Flashback: come l’Apple M1 si è evoluto dai chip dell’iPad di Apple

Il primo chipset dedicato di Apple, l’Apple A4, è stato lanciato nel 2010 con l’iPad originale ed è apparso anche nell’iPhone 4 pochi mesi dopo. L’A4 è stato prodotto da Samsung e utilizzava un core CPU Cortex-A8 migliorato soprannominato “Hummingbird”.

Hummingbird è stato sviluppato in collaborazione con Samsung e Intrinsity ed è stato annunciato nel 2009 come il “processore ARM Cortex-A8 più veloce del mondo”. È stato necessario eseguire più assegnazioni affinché il core raggiungesse il suo obiettivo di 1 GHz. Apple ha acquisito Intrinsity pochi mesi dopo aver presentato l’iPad. E due anni prima, ha acquisito PA Semi.

Dopo queste importanti acquisizioni, Apple ha iniziato a lavorare su progetti di chip interni da utilizzare nei suoi prodotti mobili. La storia di oggi inizia nel 2012, dove ci concentreremo sulla serie di chip X migliorata, che ha preceduto l’ammiraglia Apple M1. I chip AX sono utilizzati principalmente negli iPad, ma a volte compaiono anche nelle Apple TV.

L’iPad di seconda generazione ha introdotto l’Apple A5 nel mondo nel 2011. Utilizza ancora componenti standard, un core CPU Cortex-A9 di ARM e una GPU PowerVR SGX543 di Imagination. L’iPad di terza generazione è arrivato un anno dopo con una versione migliorata di quel chip, soprannominata Apple A5X, che ha fatto rotolare la palla.

L’A5X ha raddoppiato i core della GPU (da MP2 a MP4) e ha incorporato anche un nuovo controller di memoria a quattro canali, che ha fornito velocità di trasferimento dati fino a 12,8 GB/s, quasi tre volte la larghezza di banda dell’A5.

I futuri chip AX seguiranno lo stesso piano di gioco: utilizzeranno lo stesso hardware, solo di più. I tablet sono più grandi dei telefoni, il che significa che hanno batterie più grandi e più spazio per la dissipazione del calore, quindi possono gestire chip più potenti.

L’Apple A6 si distingue per la presentazione del primo core CPU dedicato progettato internamente da Apple, chiamato “Swift”. La GPU viene ancora dall’immaginazione. L’A6X è stato un po’ deludente in quanto ha aggiunto solo un core GPU aggiuntivo.

Due anni dopo, apparve l’Apple A8X, il primo della serie ad espandere l’hardware della CPU e della GPU. Ha aggiunto un core Typhoon aggiuntivo, per un totale di tre, mentre ha raddoppiato il numero di core GPU a otto. L’A9X è tornato ad avere la stessa CPU del normale A9, ma quella è stata l’ultima volta – da allora tutti i chip AX avranno CPU più grandi.

Il chipset Apple A10 del 2016 è stato il primo per l’azienda ad adottare la grande architettura LITTLE. Conteneva due grandi nuclei di tornado insieme a due piccoli nuclei di Zephyr. Un anno dopo, l’A10X è arrivato con tre di ciascuno, con il doppio del numero di core GPU.

I piccoli core sono ottimi per l’efficienza, ma averne più di alcuni non aggiunge molte prestazioni. Questo è il motivo per cui il chipset Apple A12X del 2018 ha solo raddoppiato il numero di core CPU grandi (a quattro), utilizzando lo stesso numero di core piccoli (anche quattro). La GPU è stata aggiornata a un design a 7 core e una versione octa-core arriverà nel 2020 con il nome Apple A12Z.

Facciamo un salto nel 2020: dopo anni di utilizzo dei processori Intel, Apple li ha chiamati e ha annunciato il primo lotto di Mac con tecnologia Apple M1. Questa è stata anche una transizione da x86 a ARM, lo stesso insieme di istruzioni ARM che alimentano iPhone e iPad.

E questo non è un caso, l’Apple M1 utilizzava versioni leggermente modificate dei componenti dell’A14 (il chip all’interno dell’iPhone 12 e l’iPad Air di quarta generazione): grandi core Firestorm e piccoli core Icestorm, che sono anche la stessa architettura della GPU .

Ma come abbiamo già visto, il trucco per rendere il chipset più veloce è aggiungere più core. L’M1 ha raddoppiato i grandi core della CPU e la GPU (sebbene abbia introdotto chipset con GPU a 7 core come misura di risparmio sui costi). Come con il 12X, i core della CPU più piccoli sono rimasti così come sono. Ha aiutato il fatto che i design di Apple fossero già al top in termini di prestazioni ed efficienza (TSMC merita parte del merito), quindi l’M1 ha gestito le attività desktop con facilità, anche quando è stato raffreddato passivamente.

Il chipset Apple M2 annunciato all’inizio di questo mese segue lo stesso schema, sebbene questa volta sia basato sul chipset A15 (iPhone 13). L’M1 aveva varianti Pro, Max e Ultra, e sicuramente anche l’M2 lo farà.

Questi usano semplicemente moltiplicatori diversi, ad esempio, l’M1 Pro ha core della CPU del 50% o 100% più grandi rispetto all’M1 di base e raddoppia i core della GPU. Il Pro ha tagliato in due i core più piccoli, ma come già discusso, alcuni sono necessari. Max utilizza la stessa formula della CPU, ma offre da 3 a 4 volte più core della GPU dell’M1 di base. Ultra raddoppia le risorse di CPU e GPU (già costruite da due chip Pro).