Apple M1とAppleのMacにおけるコンピューティングの未来の展望

今年の6月、AppleはMacラインアップをAppleシリコンに移行する計画を発表しました。これは2006年からMacのSoCサプライヤーであったIntelを捨てることを意味します。この移行には2年かかるとクパチーノの巨人は述べており、アプリ開発者がエコシステム全体のためにアプリをより良く書き、最適化できる共通のアーキテクチャを確立することになります。約数ヶ月後、昨日の「One More Thing」イベントで、同社はAppleのシリコン（M1）を搭載した最新のMacラインアップを発表しました。ここでは、AppleのカスタムARMベースのM1チップに関するすべての重要な詳細と、今後のMacにおけるコンピューティングの意味について詳しく見ていきます。

AppleのカスタムSoCへの道

AppleのカスタムSoC設計の実力についての背景をお伝えすると、テクノロジーの巨人はこれまでに合計6つのシリーズを持っています。これには以下が含まれます：

i. Aシリーズ: iPhone、iPad、および（特定の）iPodモデル用
ii. Sシリーズ: Apple Watchで使用
iii. Tシリーズ: SMCとTouchIDを管理するためのもので、基本的にはMacコンピュータ用のセキュリティチップ
iv. Wシリーズ: AirPodsとApple Watchで使用される接続チップ
v. Hシリーズ: 音声製品（AirPodsとPowerbeats）で特に使用
vi. Uシリーズ: 新しいiPhoneとApple Watchに見られる超広帯域対応チップ

MシリーズはAppleのSiP（システムインパッケージ）の家族に追加された最新のもので、M1はそのラインアップの中でいくつかのMacコンピュータ用の最初のSoCです。これまで、Appleは「M」という文字を、iPhoneやiPadの統合センサーからデータを収集するために使用されるモーションコプロセッサに指定していました。

Apple M1の仕様と詳細

Apple M1はAppleが設計した最初のARMベースのSoC（システムインパッケージ）です。これはTSMCの5nmノードで構築されており、現在Mac mini、MacBook Air、およびMacBook Pro（13インチ）を駆動しています。文脈を提供すると、AppleのiPhone用の最新プロセッサであるA14もTSMCの5nmノードで構築されています。AppleはM1を5nmプロセスを使用して構築された最初の商業用コンピューターチップであると主張し、驚異的な160億個のトランジスタを搭載していると述べています。

これまで、MacとPCはCPU、I/O、セキュリティ、メモリなど、さまざまな処理および接続ニーズのために多くのチップを搭載していました。しかし、M1を使用することで、Appleはすべての要素を統合し、より効率的で強力なパッケージを提供するためのコンパクトでオールインワンのアプローチを目指しています。これにより、システムがパッケージ内の単一のプールからさまざまな操作に必要なリソースを利用しやすくなり、結果として（インストールされている）マシンからのバランスの取れたパフォーマンスを提供します。

CPU、GPU、およびニューラルエンジン

アーキテクチャ自体について話すと、M1は4つのパフォーマンスコアと4つの高効率コアを組み込んでおり、理論的にはコンピュータ上でバランスの取れたパフォーマンスを提供することを主張しています。CPUに加えて、M1のGPUにもいくつかの有望な仕様があります。Appleによると、8つのコアを搭載し、2.6テラフロップスのスループットを提供することを約束しています。

Appleは、モバイル側で機械学習（ML）パフォーマンスのためのすべての処理リソースを提供するためにニューラルエンジンを使用してきました。M1では、16コアのアーキテクチャを提供し、毎秒11兆の操作を提供することを主張しており、画像処理、音声認識、ビデオ分析などのタスクでの処理を高速化します。

セキュアエンクレーブとISP

3つのコアエンティティに加えて、M1はユーザーデータを保護し、すべてのセキュリティ操作を処理するためのセキュアエンクレーブも組み込んでいます。また、高品質のビデオを提供するための画像信号プロセッサ（ISP）も搭載しており、より良いダイナミックレンジとホワイトバランスを実現します。

Apple M1の仕様と詳細の重要性

さて、少なくとも今のところ、新しく発表されたMacが出るまで、私たちはAppleの主張に従わなければなりません。

テクノロジーの巨人がプロセッサを支えるすべての処理能力に基づいて述べたことは次のとおりです： “M1は最大3.5倍のCPUパフォーマンス、最大6倍のGPUパフォーマンス、最大15倍の機械学習を提供し、すべての前世代のMacよりもバッテリー寿命を最大2倍長くします。”

同社が結論を引き出すために使用したパフォーマンス対電力のグラフ — 最大2倍のCPUパフォーマンス、ピークパフォーマンスはわずか25%の電力で — は、参照スケールの欠如により曖昧に見えます。しかし、すでに述べたように、これらはもちろんAppleが提示した主張に過ぎないため、注意が必要です。なぜなら、どのデバイス/チップセットに対してM1を比較してこれらの数字を抽出したのか明確な区別がされていないため、プロセッサが日常の操作でどのように機能するかを見るまで待つ必要があります。そして、その時にこれらの主張が理論的に成立し、Appleが主張する数字を正当化するかどうかがわかるでしょう。

M1 + Big Sur = パフォーマンスと効率の向上？

AppleのMac用の次のオペレーティングシステムのアップデートであるmacOS Big Surは、今年のWWDC 2020で発表されました。そして、イベントで発表された他のオペレーティングシステム — iOS、iPadOS、watchOSは一般に公開されていますが、macOS Big Surは後のリリースに延期されました。振り返ってみると、これはAppleの意図的な動きのように見え、最新のMacハードウェアがBig Surを最初に実行するデバイスになることを望んでいたようです。

Appleによると、macOS Big SurはApple M1のすべての処理能力を活用するように設計されており、全体的なパフォーマンスの向上とバッテリー寿命の改善を提供します。パフォーマンスの変更と改善に加えて、全く新しいSoCは、以前よりもさらに広範なアプリのコレクションへの扉を開きます。これにより、ユーザーはiPhoneおよびiPadアプリをMacコンピュータ上でネイティブに実行できるようになり、Universalに更新されていない既存のアプリはAppleのRosetta 2テクノロジーを利用する必要があります。初心者の方のために説明すると、Rosettaは古いアプリを新しいハードウェアで実行できるようにするバイナリトランスレーター（ソースコード –> 命令セット）であり、開発者が更新されるまでの間に古いアプリを新しいハードウェアで実行できるようにします。そして、同じものの最新バージョンであるRosetta 2は、macOS Big Surに含まれており、IntelベースのMac用に書かれたアプリを新しいARMベースのM1チップで実行できるようにトランスレートします。

なぜカスタムプロセッサに移行するのか？

これはAppleがMacコンピュータのためにシリコンメーカーを捨てるのは初めてではありません。2005年、同社はIBM（PowerPC G5）からIntel x86に移行し、より良いパフォーマンスを求めました。PowerPCは1991年にApple、IBM、Motorolaによって作られたAIMアライアンスによって作成されました。しかし、速度が不足し、Appleの要件を満たすことができなかったため、同社はそれを手放し、Intelに乗り換えることに決めました。その後、同社はこれまでの数年間、MacコンピュータにIntelのプロセッサを使用してきました — 6月に自社のカスタムシリコンへの移行計画を発表するまで。

カスタムARMベースのSoCへの移行の最大の理由の1つは、ハードウェアに対する制御を強化することのようです。Appleは、ハードウェアからより多くのものを引き出すためにオペレーティングシステムのすべての変更を行うことができますが、内部の潜在能力を活用することを妨げる特定の要素が依然として存在します — 特にプロセッサに関しては。言うまでもなく、これはMac用に開発されたアプリにも当てはまり、開発者が意図する最適化が不足しているため、時には最大限のパフォーマンスを発揮できないことがあります。

独自のカスタムハードウェアに移行することで、Appleはハードウェアとソフトウェアの両方を制御できるようになり、これにより同社はマシンからより多くのものを提供できるようになります。この点でAppleが際立っている良い例は、同社のシリコンで駆動され、オペレーティングシステムがその上で動作するiPhoneとiPadです。

Macコンピュータのコンピューティングの未来の展望

Appleがハードウェアとソフトウェア全体を掌握することで、Appleの意志に反することは非常に少なくなります。SoCに対するサードパーティへの依存がないため、Appleは特定の機能や機能をMacに実装する際に、ハードウェアの制限に縛られることはありません。したがって、彼らはハードウェアを自分たちの要件に合わせて自由に使用でき、実際にそれを最大限に活用することができます。

この実装の最大の応用の1つは、新しいMacがネイティブのiPhoneおよびiPadアプリを実行できる能力であり、これはIntel駆動のマシンでは以前は不可能でした。そして、これらのアプリは現在Universalであるため、ソースコードのトランスレーションはほとんど、またはまったく関与しません。

さらに、Appleがイベント中に提示した内容に基づくと、カスタムM1チップへの移行は、コーダーからクリエイティブプロフェッショナルまでの幅広いユーザーがMacから最高の体験を得ることを可能にします。いくつかの数字を見てみると、AppleはM1チップを搭載した全く新しい13インチMacBook ProがXcodeでコードを最大2.8倍速くビルドでき、Unity Editorで複雑なゲームシーンを最大3.5倍速く設計でき、Create MLでMLタスクを最大11倍速く実行でき、Final Cut Pro Xで複雑な3Dタイトルを最大5.9倍速くレンダリングでき、DaVinci Resolveで8K ProResビデオをフレームを落とさずに再生できると述べています。同様に、新しいMacBook Airでは、Appleがファンのないマシンで4K ProResビデオの再生と編集をサポートしています。しかし、AppleのM1チップに関する主張に従うと、これらの主張はすぐには無視できないものです。

移行の欠点について話すと、カスタムSoCへの移行によってどのような問題や障害が発生するかを言うには早すぎます。古いアプリとの互換性の問題や、移行段階でユーザーの手からコントロールを奪う可能性のある特定の制限、または些細な欠点がいくつかあるかもしれませんが、利点は少なくとも今のところ欠点を上回っているようです。

Apple M1を搭載したMac

これまでに、Mac mini、MacBook Air、MacBook Proの3つの新しいMacが全く新しいARMベースのM1チップを搭載しており、iMac、iMac Pro、Mac Proはまだ移行を待っています。Mac miniは699ドル（84,900円）から、MacBook AirとMacBook Pro（13インチ）はそれぞれ999ドル（92,900円）と1299ドル（122,900円）で販売されています。

数字が示唆する内容に基づいて（そしてそれが全体的なパフォーマンスと効率の改善に繋がる場合）、Appleのデスクトップが今後数ヶ月または数年のうちにM1に切り替わることが期待されます。Appleはすでに、今後2年間ですべてのMacをIntelから自社のプロセッサに移行することを期待していると述べています。