מומחה מסביר: הנה הסיבה שבב Apple M1 יכול להיות התחלה של משהו גדול

ה-Apple M1 יצרה שבב משולב עם ה-CPU, GPU ו-RAM כולם ארוזים באחד עם טביעת רגל זעירה באמצעות ייצור של 5 ננומטר. האינטגרציה ההדוקה הזו בטביעת רגל קטנה יותר הופכת אותו לשבב היעיל ביותר שזמין לצרכנים עד כה.

סמל שבב המחשב של Apple M1 במהלך השקת מוצר וירטואלי בטסקילווה, אילינוי, ארה'ב, ביום שלישי, 10 בנובמבר, 2020. (צילום בלומברג: דניאל אקר)

החודש חלה מהפכה נוספת בתחום המחשוב. הפעם אפל עשתה את זה בלי מספר הסיפורים הראשי שלה סטיב ג'ובס, ואולי זו הסיבה Apple Silicon M1 לא תפס תשומת לב רבה כמו כמה פריצות דרך קודמות של אפל. לכן חשוב להבין את המשמעות של המעבד החדש הזה מבית קופרטינו.

שבב מעבד או מיקרו-מעבד הוא המוח של כל מחשב. אינטל היא מותג המעבדים הפופולרי ביותר כיום, אם כי המעבד המודרני - שילוב של חומרה ותוכנה - הוצג על ידי IBM בשנת 1964 בשם System/360. הצגת הוראות תוכנה דרך Complex Instruction Set Computer (CISC) השוכן בתוך המעבד הייתה פריצת הדרך אז. בימים הראשונים האלה, היו רק היפנים שהיו להם טכנולוגיה דומה. בשנת 1968, המהנדס היפני Masatoshi Shima מ-Busicom החל לתכנן מעבד אשר לאחר מכן השתלט על ידי אינטל. שתי החברות הוציאו במשותף את מעבד 4 סיביות אינטל הראשון מבוסס CISC בשנת 1970, כמעט שש שנים אחרי IBM.

זה עורר מרוץ בתעשייה ליצירת מעבד מוח חזק חדש. יבמ, אינטל, מוטורולה, NEC, זילוג, טושיבה, פוג'יטסו ועוד כמה נכנסו למירוץ הזה, שהוגבל בעיקר לאמריקאים ויפנים. היפנים היו טובים עם חומרת אלקטרוניקה, יכולות ייצור בעוד שלאמריקאים הייתה יתרון תוכנה וגישה קלה להון.

היה מירוץ מקביל בטכנולוגיית RAM, הרכיב השני בחשיבותו של מחשב. אבל לא היה לו רכיב תוכנה והיתרון הגיע בסופו של דבר ליפנים ולקוריאנים.

CISC אומצה ופותחה על ידי אינטל וזה היווה את הבסיס לארכיטקטורת X86 שלהם, בשימוש גם על ידי AMD. בשנת 1984, בהתבסס על עבודתה של יבמ, הציגה סטנפורד ארכיטקטורה יעילה יותר של מחשב מופחת הוראות (RISC). בשנת 1985, הוצגה ARM (Acorn RISC Machine, מאוחר יותר ל-Advanced Risc Machine), ארכיטקטורת עתיד מבוססת RISC משמעותית מאוד על ידי Acorn Computers Ltd.

Nikhil Bhaskaran הוא מייסד הסטארט-אפ Shunya OS, מערכת הפעלה בינה מלאכותית מובנית לדור הבא של מכשירים שיושק ב-2021. הוא מוכר בין 40 החדשנים העולמיים על ידי ARM.

ARM משמעותי משתי סיבות. ראשית, הוא לא ייצר מעבדים בעצמו, הוא רק כתב את התוכנה למעבד והעניק לה רישיון. אז כל חברה יכולה לייצר מעבדים באמצעות התוכנה שלה. שנית, הוא צרך מעט מאוד חשמל בהשוואה למערכות מבוססות אינטל ו-CISC.

קרא גם | מדוע אפל מייצרת שבבי מחשב משלה היא עניין גדול

שבב Apple M1 הוצג במהלך השקת מוצר וירטואלי ב-10 בנובמבר.

אבל אלה היו ימי הזוהר של עמק הסיליקון, כאשר הכסף וכוח התוכנה של ארה'ב הניעו את תעשיית המחשבים. כאשר מיקרוסופט ואינטל הניעו את מהפכת המחשבים האישיים, לא ממש היה אכפת להן מטביעות פחמן או יעילות אנרגטית, ואז הכל היה על אריזה של טרנזיסטורים נוספים לתוך ה-CPU והקטנת גודלו כדי להשיג יותר מהירות בגדלים קטנים יותר. מיקרוסופט ואינטל ניצחו את המירוץ למחשב האישי. אפילו אפל התנסתה לזמן קצר עם ARM, אך נכשלה וארכיטקטורת ARM ו-RISC הגיעו בסופו של דבר לשריפה האחורית.

אבל הזמנים משתנים, המצבים משתנים. סטיב ג'ובס נכנס אל דברי הימים של ההיסטוריה כשהציג מחשב כף יד קטן בהצטיינות טלפון, האייפון, שהפך הכל על ראשו. לפתע, יעילות החשמל וחיי הסוללה של מכשירים הפכו מכריעים וזה גרם לאפל לבחור ב-ARM. לסמארטפונים יש את אותה ארכיטקטורה של מחשב - מעבד חשוב כל כך עם זיכרון RAM, GPU ואחסון המוחזקים יחד על ידי מערכת הפעלה.

עידן הסמארטפונים עורר מרוץ CPU חדש עם כולם מאפל ועד קוואלקום, סמסונג, Huawei ו-Hitachi רישוי ליבת ARM לייצר מעבדים משלהם לסמארטפונים. ככל שגזרת הסמארטפונים גדלה, ARM הציגה תכונות נוספות שהפכו אותה לארכיטקטורה חזקה מאוד, אך חסכונית בצריכת החשמל. היו מרוצים מקבילים באותו זמן ליצירת מערכות הפעלה ואפליקציות המסונכרנות עם המכשירים הללו.

ל-M1 ארבע ליבות בעלות יעילות גבוהה ושתי ליבות בעלות ביצועים גבוהים. (קרדיט תמונה: אפל)

אז איך ה-Apple M1 מהפכני? M1 הוא תוצאה של שיבוש הפוך עם מה שעבד בסמארטפונים שהועברו לתעשיית המחשבים האישיים. M1 משתמשת ב-ARM ולבסוף מביאה יעילות צריכת חשמל לתחום ה-PC, שהיה איחור מזמן. אבל מה עם ביצועים? מחשבים אישיים צריכים לעשות הרבה יותר בו זמנית בהשוואה לסמארטפונים. ביצועי המערכת של מחשב אישי תלויים לא רק ב-CPU ויש להחליף נתונים במערכת בין ה-CPU, GPU ו-RAM. כל אלה צריכים להיות אופטימליים עבור הביצועים האופטימליים הכוללים של המערכת. ה-M1 יצר שבב משולב עם ה-CPU, ה-GPU וה-RAM הכל ארוז באחד עם טביעת רגל זעירה באמצעות ייצור של 5 ננומטר. האינטגרציה ההדוקה הזו בטביעת רגל קטנה יותר הופכת אותו לשבב היעיל ביותר שזמין לצרכנים עד כה. להיפך, אינטל עדיין בגודל גדול יותר של 14 ננומטר עבור אותו הדבר. Express Explained נמצא כעת בטלגרם

האם יש עוד ב-M1?

במערכות אלו תהיה גם בינה מלאכותית (AI) מובנית. בינה מלאכותית מחקה ויוצרת רשתות עצביות דמויות מוח אנושיות בשבבים אלה. זה מה שאפל מכנה מעבדים Bionic, או Neural Processing Units (NPU) במונחים טכניים יותר. ה-NPU של ה-M1 הופך אותו למוכן לעתיד לחלוטין תוך אריזה אופטימלית של המערכת כולה לשבב אחד. זו הפעם הראשונה בהיסטוריה של המחשבים שלמעבד מיינסטרים יש מערכת מלאה על שבב בודד בתוספת NPU עבור AI.

האם זו הטרנד של העתיד? האם יותר ויותר שבבים ישתלבו ויעלו חסכון בחשמל? האם הטרנספורמציה הדיגיטלית עם בינה מלאכותית תהיה מונעת גם על ידי שיווק של חברות גדולות למהירות. האם יעילות צריכת החשמל וטביעת הרגל הפחמנית שוב תתפוס את המושב האחורי? לתשובות נצטרך לחכות ולראות.

לראשונה, אפל משתמשת במעבד המופעל על ידי ARM כדי להפעיל את מחשבי ה-Mac הפופולריים ביותר שלה: MacBook Air, MacBook Pro בגודל 13 אינץ' ו-Mac Mini

הפעם למרות שהמרוץ הוא בין אמריקה לסין. לחברות סיניות כמו Huawei, Bitmain ו-Pytium יש שבבים משולבים משלהן המבוססים על ARM. הסינים מהמרים על יעילות במחיר נמוך יותר בעוד שחברות אמריקאיות משתמשות בכוח השיווק שלהן כדי להפנט אותנו עם האפשרויות העדכניות ביותר.

איפה הודו בכל זה?

בהודו יש שאקטי. עוצב על ידי IIT Madras, זהו שבב למעבד בלבד המשתמש ב-RISC V, שאינו אותו RISC המשמש את ARM. בעוד ה-Apple M1 על 5 ננומטר, אינטל על 14 ננומטר, ה-Sakti על 22 ננומטר. אז להודו יש עוד דרך ארוכה לעבור ואולי עדיף שהמדינה תתמקד בתוכנה ותוביל את המירוץ שגם רץ בתחום החומרה.

אל תפספסו מ-Explained | החברה המלכותית חושפת את דיוקן האסטרופיזיקאי ג'וסלין ברנל. הנה הסיבה שגילוי הפולסרים שלה היה משמעותי

שתף עם החברים שלך: