Minulý týden Apple odhalil druhou generaci svého procesoru pro počítače Mac, Apple Silicon M2. V porovnání s tím, jaké vlny budil předchůdce M1, ale teď byl slibovaný nárůst výkonu poměrně malý. Vypadá to, že ač mají jádra Avalanche nové jméno, zřejmě architektura nemá vyšší IPC než předchozí jádro Firestorm v M1. Unikly totiž první testy výkonu M2 a všechno zlepšení je patrně jen díky frekvenci, která šla nahoru skoro o 10 %.
Apple M2 má jádra CPU převzatá z telefonního procesoru A15. Apple je nazval Avalanche a Blizzard (zatímco v M1 a A14 byla jádra Firestorm a Icestorm). Malé jádro Blizzard by podle analýz mělo být skutečně nové a mít vylepšený výkon. Avalanche má asi nějaké úpravy a funkční změny, ale jeho výkon není o moc vyšší než u Firestormu. V telefonním procesoru A15 sice ukazovalo zlepšení efektivity a rychlosti, ale možná to bylo jinými změnami v čipu, jako bylo použití pamětí LPDDR5 a větší systémová cache.
Více: Nová generace procesorů Apple: A15 s jádrem Avalanche. IPC téměř stejné, zasekl se vývoj?
První benchmarky M2, které sice také má nové paměti s vyšší propustností, ale SLC se u něj zřejmě nezvětšila, totiž vedou spíš k závěru, že Avalanche prakticky nezlepšilo IPC velkého jádra. A při stejném taktu by mělo téměř stejný výkon.
Jednovláknový výkon M2: Apple vytáhl frekvenci na 3,5 GHz
Podle lepšího ze skóre, která se teď objevila v databázi benchmarku Geekbench 5 (jde o konfiguraci s 16 GB paměti, další výsledek z počítače s jen 8GB pamětí ukazuje horší výkon), by Apple M2 mělo v tomto testu dosahovat jednovláknové skóre 1919 bodů a mnohovláknové skóre 8928 bodů. U čipu M1 bylo skóre s určitými možnými odchylkami 1745 bodů jednovláknově a 7715 mnohovláknově.
Výkon procesoru Apple M2 v Geekbenchi (zdroj: Geekbench Browser)V jednovláknovém výkonu si podle tohoto M2 polepšilo o téměř 10 %. Ovšem Geekbench nám také poprvé prozradilo frekvenci jádra Avalanche v M2, která je podle něj již 3,50 GHz. Proti 3,2GHz jádru Firestorm v M1 je to navýšení taktu o 9,4 %, takže se zdá, že prakticky všechno zlepšení jednovláknového výkonu, které procesor v Geekbenchi 5 ukazuje, je pouze důsledek zvýšení frekvence.
V těchto skóre asi může být zahrnutá určitá chyba, protože výkon Geekbenche bývá kolísavý (ale u verze pro macOS méně než na Windows). Na druhou stranu ani o něco vyšší skóre by nemuselo ukazovat na vyšší IPC, protože něco může udělat i paměť LPDDR5-6400 (M1 má LPDDR4x-4266).
Apple M2 má dle záznamu v GeekBench frekvenci 3,50 GHz (zdroj: Geekbench Browser)Apple tedy v architektuře Avalanche zřejmě nepodnikl takové změny, které by zvyšovaly výkon na 1 MHz. Teoreticky mohl udělat nějaké úpravy, které zvýšily dosažitelnou frekvenci, což také nemusí být nic jednoduchého. Ale 3,5GHz takt by také mohl být výsledkem použití druhé generace 5nm procesu, o kterém Apple hovoří (asi by tedy mohlo jít o technologii N5P). Anebo je možné, že Apple zvýšil napětí, se kterým jádro Avalanche pracuje během jednovláknových úloh. To by však mohlo o něco zvýšit spotřebu. Snad to ukáží nějaké podrobnější testy.
Na novou architekturu s opět vyšším IPC, což si fandové do procesorů zvykli od Applu očekávat, si tedy počkáme minimálně do generace M3. Objevily se sice nějaké drby, podle kterých by výkonnější procesory M2 Pro/Max a M2 Ultra mohly mít místo jádra Avalanche již nové jádro a 3nm proces, ty ale asi nejspíš budou mylné. Podle Dylana Patela z webu SemiAnalysis Apple údajně již provedl tapeout M2 Pro a Max na 5nm procesu a podle všeho budou stále odvozené od A15 – a tedy stejného jádra Avalanche, jaké má nyní odhalená běžná verze Apple M2.
Výkon procesoru Apple M2 v Geekbenchi, jednotlivé subtesty (zdroj: Geekbench Browser)Apple možná nechce nové architektury implementovat na stejném procesu, jaký používala předchozí generace, protože by nemohl využít pokrok v hustotě tranzistorů a plocha čipu by značeně vzrostla (a možná by také mohla růst spotřeba). Nebo Apple počítal najisto s tím, že už pro novou generaci bude včas připravený 3nm proces TSMC. A když se tato technologie opozdila, rozhodl se neportovat novou architekturu zpátky na 5nm proces a prostě do roadmapy přidal „vycpávkový“ refresh předchozí 5nm generace. Tedy něco ve stylu procesorů Intel Kaby Lake v roce 2017 (a letošní Raptor Lake).
Mnohovláknový výkon lepší o 15 %
Mnohovláknový výkon naroste víc než jednovláknový. Vyšší ze dvou skóre v databázi Geekbench představuje zlepšení o 15,3 %, v zátěžích všech vláken tedy bude mít M2 více páry navíc (je to však trošku nižší nárůst než 18 % slibovaných v prezentaci Applu). Je to asi onou novou architekturou malých jader Blizzard, která se v ST skóre nemá jak uplatnit, ale zde se projeví – rychlejší efektivní jádra přidají víc MT výkonu navíc. V mnohovláknovém skóre je asi také větší šance, že se uplatní o 50 % vyšší propustnost pamětí LPDDR5-6400.
Nicméně i toto 15% zlepšení asi odpovídá spíš refreshi než nové generaci procesoru. A je také pravda, že mnohovláknový výkon typicky v čase roste výrazněji než jednovláknový, takže 15 % po dvou letech nemusí být tak moc.
Cinebench R23: o něco lepší zlepšení v jednom vlákně?
O něco lepší jednovláknový nárůst výkonu než Geekbench by mohl vykázat test Cinebench R23, který má nativní ARM verzi pro počítače od Apple. V tomto benchmarku se objevilo skóre o 13,5 % lepší. Nicméně zase nárůst mnohovláknového výkonu je horší, jen o 11,6 %. Zde jde ale jen o jeden výsledek, tak ho zatím asi je dobré brát s větší rezervou.
https://twitter.com/VadimYuryev/status/1537165860489441280
GPU posunulo výkon nejvíc díky více jednotkám
Hlavní zlepšení procesorů M2 je tak nakonec asi proti generaci M1 v integrovaném GPU, kterému Apple na rozdíl od CPU části přidal jádra (z osmi jednotek na deset). Výkon grafiky v Geekbenchi (test nad API Metal, které by mělo být pro Apple ideální) šel nahoru, zdá se, o 36 %. I u grafiky ale hodně dělá navýšení frekvence, takže toto zrychlení je, zdá se, jen produkt více jednotek a vyšší frekvence, jde o stejné procentní navýšení, jaké vykázal teoretický výkon v TFLOPS (nárůst 38,5 % díky 11% zvýšení frekvence a 25% zvýšení počtu výpočetních jednotek), asi se tedy o moc nevylepšila architektura GPU.
Výpočetní výkon grafiky procesoru Apple M2 v Geekbenchi pod API Metal (zdroj: Geekbench Browser)Jednovláknový výkon konkurenceschopný proti Alder Lake
Ač pro někoho může být zklamání, že se Apple pro zvýšení výkonu uchýlil jen ke zvýšení frekvence, použitá architektura měla již v M1 velmi dobrý výkon, takže dalších 10 %, byť jde o relativně menší nárůst, má za výsledek hodně dobrý jednovláknový výkon (minimálně v tomto benchmarku). Skóre přes 1900 bodů konkuruje 7nm procesorům Intel Alder Lake, blíží se i tomu, co testy naměří na Core i9-12900K pod Windows (dle AnandTechu 1937–1969 bodů, skóre kolem 1900 má i7-12700K). Pokud by se ale měřilo pod Linuxem, asi by Intel Applu zase víc utekl, protože platformy Linux a macOS v Geekbenchi skórují o významná procenta lépe.
Mnohovláknové skóre kolem 8900 bodů pak M2 zařazuje zhruba po bok osmijádrových notebookových procesorů x86 jako Intel i9-11980HK (8500 bodů) či AMD Ryzen 9 6900HS (ten má v „pomalejších“ noteboocích 9600 bodů, ovšem v jiných se dostává až k 10 400). U těch asi dost závisí na tom, jak mají nastavené limity spotřeby.
Je to také okolo starších 14nm osmijádrových desktopových procesorů Intel Core i9-9900K či Core i7-10700. Ryzen 5 5600X dosahuje v Geekbenchi 5 pod Windows dle testů AnandTechu asi 8600 bodů a Ryzen 7 5800X asi 10 500. Desktopové Core i9-12900K má pod Windows výkon o 107 % lepší než M2 (přes 18 500 bodů).
Zdroje: Geekbench Browser (1, 2, 3), Real World Tech Forums, AnandTech CPU 2021 Benchmarks (1, 2)
