Když Apple představil první vlastní počítačový čip M1, byla to revoluce hlavně v oblasti výkonu a spotřeby. Návrh architektury byl od začátku připraven na snadné škálování a tak jsme se později dočkali M1 Pro a M1 Max, které posunuly výpočetní výkon až na dvojnásobnou, respektive čtyřnásobnou úroveň a přidaly i nové akcelerační funkce pro enkódování videa.
Nyní Apple představil čip, který je doposud to nejvýkonnější, co lze od Applu koupit a to v rámci malého Mac Studia. Pojďme se ale blíže podívat na to, co je vlastně M1 Ultra zač.
Dva Maxy v jednom čipu
Apple při prezentaci odhalil, že M1 Max měl celou dobu jedno tajemství – ve spodní části čipu s 57 miliardy tranzistorů se totiž nachází speciální rozhraní pro spojení více čipů, které označuje jako „UltraFusion“. Jde tak o čiplet, ale v tomto případě se Apple pochlubil rekordní propustností mezi dvěma Maxy – 2,5 TB/s.
M1 Ultra jsou tak dva navzájem spojené čipy M1 Max, díky čemuž je celkový počet tranzistorů neuvěřitelných 114 miliard. Samostatně v rámci jednoho křemíku by takový čip nebylo možné vyrobit, respektive v současných podmínkách by to bylo krajně neefektivní a drahé. Apple toto omezení obešel právě spojením avšak takovým způsobem, aby programátoři a aplikace neměli problém s kompatibilitou.
Čip se tak tváří jako jeden a tomu odpovídá i automatické škálování výkonu. Výroba přitom stále probíhá pomocí 5nm technologie u TSMC.
Apple M1 Ultra má celkově 20 procesorových jader, přičemž 16 z nich jsou výkonná jádra a 4 jádra jsou úsporná. Integrovaná grafika Applu narostla na 64 jader a 8 192 exekučních jednotek, takže zvládne najednou zpracovat 196 608 vláken. Hrubý výpočetní výkon je masivních 21 TFLOPS, v oblasti zpracování obrazu zvládá 660 GT/s a 330 GP/s. Pro srovnání – GeForce RTX 3090 zvládá pouze 556 GT/s a 190 GP/s.
Počet jader neural enginu pro zpracování úloh pro strojové učení se rovněž zdvojnásobil na 32 s výkonem 22 TOPS a úměrně narostl i počet dekodérů (2×) a enkodérů (4×) pro pro H.264, HEVC, ProRes a ProRes Raw.
Apple zjednodušeně uvedl, že M1 Ultra je 8× výkonnější než základní M1, který je například v MacBoocích Air.
Specifikace procesorů Apple Ax/Mx
CPU |
Výroba |
Tranzistory |
Jádra |
Frekvence |
Cache |
GPU |
Neural Engine |
A11
|
10 nm |
4,3 mld |
6 |
1,19–2,39 GHz |
8 MB (L2) |
3 jádra, 409,3 GFLOPS |
2 jádra, 600 GOPS |
A12
|
7 nm |
6,9 mld |
6 |
1,59–2,49 GHz |
8 MB (L2) |
4 jádra, 576 GFLOPS |
8 jader, 5 TOPS |
A12X
|
7 nm |
10 mld |
8 |
1,59–2,49 GHz |
8 MB (L2) |
6/8 jader,
1 350,7 GFLOPS |
8 jader, 5 TOPS |
A13
|
7 nm |
8,5 mld |
6 |
1,8–2,65 GHz |
8 MB (L2) |
4 jádra, 691 GFLOPS |
8 jader, 5,5 TOPS |
A14
|
5 nm |
11 mld |
6 |
1,8–3,1 GHz |
12 MB (L2) |
4 jádra, 998,4 GFLOPS |
16 jader, 11 TOPS |
A15
|
5 nm |
15 mld |
6 |
1,8–3,2 GHz |
24 MB (L2) |
4/5 jader,
1,5 TFLOPS |
16 jader, 15,8 TOPS |
M1
|
5 nm |
16 mld |
8 |
?-3,2 GHz |
16 MB (L2) |
7/8 jader, 2,6 TFLOPS |
16 jader, 11 TOPS |
M1 Pro
|
5 nm |
33,7 mld |
8, 10 |
2-3,2 GHz |
SLC 24 MB |
14/16 jader,
5,2 TFLOPS |
16 jader, 11 TOPS |
M1 Max
|
5 nm |
57 mld |
10 |
2-3,2 GHz |
SLC 48 MB |
24/32 jader,
10,4 TFLOPS |
16 jader, 11 TOPS |
M1 Ultra
|
5 nm |
114 mld |
20 |
? GHz |
SLC 96 MB |
48/64 jader,
20,1 TFLOPS |
32 jader, 22 TOPS |
Velká a extrémně rychlá paměť
Apple posunul schopnosti čipu i v oblasti operační paměti, která je přímo součástí čipu stejně jako u ostatních verzí M1. Apple díky této konstrukci získává velký náskok oproti jakékoli konkurenci, protože propustnosti jsou nesrovnatelně vyšší i proti nejvýkonnějším desktopovým řešením od AMD a Intelu. Zatímco u M1 je propustnost pamětí LPDDR5-6400 vysokých 68 GB/s, s M1 Pro už vyskočila na 200 GB/s a u M1 Max na 400 GB/s. V případě M1 Ultra už je to masivních 800 GB/s. O takové propusti operační paměti si může zdát i většina nejvýkonnější serverových řešení, kde jsou ceny o řády výše.
M1 Max měl sice limit kapacity této paměti na 64 GB, M1 Ultra už má dvojnásobek – 128 GB. Jedná se přitom o unifikovanou sdílenou paměť i se zmíněnou integrovanou grafikou, což z ní dělá bezkonkurenční řešení, které v profesionálních drahých modelech nenabízí Nvidie ani AMD a to ani pro superpočítače.
Porovnání spotřeby a výkonu
Už z pohledu parametrů je jasné, že jde o výkonnostního obra, avšak Apple rovněž uvádí, že je velmi efektivní, čemuž nelze nevěřit – to se prokázalo už s předchozími čipy série M1.
Apple uvedl několik srovnání výkonu a spotřeby, byť je nutné je brát s nadhledem, rozdíly oproti konkurenci jsou obrovské a rozhodně nic malého, co by se dalo dohnat za jednu či dvě generace.
Dle prezentace je výkon procesoru M1 Ultra téměř dvojnásobný oproti 16jádrovému Intel Xeon ve stávajícím Macu Pro a dokonce o 60 % větší, než nabízí 28jádrový Intel Xeon, tedy nejvýkonnější procesor x86 v nabídce Applu.
Z pohledu graficého výkonu je to ještě větší skok. Apple uvádí, že zatímco výkon je podobný jako u GeForce RTX 3090, spotřeba je o 200 W nižší.
A co Mac Pro? Na to si ještě počkáme
Procesor M1 Ultra bude zatím k dispozici pouze v Mac Studiu, kde bude možné objednat 64GB a 128GB verzi, ale i levnější M1 Max.
Apple ale prozradil, že se něco chystá i v případě velkého Macu Pro, avšak na to si prý máme ještě počkat. Je jasné, že v případě velkého desktopu může Apple ještě dále posunout a škálovat výkon. Vzhledem k tomu, že M1 Ultra s 114 miliardy tranzistorů dokázal dostat do malé krabičky Mac Studia (konstrukčně jde o minipočítač v krabičce), u klasické skříně si lze představit, že Apple může takových procesorů spojit třeba i čtyři, tedy taková forma M1 Ultra na druhou.
Už to ale nejspíše nepůjde jednoduše, protože čipy M1 Max mají jen jedno rozhraní, takže jdou spojit pouze dva. Je tak možné, že se škálováním do všech směrů (rozhraní UltraFusion například na všech čtyřech stranách čipu), si Apple počká třeba s další generací v podobě M2, která už dostane i pokročilejší výrobní proces pomocí 4nm nebo 3nm technologie u TSMC.
Bolehlav z Apple a jeho čipů však nemá pouze AMD a Intel v oblasti procesoru, ale například i Nvidia. Zatímco Nvidia si nechává za specializované profesionální karty s odemčeným výkonem s přesností FP64 a velkou pamětí nechá pořádně zaplatit, Apple konkurenční řešení nabízí za několikanásobně nižší cenu, za kterou zákazník dostane i celý počítač. V profesionální oblasti to tak bude mít stále těžší i Nvidia, hlavně v poměru ceny, výkonu a spotřeby.
Představení procesoru M1 Ultra s českými titulky