機能とパフォーマンスの詳細

2024 年 5 月初旬、Apple は新しい M4 プロセッサを発表しました。これは、MacBook や MacBook Air ではなく、最新の iPad Pro でデビューします。発売時にはこのチップについてあまり知られていませんでしたが、さらに深く掘り下げて徹底的に調査した結果、調査結果を共有する準備が整いました。Apple の最新チップに興味がある方は、Apple M4 プロセッサについて知っておくべきことを次に示します。

Apple M4プロセッサとは何ですか?

Apple M4 プロセッサは同社の最新のトップライン チップであり、前世代のシリコンに比べてパフォーマンスが大幅に向上しています。このチップには 2 つのバージョンがあります。トップライン バージョンは 10 個のコアを誇り、もう 1 つは 9 個のコアを備えています。いずれにしても、どちらも M3 の 8 個のコア構成よりもアップグレードされています。

この新しいセットアップには、改良された分岐予測、パフォーマンス コア用のより幅広いデコードおよび実行エンジン、効率コア用のより深い実行エンジンなどの次世代コア機能が含まれています。どちらのコア タイプも、強化された次世代機械学習 (ML) アクセラレータを備えており、Apple が生成 AI 競争で遅れを取らないようにするのに役立つはずです。

コア数は異なりますが、9 コアと 10 コアのバリエーションはクロック速度が 4.4 GHz に向上しており、TSMC の第 2 世代 3nm プロセス ノードを使用して構築されています。

仕様を詳しく調べると、9 コア CPU バリアントには 3 つのパフォーマンス コアと 6 つの効率コアが搭載され、256 GB または 512 GB のストレージと 8 GB の RAM が用意されていることがわかります。これは、より多くの RAM が必要で、大規模なストレージは必要ないユーザーにとっては制限となる可能性があります。一方、10 コア バリアントには、6 つの効率コアと 4 つのパフォーマンス コア、1 TB のストレージ、16 GB の RAM が用意されています。理論上は、より柔軟性の高いチップです。

M4 のマイクロアーキテクチャは大幅に改善されました。 CPU パフォーマンスの重要な側面である分岐予測が、両方のコア タイプで強化されました。 分岐予測の改善により、予測ミスによって引き起こされるパフォーマンスの低下が軽減され、全体的なパフォーマンスの向上につながります。 さらに、パフォーマンス コアは、より広範なデコードおよび実行エンジンを備えており、サイクルごとにより多くの命令を実行できるため、命令レベルの並列性が向上します。

一方、効率コアにはより深い実行エンジンがあり、クロック速度が速くなる可能性があります。つまり、より多くのクロック サイクルが発生し、各サイクルで処理される作業のチャンクが小さくなるため、パフォーマンスが向上します。

M4 の際立った特徴は、CPU に直接統合された強化された次世代 ML アクセラレータです。これらのアクセラレータはスケーラブル マトリックス拡張 (SME2) をサポートし、ハードウェアで効率的なマトリックス乗算を可能にします。この進歩は、科学シミュレーション、コンピューター ビジョン、機械学習タスクに特に有益です。Arm v9.4 アーキテクチャの一部である SME2 の組み込みは、Apple にとって大きな飛躍を意味します。パフォーマンス コアと効率コアの両方にこれらの ML アクセラレータが搭載され、パフォーマンスを低下させることなくコア間でシームレスなジョブ切り替えが保証されます。

M4 の 10 コア GPU は M3 のアーキテクチャに基づいて構築されており、ダイナミック キャッシュ、ハードウェア アクセラレーションによるレイ トレーシング、メッシュ シェーディングが導入されています。 以前は M3 に搭載されていたこれらの機能が iPad でも利用できるようになり、グラフィックス パフォーマンスの向上が期待できます。

では、これらすべての改善はどのように反映されるのでしょうか? Geekbench 6 のスコアでは、M4 がシングルスレッドおよびマルチスレッドのタスクで前世代機よりも優れていることが明らかになっています。9 コアおよび 10 コア バージョンのシングルスレッド スコアは、M3、M2、および M1 を上回っています。10 コア バージョンは、マルチスレッド タスクで 9 コア バリアントおよび前世代機よりも優れています。

興味深いことに、シングルスレッド スコアをクロック速度で正規化すると、M1、M2、M3 は同様のパフォーマンス レベルを示します。ただし、M4 は大幅な飛躍を示しており、クロック速度の向上を超えてマイクロアーキテクチャが大幅に改善されていることを示しています。

Qualcomm の Snapdragon X Plus および X Elite と比較すると、M4 は優位に立っています。10 個の高性能コアを備えた Snapdragon X Plus は、M4 の 9 コア バージョンをわずかに上回っています。ただし、M4 の 10 コア バージョンは、Snapdragon X Elite と競合しています。真のテストは、これらのプロセッサが実際のデバイスで利用可能になり、包括的な電力効率の比較が可能になったときに行われます。

今後は、M4 Pro や M4 Max など、より多くのコアとより高いパフォーマンスを備えたさまざまな M4 バリアントが登場することが予想されます。さらに、M4 アーキテクチャは、おそらく A18 SoC として将来の iPhone モデルに採用され、Apple のモバイル デバイスに Arm v9 機能をもたらす可能性があります。

M4 プロセッサは Apple のチップ テクノロジーの大幅な進歩を表しており、パフォーマンスの向上、ML 機能の強化、および堅牢なグラフィック サポートを提供します。 アップグレードを検討している場合でも、単に最新技術に興味がある場合でも、M4 はプロセッサーの世界で注目に値する開発です。