Apple opět posunul výkon, který mohou nabídnout jeho vlastní procesory ARM, do nové kategorie. Po procesoru Apple M1 a jeho výkonnějších verzích M1 Pro a M1 Max firma uvádí ještě výkonnější model. Novinka označená M1 Ultra je prvním z těchto čipů, který je čistě desktopový. I když to přesněji řečeno není jeden čip.
Mimo jiné díky informacím, které se o procesorech M1 Max a Pro dozvěděli vývojáři Linuxu při psaní podpory pro tento hardware, a také z kódu MacOS se už chvíli vědělo, že křemík použitý v těchto CPU zřejmě umožňuje spřažení dvou čipů. Přesně to teď také Apple udělal. Procesor M1 Ultra není totiž tentokrát úplně nový návrh čipu, ale čipletový slepenec, kde se dva křemíky z M1 Max spojují dohromady.
Výsledkem je procesor, jenž obsahuje 20 jader ARM se stejnou architekturou, jakou má M1 a M1 Pro/Max, tedy 16 velkých Firestorm a čtyři malá/efektivní jádra Icestorm. Nejde ale o jen tak obyčejný slepenec.
Čipletové propojení s křemíkovým můstkem
Oba čipy spolu nekomunikují přes desku nebo substrát (jako čipletové Ryzeny). Apple je propojil vysokorychlostní spojkou vedoucí přes křemíkový můstek, pravděpodobně je to technologie Elevated Fanout Bridge (EFB) od TSMC, což je něco podobného jako Intel EMIB.
Apple sice hovoří o tom, že je použitý křemíkový interposer, ovšem to asi není přesné, protože takto se označuje 2,5D pozdro, kdy na křemíkovém „mostu“ leží celá plocha propojených čipletů (přitom jeden zde má plochu 432 mm²). To zde neplatí, propojené je asi jen malá plocha při okraji čipů. Použití takovýchto křemíkových můstků je levnější (ale vývojově novější a pokročilejší) alternativou.
Díky tomuto propojení se může procesor tvářit jako jedno monolitické CPU. To je sice případ i u Ryzenů 3000/5000, které přímo přes křemík propojené nejsou, ale v případě Apple M1 Ultra se jako jedna jednotka tváří i integrované GPU, které je spojeno ze dvou polovin. A to už novinka je. Čipletová GPU, která by se chovala jako jedno, se od AMD teprve chystají (podle neoficiálních zvěstí) v generaci Radeon 7000.
U Apple M1 Ultra propojení přes křemíkový můstek dovolilo velmi vysokou rychlost, propustnost mezi oběma čipy je údajně 2,5 TB/s. Je asi možné, že to znamená 1,25 TB/s jedním a 1,25 TB/s druhým směrem (firmy často uvádějí součet obou směrů), ale potvrzené to nemáme. Mezi oběma křemíky je údajně přes můstek vedeno přes 10 000 vodičů.
Ilustrace procesoru Apple M1 Ultra s pamětí LPDDR5 (Zdroj: Apple)K mání od 3999 $ v novém desktopu
Tento procesor bude Apple nabízet v nové řadě počítačů nazvané Max Studio. Jde o desktop trochu připomínající Mac Mini, ale o dost větší (rozměry jsou 19,7 × 19,7 × 9,5 cm). Krabička má šest portů Thuderbolt 4 (nebo čtyři a dvě USB-C v levnější verzi s procesorem M1 Max), 10Gb/s Ethernet a jeden obrazový výstup HDMI. Bohužel jsou vyvedené jen dva standardní porty USB-A (10Gb/s). Ale je přítomen slot pro kartu SD-XC podporující UHS-II a 3,5mm výstup pro sluchátka nebo aktivní stereo reproduktory. Žádný jiný audio výstup není, je tedy třeba použít HDMI nebo Thunderbolt).
Počítač je aktivně chlazený, zdá se, že uvnitř je chladič typu blower se dvěma radiálními ventilátory (podle české prezentace na webu firmy „převratný chladící systém“), které vyfukují vzduch ven, nasávání probíhá spodní stranou.
Apple Mac Studio (Zdroj: Apple)Stroj může mít až 8TB SSD, ale ve specifikacích není nic o tom, zda se dá vyměnit nebo upgradovat. Apple v noteboocích a Mac Mini používá SSD, která jsou napevno integrovaná, což je dost nešťastné, protože pokud se opotřebují přepisy, nemáte jak je vyměnit. Výměny by měly být možní v autorizovaném servisu, ale vzhledem k potřebě odpájení a připájení čipů nejspíš budete platit de facto za SSD, CPU+RAM a celou novou desku.
Aktualizováno (19. 3. 2022): SSD nakonec vyměnitelné je, počítač má uvnitř dva sloty. Ovšem nelze instalovat standardní NMVe SSD, provedení a technologie úložišť jsou proprietární. Přístup ke slotům vyžaduje rozebrání a dle Apple nejsou považovány za uživatelsky přístupné, takže výměna může porušit záruku. Výměna nebo upgrade SSD tak možná bude hlavně něco, co budou provádět značkové servisy (a tedy bude asi poměrně drahá).
Obecně se nezdá, že by Mac Studio mělo uvnitř nějaké možnosti pro rozšíření pro disky nebo adaptéry, všechno navíc se podobně jako u „odpadkového koše“ připojuje jen kabely Thunderbolt.
Apple Mac Studio (Zdroj: Apple)Mimochodem, Apple Mac Studio s procesorem M1 Ultra u nás začíná na ceně 117 tisíc (americká cena 3999 $), což je za model s 20 jádry CPU, ale s grafikou osekanou jen na 48 jader (6144 shaderů, tj. 75 %), 64GB pamětí RAM a 1TB SSD. M1 Ultra s plně aktivním GPU, 128GB RAM nebo větší SSD (až 8 TB) jsou až za další příplatky.
Apple Mac Studio (Zdroj: Apple)Specifikace
Jak už bylo řečeno, procesor M1 Ultra má ve své plné konfiguraci 20 jader (16+4). Celkově platí, že tím, jak jde o kombinaci dvou M1 Max, je prakticky ve všem zdvojený. To znamená, že GPU má 64 „jader“, což by mělo znamenat 8192 shaderů. Určitě ale budou prodávané také verze, kde bude část jednotek GPU a případně část jader CPU vypnutá. Akcelerátor AI má 32 jader.
Také paměťový řadič je zdvojený, což znamená, že procesor má řadiče pamětí LPDDR5 odpovídající šířkou 2×512 bitům. Na CPU šílené číslo (u DDR4 by to bylo 16 kanálů), ale zde tato šířka samozřejmě má hlavně obsloužit integrovanou grafiku. Propustnost pamětí by celkově měla být 800 GB/s. Po stránce kapacity to zas tak slavné není. Maximální nabízená kapacita bude 128 GB. To je hodně na stolní PC, ale pro uživatele pracovních stanic (nebo Google Chrome :) to už asi ne vždy bude ideální. Paměť je napevno osazená na pouzdru procesoru, takže nebude možné ji vyměnit ani zvětšit.
Apple ve své marketingové prezentace uvádí různé (ovšem dost vágní) údaje o výkonu, ale tradičně mlčí o velké části specifikací. Neznáme tedy oficiálně frekvence, ani TDP procesoru, respektive SoC. Podle záznamu v databázi Geekbench by snad takt CPU mohl být stejný jako u M1 Max a Pro, tedy 3,2 GHz pro jednojádrové zátěže. U ostatních čipů řady M1 může být takt o něco nižší při použití všech jader, ale zda je tomu tak i zde, nevíme. Frekvenci GPU neznáme – u M1 Max je 1296 MHz, zde by teoreticky mohla být také stejná. Nebo také ne. Teoretický výkon GPU je prý 21 TFLOPS.
Nástřely výkonu
Údaje v databázi Geekbench uvádějí, že jednovláknový výkon ve verzi benchrmarku 5.4.4 na MacOS je prakticky stejný jako u M1 Max (1793 bodů), zde se tedy nekonají další překvapení. A už neplatí, že by Apple byl špičkou, protože Intel mezitím s procesory Alder Lake posunul laťku o dost výš, Core i9-12900K už mívá výkon blízko 2000 bodům a v některých konfiguracích i výš. A to na platformě Windows, kde Geekbench mívá horší skóre (na stejném hardwaru).
Apple M1 Ultra v databázi Geekbench (Zdroj: Geekbench)Mnohovláknově je ale samozřejmě M1 Ultra o dost dál než jeho nižší bratříčci, v Geekbench 5.4.4 má 24 055 bodů, pokud tedy záznam v databízi je relevantní (zatím to berte s rezervou). Toto skóre by byl skoro dvojnásobek výkonu M1 Max. Pro ilustraci, podle AnandTechu má Core i9-12900K mnohovláknové skóre asi 18 500 bodů a Ryzen 9 5950X vychází kolem 15 750.
Apple ukazuje graf, podle kterého má M1 Ultra při spotřebě 60 W výkon o 90 % vyšší než Core i9-12900K seškrcené na stejnou spotřebu. Nemyslíme si nicméně, že 60 W je přímo TDP procesoru M1 Ultra, jeho jádra CPU při maximální zátěži nejspíš budou schopná spotřebovat i víc, protože již 4+4jádro M1 je schopné spotřebovat v zátěžích CPU až cca 20 W. Je možné, že 60 W je spíš nějaká typická, ale ne maximální spotřeba jader CPU.
Podobně vágně vypadá graf, kde má být ukázán výkon GPU. To má údajně dosahovat výkonu až jako Nvidia GeForce RTX 3090, ale prý se spotřebou o 200 W nižší. To by indikovalo, že grafika v Apple M1 Ultra může mít spotřebu až 150 W, nicméně podle grafu Apple tvrdí spíš nějakých 110 až 120 W. Opět to ale asi může být spíš cosi jako typická, ne maximální spotřeba. Mimochodem, ono Mac Studio má dle specifikací maximální příkon 370 W, což je ale asi dle výkonu zdroje a má značnou rezervu pro periférie připojené přes Thunderbolt a tak podobně.
Benchmarky přímo od Applu je asi třeba brát s rezervou, protože si do nich zřejmě firma dala to, co vycházelo nejlépe. Energetická efektivita procesoru i GPU je ale každopádně lepší než u konkurence od AMD/Intelu a AMD/Nvidie, což je i zákonité vzhledem k tomu, že čip Applu je jako jediný 5nm.
Vedle toho také Apple má výhodu toho, že kvůli svému obchodnímu modelu může dovolit o dost vyšší výrobní náklady, kdy procesor plus GPU používají dva 432 mm² křemíky a také dražší paměti LPDDR5, kdežto levnější GDDR6/6X logicky má vyšší spotřebu. Apple používá hodně velký počet výpočetních jednotek běžících na nízkém taktu, což pomáhá energetické efektivitě, ale za což se platí plochou čipu. Naopak grafiky GeForce a Radeon si tak velké počty tranzistorů dovolit nemohou, a proto musí výkon dohnat použitím výrazně vyšších frekvencí, což spotřebu o dost zhoršuje. Ne úplně nepodobně to asi platí i u jader CPU.
Galerie: Apple M1 Ultra
Zdroj: AnandTech
ČLÁNKY DO MAILU