Ekspert selgitab: siin on põhjus, miks Apple M1 kiip võib olla millegi suure algus

Apple M1 on loonud integreeritud kiibi, mille protsessor, graafikaprotsessor ja RAM on 5 nanomeetrise konstruktsiooni abil väikese jalajäljega ühte pakitud. Selline tihe integreerimine väiksema jalajäljega muudab selle seni kõige tõhusamaks tarbijatele saadaolevaks kiibiks.

Apple M1 arvutikiibi ikoon virtuaalse toote lansseerimise ajal Tiskilwas Illinoisi osariigis USA-s teisipäeval, 10. novembril 2020. (Bloombergi foto: Daniel Acker)

Sel kuul toimus andmetöötluses järjekordne revolutsioon. Seekord on Apple teinud seda ilma oma peamise jutuvestja Steve Jobsita ja võib-olla seetõttu Apple Silicon M1 pole pälvinud nii palju tähelepanu kui mõned varasemad Apple'i läbimurded. Seetõttu on oluline mõista selle Cupertino uue protsessori tähtsust.

CPU või mikroprotsessori kiip on iga arvuti aju. Intel on tänapäeval kõige populaarsem protsessoribränd, kuigi kaasaegse CPU – riist- ja tarkvara kombinatsiooni – tutvustas IBM 1964. aastal nime all System/360. Toona oli läbimurre tarkvarajuhiste kasutuselevõtt protsessoris asuva Complex Instruction Set Computer (CISC) kaudu. Nendel algusaegadel olid ainult jaapanlased, kellel oli sarnane tehnoloogia. 1968. aastal hakkas Jaapani insener Masatoshi Shima ettevõttest Busicom projekteerima protsessorit, mille Intel seejärel üle võttis. Kaks ettevõtet andsid ühiselt välja esimese CISC-põhise 4-bitise Inteli protsessori 1970. aastal, peaaegu kuus aastat pärast IBM-i.

See vallandas tööstuses võidujooksu uue võimsa ajuprotsessori loomisel. IBM, Intel, Motorola, NEC, Zilog, Toshiba, Fujitsu ja veel mõned pääsesid sellele võistlusele, mis piirdus eelkõige ameeriklaste ja jaapanlastega. Jaapanlased olid head elektroonika riistvara ja tootmisvõimalustega, samas kui ameeriklastel oli eeliseks tarkvara ja lihtne juurdepääs kapitalile.

RAM-tehnoloogias, mis on arvuti tähtsuselt teine ​​komponent, toimus paralleelne võidujooks. Kuid sellel polnud tarkvarakomponenti ja eelis läks lõpuks jaapanlastele ja korealastele.

CISC võttis kasutusele ja arendas Intel ning see oli nende X86 arhitektuuri aluse, mida kasutas ka AMD. 1984. aastal tutvustas Stanford IBMi töö põhjal uut tõhusamat arhitektuuri vähendatud juhiste komplekti arvutit (RISC). 1985. aastal võttis Ühendkuningriigis asuv Acorn Computers Ltd kasutusele väga olulise tuleviku RISC-põhise arhitektuuri ARM (Acorn RISC Machine, hiljem muudeti Advanced Risc Machine'iks).

Nikhil Bhaskaran on startup Shunya OS asutaja. See on sisseehitatud tehisintellekti operatsioonisüsteem järgmise põlvkonna seadmete jaoks, mis tuleb turule 2021. aastal. ARM tunnustab teda 40 ülemaailmse uuendaja hulgas.

ARM on oluline kahel põhjusel. Esiteks ei teinud see protsessoreid ise, vaid kirjutas ainult protsessori jaoks tarkvara ja litsentsis selle. Seega võib iga ettevõte oma tarkvara kasutades protsessoreid valmistada. Teiseks tarbis see Inteli ja CISC-põhiste süsteemidega võrreldes väga vähe energiat.

Loe ka | Miks Apple ise oma arvutikiipe teeb, on suur asi

Apple M1 kiipi tutvustati virtuaalse toote lansseerimise ajal 10. novembril.

Kuid need olid Silicon Valley hiilgeajad, mil USA raha ja tarkvara võim juhtis arvutitööstust. Kuna Microsoft ja Intel juhtisid personaalarvutite revolutsiooni, ei hoolinud nad tegelikult süsiniku jalajälgedest ega energiatõhususest. Siis oli asi selles, et protsessorisse pakkida rohkem transistore ja vähendada selle suurust, et saada väiksemate suurustega rohkem kiirust. PC-võistluse võitsid Microsoft ja Intel. Isegi Apple katsetas korraks ARM-iga, kuid ebaõnnestus ning ARM-i ja RISC-arhitektuur sattusid lõpuks tagapõletajale.

Aga ajad muutuvad, olukorrad muutuvad. Steve Jobs astus ajaloo annaalidele, kui ta tutvustas väikest pihuarvuti-telefoni iPhone, mis pööras kõik pea peale. Järsku oli seadmete energiatõhusus ja aku tööiga muutunud pöördeliseks ning see pani Apple'i valima ARM-i. Nutitelefonidel on sama arhitektuur kui arvutil – ülitähtis protsessor RAM-i, GPU-ga ja salvestusruumiga, mida hoiab koos operatsioonisüsteem.

Nutitelefonide ajastu käivitas uue CPU-võistluse, kus kõik alates Apple'ist kuni Qualcommi, Samsungi, Huawei ja Hitachi litsentsisid ARM-i tuuma, et teha nutitelefonidele oma protsessorid. Nutitelefonide segmendi kasvades tutvustas ARM rohkem funktsioone, muutes selle väga võimsaks, kuid energiasäästlikuks arhitektuuriks. Samal ajal toimusid paralleelsed võistlused nende seadmetega sünkroonitavate operatsioonisüsteemide ja rakenduste loomiseks.

M1-l on neli ülitõhusat südamikku ja kaks suure jõudlusega südamikku. (Pildi krediit: Apple)

Niisiis, kuidas on Apple M1 revolutsiooniline? M1 on vastupidise häire tulemus nutitelefonides toiminud arvutitööstuses. M1 kasutab ARM-i ja toob lõpuks PC-domeeni energiatõhususe, mis oli ammu hilinenud. Aga kuidas on jõudlusega? Arvutid peavad nutitelefonidega võrreldes tegema palju rohkem korraga. Arvuti süsteemi jõudlus ei sõltu ainult CPU-st, vaid süsteemis tuleb andmeid vahetada protsessori, graafikaprotsessori ja RAM-i vahel. Kõik need tuleb optimeerida, et tagada süsteemi üldine optimaalne jõudlus. M1 on loonud integreeritud kiibi, mille protsessor, graafikaprotsessor ja muutmälu on 5 nanomeetrise konstruktsiooni abil väikese jalajäljega ühte pakitud. Selline tihe integreerimine väiksema jalajäljega muudab selle seni kõige tõhusamaks tarbijatele saadaolevaks kiibiks. Vastupidi, Intel on selle jaoks endiselt suurem 14 nm. Express Explained on nüüd Telegramis

Kas M1-l on rohkem?

Nendel süsteemidel on ka sisseehitatud tehisintellekt (AI). AI jäljendab ja loob nendes kiipides inimese ajulaadseid närvivõrke. See on see, mida Apple nimetab Bionic protsessoriteks või neural Processing Units (NPU) tehnilisemalt. M1 NPU muudab selle tulevikuks täielikult valmis, pakides kogu süsteemi optimaalselt ühte kiibi. See on esimene kord arvutite ajaloos, kui tavaprotsessoril on täissüsteem ühel kiibil ja tehisintellekti jaoks mõeldud NPU.

Kas see on tulevikutrend? Kas üha rohkem kiipe integreeritakse ja energiasäästlikud? Kas tehisintellektiga digitaalset ümberkujundamist juhib ka suurettevõtete turundamine kiiruse nimel? Kas energiatõhusus ja süsiniku jalajälg jäävad taas tagaplaanile? Vastuste saamiseks peame ootama ja vaatama.

Apple kasutab esimest korda ARM-toega protsessorit oma populaarseimate Macide toiteks: MacBook Air, 13-tolline MacBook Pro ja Mac Mini

Seekord aga võidujooks Ameerika ja Hiina vahel. Hiina ettevõtetel, nagu Huawei, Bitmain ja Phytium, on oma ARM-il põhinevad integreeritud kiibid. Hiinlased panustavad efektiivsusele madalama hinnaga, samal ajal kui Ameerika ettevõtted kasutavad oma turundusjõudu, et võluda meid uusimate võimalustega.

Kus on India selles kõiges?

Indias on Shakti. IIT Madrase disainitud kiip on ainult protsessoriga kiip, mis kasutab RISC V-d, mis ei ole sama RISC, mida ARM kasutab. Kui Apple M1 on 5 nm, Intel 14 nm, siis Shakti on 22 nm. Nii et Indial on veel pikk tee käia ja võib-olla oleks parem, kui riik keskenduks tarkvarale ja juhiks võistlust, mis on ka riistvararuumis.

Ära jäta vahele Explained | Royal Society avalikustab astrofüüsiku Jocelyn Burnelli portree. Siin on põhjus, miks tema pulsarite avastamine oli märkimisväärne

Jagage Oma Sõpradega: