2022. 7. 19. 오후 5:50:02
자체 칩 힘 키우는 AWS, 파트너 'Arm' 서버 경쟁력도 강화되나 – 바이라인네트워크
출처: 바이라인네트워크 ( 한국 / 한국어 )
애플 M1
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1. 개요
M1은 애플이 자체 설계한 시스템 온 칩(SoC)으로, 2020년에 처음 출시되었다. CPU, GPU, 뉴럴 엔진, 메모리 등을 통합하여 전력 효율성을 높이고 성능을 향상시킨 것이 특징이다. M1은 8코어 CPU(고성능 코어 4개, 저전력 코어 4개)를 탑재하여 ARM big.LITTLE과 유사한 구조를 가지며, 인텔 x86 CPU용으로 개발된 소프트웨어를 구동하기 위해 로제타 2 기술을 지원한다. M1 Pro, M1 Max, M1 Ultra 등 다양한 종류가 있으며, CPU 및 GPU 코어 수, 메모리 대역폭, 트랜지스터 수 등에서 차이를 보인다. M1 칩은 Mac Mini, MacBook Air, MacBook Pro, iMac, iPad Pro, iPad Air 등에 탑재되었다.
M1 칩은 ARM 빅리틀 기술 및 인텔의 Lakefield 프로세서와 유사한 하이브리드 아키텍처를 사용한다. 고성능 "Firestorm" 코어와 저전력 "Icestorm" 코어를 결합하여, 이전 애플-인텔 아키텍처 기기에서는 불가능했던 전력 사용 최적화를 가능하게 한다.[8] 애플은 에너지 효율적인 코어가 고성능 코어의 10분의 1의 전력을 사용한다고 주장한다.[9]
2. 구조
인텔 맥에서는 인텔 CPU 외에 GPU, 각종 칩셋, Apple T2 칩 등을 개별적으로 탑재했지만, 애플 M1은 A14 Bionic을 기반으로 CPU와 GPU의 코어 수를 늘리고 필요한 기능을 추가하여 하나의 칩으로 통합했다. 이를 통해 처리 능력 향상과 소비 전력 감소를 모두 달성하며, 인텔 맥에 비해 전원 관리 최적화가 용이해졌다.
2. 1. CPU
M1은 4개의 고성능 '파이어스톰(Firestorm)' 코어와 4개의 저전력 '아이스스톰(Icestorm)' 코어를 가지고 있어, ARM 빅리틀 및 인텔 레이크필드 프로세서와 비슷한 구성을 제공한다.[73] 이러한 구성은 애플-인텔 아키텍처 기기에서는 불가능했던 전력 사용 최적화를 가능하게 한다. 애플은 저전력 코어들이 고성능 코어 전력의 1/10을 사용한다고 주장한다. 고성능 코어는 192KB의 명령 캐시와 128KB의 데이터 캐시를 갖추고 있으며, 12MB의 L2 캐시를 공유한다. 반면 저전력 코어는 128KB 명령 캐시, 64KB 데이터 캐시, 4MB L2 캐시를 공유한다. 아이스스톰 "E 클러스터"의 주파수는 0.6–2.064 GHz이며 최대 소비전력은 1.3W이다. 파이어스톰 "P 클러스터"의 주파수는 0.6–3.204 GHz이며 최대 소비전력은 13.8W이다.[74]
M1 Pro 및 M1 Max는 M1과 동일한 설계를 사용하여, 8개의 고성능 코어(M1 Pro의 하위 모델은 6개)와 2개의 저전력 코어를 통해 총 10개(M1 Pro의 하위 모델은 8개)의 코어를 제공한다.[11] M1 Ultra는 2개의 M1 Max 칩을 UltraFusion 인터커넥트로 연결하여 총 20개의 CPU 코어를 제공한다.
로제타 2 동적 바이너리 변환 기술을 통해 M1 칩이 장착된 제품들은 인텔 x86 CPU용으로 개발된 소프트웨어를 구동할 수 있다.
2. 2. GPU
M1은 애플이 설계한[13] 8코어(일부 기본 모델은 7코어) 그래픽 처리 장치(GPU)를 통합하고 있다. 각 GPU 코어는 16개의 실행 유닛(EU)으로 나뉘며, 각 EU는 8개의 산술 논리 유닛(ALU)을 포함한다. M1 GPU는 총 128개의 EU와 1024개의 ALU를 포함하며,[14] 애플은 최대 24,576개의 스레드를 동시에 실행할 수 있으며, 최대 부동 소수점(FP32) 성능은 2.6 테라플롭스(TFLOPs)라고 말한다.[8][15]
M1 Pro는 16코어(일부 기본 모델은 14코어) GPU를 통합하고, M1 Max는 32코어(일부 기본 모델은 24코어) GPU를 통합한다. M1 Max GPU는 총 512개의 실행 유닛 또는 4096개의 ALU를 포함하며, 최대 부동 소수점(FP32) 성능은 10.4 테라플롭스(TFLOPs)이다.
M1 Ultra는 최대 8192개의 ALU와 21 TFLOPS의 FP32 성능을 가진 48코어 또는 64코어 GPU를 탑재하고 있다.
2. 3. 메모리
M1은 SiP 디자인으로, 4266 MT/s LPDDR4X SDRAM[75]을 사용하며 모든 프로세서 부품이 공유하는 통합 메모리 구성을 따른다. SoC와 RAM 칩은 함께 실장된다. 8GB 및 16GB 구성을 이용할 수 있다.
M1 Pro는 256비트 LPDDR5 SDRAM을, M1 Max는 512비트 LPDDR5 SDRAM 메모리를 탑재했다. M1 SoC는 70GB/s의 메모리 대역폭을, M1 Pro는 200GB/s, M1 Max는 400GB/s의 대역폭을 가진다. M1 Pro는 16GB 및 32GB 메모리 구성으로, M1 Max는 32GB 및 64GB 구성으로 제공된다.
M1 Ultra는 64GB 또는 128GB 구성에서 800GB/s 대역폭의 1024비트(1킬로비트) 메모리 버스를 위해 M1 Max의 사양을 두 배로 늘렸다.
| 모델 | RAM (-MT/s) | 폭 | 데이터 전송률 |
|---|---|---|---|
| M1 | LPDDR4X-4266 | 128 비트 | 68.3 GB/s |
| M1 Pro | LPDDR5-6400 | 256 비트 | 204.8 GB/s |
| M1 Max | 512 비트 | 409.6 GB/s | |
| M1 Ultra | 1024 비트 | 819.2 GB/s |
2. 4. 기타 기능
M1은 애플이 설계한 8코어(일부 모델은 7코어) 그래픽 처리 장치(GPU)를 통합하고 있으며, 16코어 뉴럴 엔진은 초당 11조 개의 명령을 실행할 수 있는 전용 신경망 하드웨어이다. 다른 부품들로는 이미지 신호 프로세서(ISP), NVMe 스토리지, 썬더볼트 4 컨트롤러, 시큐어 인클레이브(Secure Enclave)가 포함된다.[8] M1은 인텔 기반 Mac에 존재했던 애플 T2 칩의 모든 기능을 계승하고 통합했다. M1은 주 컴퓨터가 중단된 저전력 모드에 있더라도 bridgeOS 및 sepOS를 활성 상태로 유지하여 Touch ID, FileVault, macOS 키체인, UEFI 펌웨어 암호에 대한 키를 포함한 암호화 키를 처리하고 저장한다. 또한 이 칩은 해당 기기의 고유 ID(UID) 및 그룹 ID(GID)를 저장한다.M1 Pro, Max 및 Ultra는 썬더볼트 4를 지원한다. M1은 HEVC 및 H.264에 대한 비디오 코덱 인코딩을 지원하며, HEVC, H.264 및 ProRes에 대한 디코딩을 지원한다.[18] M1 Pro, M1 Max 및 M1 Ultra에는 하드웨어 가속 H.264, HEVC, ProRes 및 ProRes RAW를 갖춘 미디어 엔진이 있다. 이 미디어 엔진에는 비디오 디코딩 엔진(M1 Ultra에는 2개), 비디오 인코딩 엔진(M1 Max에는 2개, M1 Ultra에는 4개) 및 ProRes 인코딩 및 디코딩 엔진(M1 Max에도 2개, M1 Ultra에도 4개)이 포함되어 있다.[19][20]
M1 Max는 16인치 맥북 프로에서 집약적인 작업에 대한 고전력 모드를 지원한다.[21] M1 Pro는 썬더볼트를 통해 60Hz에서 2개의 6K 디스플레이를 지원하는 반면, M1 Max는 썬더볼트를 통해 세 번째 6K 디스플레이와 HDMI 2.0을 통해 4K 모니터를 지원한다.[17] M1 Ultra 프로세서는 기본적으로 2개의 M1 Max 프로세서가 병렬로 작동하므로 M1 Max 프로세서의 모든 매개변수가 두 배가 된다. 이들은 단일 패키지 안에 있으며(Socket AM4 AMD 라이젠 프로세서보다 크다) macOS에서 하나의 프로세서로 인식된다.[22]
3. 종류
(P+E)*
EU
ALU
(GB/s)