы для ноутбуков компании, которые давно отстают от Intel, но, похоже, догоняют.

Cortex-A76, впервые реализованный в аппаратном обеспечении в 2019 году, представляет собой чип для ноутбука, который обеспечивает примерно ту же производительность, что и Intel Core i5-7300, сказал главный архитектор ARM Майк Филиппо CNET. Это не совсем потрясающая производительность, но это говорит о том, что ARM стремится догнать Intel и победить их на своем собственном рынке.

Первоклассная серверная архитектура ARM Holdings также произвела сенсацию на арене. В 2018 году компания объявила о модернизации своей серверной архитектуры, получившей название Neoverse N1. (На что стоит обратить внимание, это архитектура, на которой основано большинство вышеупомянутых чипов, таких как Altra и Graviton 2).

С тех пор ARM Holdings выпустила несколько очень амбициозных серверных чипов, таких как дизайн Ares 2019 года.

Значение высокопроизводительных чипов ARM

Недавно анонсированный чип ARM Neoverse предназначен для высокопроизводительных серверных приложений.
Недавно анонсированный чип ARM Neoverse предназначен для высокопроизводительных серверных приложений.

Не секрет, что темпы повышения производительности Intel замедляются, и компания также страдает от других проблем. Проблема заключается в том, что компания, по сути, утверждает, что потолок производительности в значительной степени достигнут, и она уже в полной мере использует все возможности современных компьютеров.

Но ARM предлагает разные варианты своих чипов, обещая в 2018 году, что каждое поколение его будущих чипов будет как минимум на 30% быстрее, чем предыдущие поколения. Это далеко за пределы того, что Intel обещает своим нынешним дизайном чипов.

Это просто первый кремний, разработанный самим ARM. Это не относится к сторонним специализированным чипам, производимым Apple и другими компаниями, которые в значительной степени доказали огромный успех на рынке планшетов, смартфонов и устройств IoT.

Проще говоря, похоже, что ARM и другие производители чипов вкладывают серьезные ресурсы в создание чипов, которые могут конкурировать с процессором x86. Не только в случае потребительского использования низкого уровня, но и на уровне настольных компьютеров и серверов, больше ориентируясь на высокопроизводительные вычисления.

Что касается воздействия на пользователей, то есть несколько крупных. Как упоминалось ранее, ARM-чипы обычно более энергоэффективны. С увеличением их скорости это может привести к тому, что устройства с гораздо более длительным сроком службы батареи будут по-прежнему работать с пониженной производительностью. Они также выделяют меньше тепла, чем чипы Intel, и в сочетании с механизмами охлаждения компьютера или сервера могут меньше страдать от снижения производительности.

Стоимость производства и простота развертывания также могут играть важную роль, возможно, снижая стоимость компьютеров или другой электроники в долгосрочной перспективе на уровне потребителей.

А высокопроизводительные чипы ARM появляются в то время, когда Intel колеблется. Компания неоднократно обещала повысить производительность и уложилась в сроки, не говоря уже о том, что уязвимости Intel на уровне чипов сделали многие устройства менее безопасными.

Исторически у ARM таких проблем не было. Хотя это во многом связано с долей рынка, это может означать, что многим производителям компьютеров будет дан новый старт.

Будущее чипсов ARM

ARM в значительной степени отошла от Intel x86, когда речь заходит об устройствах, таких как серверы и рабочие станции, которые обеспечивают работу нашего мира. Но в отрасли есть некоторые подводные течения, которые могут свидетельствовать о переменах.

Ожидаемые Apple ARM MacBook, вероятно, станут переломным моментом, в зависимости от того, какую производительность будут предлагать пользовательские чипы Mac от Apple. Но Project Catalyst также может стать важным фактором для более широкого перехода на ARM, поскольку он поощряет разработчиков популярных приложений серьезно подумать о поддержке архитектуры ARM.

Microsoft, главный конкурент Apple в сегменте ноутбуков, также представила новую линейку устройств Surface в 2019 году, которые будут называться первым чипом на базе ARM 3GHz — SQ1.

Продолжающаяся вспышка COVID-19 может также стимулировать переход к ARM в сферах серверов и центров обработки данных, поскольку крупные компании намерены серьезно рассмотреть вопрос о показателях производительности на доллар для критически важного оборудования. Серверные чипы ARM дешевле, чем Intel, и, как мы уже говорили, их производительность на ватт, как правило, лучше.

Есть и другие факторы. Потребности центров обработки данных повсюду быстро развиваются. Поскольку Intel находится на грани становления монополистом в серверном пространстве, переключение на серверы ARM — это хороший способ для операторов центров обработки данных получить источники процессоров от более широкого круга поставщиков.

Конечно, ARM, несомненно, потребуется некоторое время, чтобы прочно закрепиться в наших повседневных компьютерах Mac, как Intel. Но сейчас на горизонте появились признаки того, что это становится серьезной возможностью, а не надуманным прогнозом.

Apple и ARM Mac

Apple, вероятно, не собирается брать процессор серии A и бросать его прямо в Mac. Наиболее вероятным сценарием является специализированный чип, предназначенный для использования на Mac, как и другие чипы ARM, предназначенные для рынка серверов. Не нужно ждать высокопроизводительных чипов, но, вероятно, это будет способствовать плавному переходу на этом рынке.

Общепринятое мнение, что Apple начнёт с самого низкого уровня, как MacBook и Mac mini. В частности, для ноутбуков чипы на базе ARM особенно хорошо подходят для обеспечения отличного времени автономной работы без ущерба для производительности. Через некоторое время, которое еще не ясно, он переместит микросхемы на аппаратное обеспечение уровня «Pro» — вероятно, когда этого потребует база пользователей «Pro».

Прямо сейчас, сегодня Apple может обеспечить высокую производительность с помощью чипов для рабочих станций, подобных Altra и ThunderX3, в тех же тепловых и силовых оболочках, которые iMac Pro и Mac Pro используют сейчас с процессором Xeon. Программное обеспечение должно следовать — вот почему этот переход, вероятно, не будет днем ​​и датой с моделями более низкого уровня.

Глядя на более широкую картину, Apple, очевидно, выиграет от более жесткого контроля над всем своим стеком, цель, которую она уже достигла на iPhone и iPad. И потребители, вероятно, получат удовольствие от увеличения производительности Mac, схожего с тем, что iPhone опережает большинство конкурирующих устройств, не говоря уже о значительном улучшении срока службы батареи и потенциальном снижении стоимости для Apple.

Переход может быть не самым плавным, особенно для разработчиков или пользователей, использующих необновленные плагины и программное обеспечение. Но принимая во внимание такие разработки, как Project Catalyst, это кажется неизбежным.

Соцсети