Apple представила M6 та M5 Ultra: що змінилося в новому поколінні Apple Silicon

Apple представила одразу два нових процесори для Mac — M6 та M5 Ultra. Один відкриває нове покоління Apple Silicon і вперше переходить на 2-нм техпроцес, другий масштабує архітектуру Apple до чотирьох обчислювальних кристалів, 80 GPU-ядер і 512 ГБ об’єднаної пам’яті. Розбираємося, що насправді змінилося і які характеристики дійсно мають практичне значення.

25 серпня Apple представила одразу два нових процесори для Mac — M6 та M5 Ultra. На перший погляд це досить незвичайна пара: один чіп відкриває вже шосте покоління Apple Silicon, а другий завершує лінійку M5. Але разом вони добре показують, у якому напрямку Apple розвиває власні процесори.

M6 став першим чіпом Apple, виготовленим за 2-нм технологічним процесом. Він отримав нову архітектуру CPU, більше обчислювальних ядер, перероблений GPU та відразу два Neural Engine.

M5 Ultra, у свою чергу, виводить Apple Silicon у зовсім інший клас: до 36 ядер CPU, 80 ядер GPU та 512 ГБ об’єднаної пам’яті з пропускною здатністю 1,2 ТБ/с. Причому тепер усе це побудовано на чотирьох обчислювальних кристалах.

Розберемося, що саме змінилося і які характеристики нових процесорів дійсно мають практичне значення.

Усі відносні показники продуктивності в статті базуються на тестах Apple. Незалежні тести нових систем на момент анонсу ще обмежені.

M6: 2 нм і нова архітектура CPU

M6 став першим серійним процесором Apple, виготовленим за 2-нм технологічним процесом. Сам перехід на нову технологічну норму не гарантує пропорційного зростання швидкості, але дозволяє збільшувати щільність транзисторів і покращувати співвідношення продуктивності та енергоспоживання.

Однак набагато цікавішими є зміни всередині самого процесора.

Замість 10-ядерного процесора в M5 новий M6 отримав 12 ядер, причому Apple змінила принцип їхнього розподілу:

• 2 Super cores;
• 4 ядра Performance;
• 6 ядер Efficiency.

Раніше Apple Silicon використовував звичну комбінацію продуктивних та енергоефективних ядер. Тепер з’явився третій, найпродуктивніший рівень — Super cores.

Super cores призначені для завдань, де особливо важлива максимальна однопотокова продуктивність. Performance cores дозволяють масштабувати обчислювальну потужність під час багатопотокового навантаження, а Efficiency cores беруть на себе менш вимогливі та фонові процеси.

Apple не розкриває всіх деталей нової мікроархітектури, тому судити про відмінності Super cores від попередніх Performance cores лише за назвою не варто. Але сама поява третього типу CPU-ядер — важлива зміна архітектури базового Apple Silicon.

За даними Apple, M6 забезпечує на 20% вищу багатопотокову продуктивність порівняно з M5. Компанія також називає нові Super cores найшвидшими ядрами процесора за однопотоковою продуктивністю, хоча остаточно оцінити такі заяви можна буде після появи незалежних тестів.

У будь-якому разі M6 виглядає не як злегка прискорений M5, а як більш серйозне архітектурне оновлення.

M5 і M6: основні відмінності

Особливо показово, що кількість обчислювальних блоків помітно зросла, тоді як максимальний обсяг пам’яті залишився незмінним. До цього ми ще повернемося.

GPU M6: тепер не тільки графіка

Графічна частина M6 збільшилася з 10 до 12 GPU-ядер, але Apple не обмежилася простим додаванням двох ядер.

Кожне GPU-ядро тепер містить власний Neural Accelerator — спеціалізований обчислювальний блок, здатний прискорювати операції, що використовуються сучасними нейромережами.

За даними Apple, пікова обчислювальна продуктивність GPU в AI-завданнях зросла майже на 30% порівняно з M5 і більш ніж у вісім разів порівняно з першим M1.

Реальна продуктивність залежить від конкретної моделі, її квантування, використовуваного програмного забезпечення та того, які обчислювальні блоки задіює додаток.

Але архітектурний напрямок очевидний: GPU в Apple Silicon тепер проектується одночасно для графічних і AI-обчислень.

Apple також оновила архітектуру шейдерів, Dynamic Caching та апаратне трасування променів. Швидкість обробки геометрії, за даними компанії, зросла на 50% — мова йде саме про цю ділянку графічного конвеєра, а не про 50-відсоткове зростання загальної продуктивності GPU.

Навіщо M6 одразу два Neural Engine

Ще одна незвичайна зміна — Dual 16-core Neural Engine.

У попередніх поколіннях базових Apple Silicon використовувався один 16-ядерний Neural Engine. У M6 таких блоків фактично два, причому системні фреймворки Apple здатні автоматично задіяти їх одночасно.

Компанія заявляє про до двократного збільшення пікової обчислювальної продуктивності Neural Engine порівняно з попередніми поколіннями.

Це один із найцікавіших моментів нового покоління. Apple поступово відходить від підходу, за якого штучний інтелект прискорюється одним окремим NPU. Спеціалізовані можливості тепер розподіляються між різними частинами SoC, а Core ML, Metal та інші програмні інструменти дозволяють використовувати відповідний обчислювальний блок залежно від завдання.

32 ГБ пам’яті — головне обмеження базового M6

На тлі значно посиленої обчислювальної частини є характеристика, яка практично не змінилася.

Максимальний обсяг unified memory, як і раніше, становить 32 ГБ.

Пропускна здатність зросла приблизно на 10% — зі 153 до 170 ГБ/с.

Для переважної більшості завдань, для яких купують базовий Mac, це не проблема. Але під час роботи з великими локальними AI-моделями саме пам’ять досить швидко стає обмежувальним фактором.

Ми детально розглядали це питання в матеріалі «Локальні LLM на Mac: як запустити ШІ на своєму комп’ютері?». У випадку великих мовних моделей недостатньо мати швидкий графічний процесор — сама модель і необхідні для її роботи дані мають насамперед поміститися в доступну пам’ять.

Тому посилений GPU та два Neural Engine не перетворюють базовий M6 на робочу станцію для величезних LLM. Для невеликих і середніх локальних моделей його обчислювальних можливостей має бути більш ніж достатньо, але максимальні 32 ГБ досить швидко встановлюють фізичну межу розміру моделі.

Показово, що представлений одночасно Mac mini з M5 Pro підтримує до 64 ГБ unified memory та пропускну здатність 307 ГБ/с. Тому у важких професійних та AI-завданнях M5 Pro виявляється практичнішим за новіший базовий M6.

M5 Ultra: перший чотирикристальний Apple Silicon

Якщо M6 цікавий новою архітектурою, то M5 Ultra — насамперед тим, наскільки далеко Apple вдалося масштабувати Apple Silicon.

Попередні процесори серії Ultra створювалися шляхом об’єднання двох великих кристалів. З M5 Ultra конструкція стала складнішою.

M5 Max вже є dual-die рішенням. У M5 Ultra два таких процесори об’єднуються за допомогою технології UltraFusion. У результаті виходить єдиний SoC, що фізично складається одразу з чотирьох обчислювальних кристалів.

Це перший quad-die процесор в історії Apple Silicon.

Для зв’язку між кристалами використовується нове покоління UltraFusion із міжкристальною пропускною здатністю понад 4,4 ТБ/с, а щільність з’єднань зросла більш ніж у шість разів.

І саме ця можливість масштабування є, мабуть, головним технічним досягненням M5 Ultra.

M5 Ultra проти M3 Ultra

Кількість GPU-ядер і максимальний обсяг пам’яті формально не змінилися. Але архітектура самих обчислювальних блоків і підсистема пам’яті стали значно швидшими.

За даними Apple, порівняно з M3 Ultra новий M5 Ultra забезпечує:

• до 25% вищу однопотокову продуктивність CPU;
• до 30% вищу багатопотокову продуктивність CPU;
• до 40% вищу графічну продуктивність;
• на 50% більшу пропускну здатність пам’яті.

GPU отримав до 80 ядер із Neural Accelerator у кожному, друге покоління Dynamic Caching, апаратне Mesh Shading та трасування променів третього покоління.

Окремо Apple заявляє про до 4,5 разів вищу пікову продуктивність GPU в AI-обчисленнях порівняно з M3 Ultra.

512 ГБ unified memory та 1,2 ТБ/с

Найцікавіша характеристика M5 Ultra — можливо, зовсім не 36 ядер CPU і не 80 ядер GPU.

Це поєднання 512 ГБ об’єднаної пам’яті та пропускної здатності 1,2 ТБ/с.

У традиційній робочій станції системна оперативна пам’ять і відеопам’ять дискретного GPU фізично розділені. У Apple Silicon CPU та GPU отримують доступ до загального високошвидкісного пулу пам’яті.

Для більшості користувачів 512 ГБ здаються абсолютно надмірними. Але існують професійні завдання, де можливість надати GPU доступ до сотень гігабайт пам’яті стає серйозною перевагою.

Один із найочевидніших прикладів — великі мовні моделі. Apple прямо заявляє про можливість повністю локально запускати на M5 Ultra LLM із сотнями мільярдів параметрів.

Але важливий не лише обсяг.

M3 Ultra мав пропускну здатність пам’яті 800 ГБ/с. У M5 Ultra вона збільшилася на 50% — до 1,2 ТБ/с.

Для завдань, що постійно працюють з величезними масивами даних, це принципова зміна. Зокрема, під час генерації тексту великою мовною моделлю значна частина її ваг постійно зчитується з пам’яті, тому продуктивність може обмежуватися не лише обчислювальними можливостями GPU, а й швидкістю передачі даних.

Саме поєднання величезного загального пулу пам’яті з дуже високою пропускною здатністю робить M5 Ultra незвичайною платформою для локального AI.

M5 Ultra потрібен далеко не лише для ШІ

Акцент Apple на штучному інтелекті легко створює враження, ніби M5 Ultra проектувався переважно для великих мовних моделей. Насправді це, як і раніше, професійний SoC загального призначення.

36-ядерний CPU призначений для важких обчислень, компіляції великих проєктів та інших завдань, що добре піддаються паралелізації. 80-ядерний GPU — для 3D, VFX, графіки та обчислень загального призначення.

Окрему увагу приділено роботі з відео.

M5 Ultra апаратно прискорює H.264 та HEVC, підтримує декодування AV1 і отримав чотири двигуни кодування та декодування ProRes.

Новий Mac Studio з M5 Ultra здатний одночасно відтворювати до 33 потоків 8K ProRes 422 зі швидкістю 30 кадрів на секунду. Сценарій специфічний, але добре демонструє клас системи та пояснює, чому подібні процесори існують не лише заради рекордів у синтетичних тестах.

Таким чином, потенційні сфери застосування M5 Ultra досить широкі:

• професійний монтаж та корекція кольору;
• 3D та VFX;
• розробка програмного забезпечення;
• наукові обчислення;
• обробка великих масивів даних;
• локальний AI та великі мовні моделі.

Два процесори — два різних напрямки

Порівнювати M6 і M5 Ultra безпосередньо не має великого сенсу. Вони вирішують абсолютно різні завдання.

M6 — новий масовий процесор Apple. Тут важливими є 2-нм технологічний процес, висока продуктивність на ядро, енергоефективність та можливість розмістити серйозну обчислювальну потужність у компактних Mac.

M5 Ultra — протилежна крайність. Це спроба максимально масштабувати Apple Silicon для професійної робочої станції, де пріоритетом стають кількість обчислювальних блоків, обсяг пам’яті та пропускна здатність.

На момент анонсу M6 дебютував у новому Mac mini, тоді як M5 Ultra з’явився в оновленому Mac Studio. Одночасно Apple представила Mac mini з M5 Pro та Mac Studio з M5 Max.

Характеристики майбутніх M6 Pro та M6 Max поки що невідомі. Але архітектура базового M6 вже дає перше уявлення про технології, які можуть визначати шосте покоління Apple Silicon.

Що дійсно важливо в цьому анонсі

Якщо відкинути маркетингові формулювання Apple, новий анонс цікавий одразу кількома фундаментальними змінами.

M6 — повноцінне архітектурне оновлення

Apple перейшла на 2-нм техпроцес, збільшила кількість ядер CPU та GPU і вперше додала до базового процесора окремі Super cores.

Змінюється підхід до AI-обчислень

Neural Engine нікуди не зникає, але спеціалізовані Neural Accelerators тепер стають частиною самих GPU-ядер. А в M6 додатково з’явилися одразу два 16-ядерні Neural Engine.

AI-прискорення поступово стає властивістю всієї архітектури SoC, а не одного спеціалізованого блоку.

Обчислювальна потужність і пам’ять розвиваються з різною швидкістю

У M6 значно зросли CPU, GPU та AI-можливості, але максимальний обсяг unified memory залишився на рівні 32 ГБ. Для звичайного користувача це практично непомітно, а для важких професійних та AI-завдань може стати головним обмеженням.

M5 Ultra демонструє межу масштабування Apple Silicon на сьогодні

Чотири обчислювальні кристали, 36 ядер CPU, 80 ядер GPU, 512 ГБ загальної пам’яті та пропускна здатність 1,2 ТБ/с перетворюють Mac Studio на робочу станцію зовсім іншого класу, ніж масові комп’ютери Apple.

Підсумок

Перші покоління M-чіпів здебільшого доводили, що архітектура Apple Silicon здатна замінити традиційні x86-процесори в професійному комп’ютері. Сьогодні це питання вже практично не стоїть.

Тепер Apple вирішує інше завдання: як масштабувати одну архітектуру від компактного масового Mac до потужної робочої станції й водночас адаптувати її до нового класу AI-навантажень.