Как спустя пять лет разработки чипа Apple Mac стал совершенно другим компьютером? Зеркало заднего вида

Тим Миллет живо помнит, как 20 лет назад команда Mac «настраивала» чужие чипы.

В то время компьютеры Mac все еще существовали в соответствии с дорожными картами Intel: команда macOS часто работала за пределами «черного ящика», выполняя этап за этапом оптимизацию производительности, не имея представления о том, какой графический процессор в конечном итоге будет использовать продукт, до последних нескольких месяцев перед выпуском.

Команде графических дизайнеров пришлось написать универсальное решение, которым «может пользоваться каждый», но из которого сложно выжать весь потенциал оборудования.

С чипом спереди и системой сзади, Mac похож на жизнь в доме, построенном кем-то другим: вы можете только вешать картины на стены и передвигать мебель.

Сегодня Тим работает в том же кампусе, но его роль полностью изменилась: как вице-президент Apple по архитектуре платформ он отвечает за создание самого чипа.

Последние пять лет Apple Silicon стали историей о том, как Mac прошел путь от «жизни в чужом доме» до «строительства собственного дома»: больше не нужно ждать, пока поставщики определят меню, а нужно начинать с транзисторов, адаптируя дизайн под Mac.

Команда разработчиков графического программного обеспечения теперь может работать с командой Apple Silicon, работавшей на протяжении многих лет.

В эксклюзивном интервью iFanr Тим сказал: «Когда чип был еще на бумаге, графика, игры и контент, которые будут запущены в будущем, уже были на столе и обсуждались вместе».

За последние пять лет, от MacBook Air без вентилятора до MacBook Pro с одинаковой производительностью как при питании от сети, так и от аккумулятора, а затем и к обновленному Mac mini, основными факторами стали не только последовательная «аппаратно-программная синергия» Apple, но и построение на основе одной и той же предпосылки:

Наконец-то Mac получил чип, разработанный специально для него.

Как Apple Silicon изобрела компьютер заново?

Внешний вид компьютера на самом деле не менялся на протяжении многих лет — экран, клавиатура, хост, каждый со своей собственной функцией, а соотношение между ними кажется ответом, предопределенным временем.

За пять лет, прошедших с момента запуска Apple Silicon, это правило в некоторой степени изменилось.

Раньше тонкие и лёгкие ноутбуки были практически синонимом компромисса. 12-дюймовый MacBook с процессором Core M был типичным примером: чрезвычайно тонкий и лёгкий, с потрясающим внешним видом, но сдававшийся под большой нагрузкой.

С появлением MacBook Air без вентилятора после перехода на чипы Apple это уравнение впервые было нарушено. Он остаётся тонким, лёгким и тихим, но при этом надёжно справляется с такими задачами, как монтаж 4K, многодорожечная запись звука и пакетная ретушь изображений в формате RAW, для которых раньше требовался компьютер с вентилятором.

Выпущенный в 2024 году M4 Mac mini изменил представление о настольном компьютере. Он выглядит как телевизионная приставка, но по сути представляет собой скорее миниатюрную рабочую станцию. Благодаря монитору, внешнему массиву и карте видеозахвата он способен поддерживать целую линию по производству контента.

В линейке MacBook Pro Apple Silicon решает ещё одну давнюю проблему: раньше высокопроизводительные ноутбуки были словно привязаны к кабелю питания: при подключении к сети они находились в «боевом режиме», а при отключении от сети их приходилось использовать экономно. Теперь же кривые производительности при подключении к сети и при работе от аккумулятора практически совпадают, что обеспечивает настоящую мобильную производительность.

Том Богер, вице-президент по маркетингу продуктов для Mac и iPad, считает, что это под силу только Apple Silicon. Без чипов Apple теперь стало возможным создавать продукты, которые раньше было сложно реализовать.

Мы не создаём чип, а потом позволяем команде разработчиков думать, что с ним делать. Мы проектируем чип для конкретного продукта.

Главное значение чипов Apple заключается в унификации архитектуры, что наконец-то позволяет компьютерам Mac, iPhone и iPad использовать общую базовую систему.

Одно и то же поколение Apple Silicon используется на телефонах, планшетах и ​​компьютерах. При разработке новых функций системная команда может с самого начала планировать их отображение на всех трёх экранах и поддерживать их с помощью одних и тех же базовых возможностей. Пользователи видят магическую связь между устройствами.

На что в первую очередь обращала внимание компания Apple при разработке чипа M?

Проектирование микросхем всегда называли «искусством компромиссов» — при ограниченном бюджете транзисторов всегда приходится искать компромисс между вычислительной мощностью, энергопотреблением, характеристиками и стоимостью.

Однако, по мнению Тима, первый компромисс для Apple Silicon заключается даже не в каком-то отдельном чипе, а в том, сможет ли архитектура поддерживать всё семейство Mac, то есть в масштабируемости.

Линейка продуктов Mac очень широка: от компьютеров начального уровня, ультрабуков, мини-компьютеров и iMac до ноутбуков Pro и настольных компьютеров Studio. Учитывая это, нашим важнейшим решением было обеспечить достаточную масштабируемость архитектуры.

Другими словами, сначала нужно вырастить «дерево», а затем решить, где будет расти каждая ветвь и каждый лист.

Благодаря масштабируемой архитектуре дополнительные транзисторы, добавляемые в каждом поколении, имеют более четкое назначение:

Распространяясь выше, это может быть применено к моделям высокого класса, таким как Mac Studio и MacBook Pro, — больше ядер графического процессора, более высокая пропускная способность памяти и больший объем объединенной памяти, чтобы поднять потолок для профессиональных рабочих процессов;

Расширяя это понятие, его можно использовать для баланса энергоэффективности, интеграции и графических возможностей, позволяя MacBook Air и Mac mini начального уровня «выглядеть легкими и работать мощно» в соответствующих ценовых диапазонах.

Тим также упомянул, что в дополнение к чистому распределению вычислительной мощности каждый уровень продукта также будет иметь «персонализированные слоты»: модели, которым требуются более мощные возможности отображения, будут иметь выделенные ресурсы для контроллера дисплея и внешних интерфейсов; модели, которые делают упор на камеру и аудио, будут иметь отдельные расходы на обработку сигнала изображения и медиа-движок.

Прогрессивная концепция «единой памяти»

Если масштабируемая архитектура — это скелет Apple Silicon, то унифицированная память — это кровь, текущая через него.

Когда я задумал эти чипы, я и представить себе не мог, что однажды буду запускать модели с миллиардами параметров локально на машине передо мной.

Но если вернуться в 2020 год, когда был выпущен M1, то можно увидеть, что многие предзнаменования уже были заложены: нейронная система заняла важное место в чипе, а унифицированная архитектура памяти уже существовала. В то время ИИ был далеко не так популярен, как сегодня, но команда уже представляла себе, какие нагрузки могут возникнуть в ближайшие годы.

До появления Apple Silicon мир памяти Mac был раздроблен:

Компьютеры Mac имеют большой объем оперативной памяти, но напрямую ее может использовать только центральный процессор; также имеется видеопамять с высокой пропускной способностью, которая используется графическим процессором, но ее объем значительно меньше.

Тим сказал: «Унифицированная память сочетает в себе высокую пропускную способность и большую ёмкость, впервые предоставляя графическим процессорам такую ​​возможность. То, насколько далеко мы сможем продвинуться в развитии искусственного интеллекта, во многом будет зависеть от этого шага».

Суть унифицированной памяти заключается в объединении «достаточно большого» и «достаточно быстрого» в единое целое, позволяя центральному процессору, графическому процессору и нейронной системе работать в одной среде.

Когда он только появился, он был более заметен в таких сценариях, как видеомонтаж, 3D-рендеринг и совместная работа на нескольких устройствах. Но сегодня, когда люди начинают серьёзно использовать модели локально, истинное значение этого «водного пути» раскрывается в полной мере.

Параметры модели могут храниться непосредственно в единой памяти, устраняя необходимость в перемещении данных между различными областями хранения. Mac Studio, особенно в конфигурации Ultra, по сути, становится настольной рабочей станцией для искусственного интеллекта.

Том использовал классическую хоккейную аналогию:

Нам нужно ехать туда, куда шайба полетит, а не туда, где она находится сейчас.

В контексте Apple «зайти слишком далеко» больше похоже на заранее выписанный чек, но сроки и обстоятельства его погашения оставлены на усмотрение пользователей и разработчиков.

Сегодня эти средства расходуются на: локальный запуск более крупных генеративных моделей на компьютерах Mac; обработку видео сверхвысокого разрешения и пакетную генерацию изображений в Mac Studio; использование ИИ для написания и проверки кода; а также глубокое внедрение вывода ИИ в творческий процесс на компьютерах Mac, оснащенных чипами Ultra, что позволяет машинам превратиться из простых инструментов в партнеров по совместной работе.

С появлением M5 роль графического процессора изменилась.

Если M1 заложил основу для ИИ, то M5 стал первой серьезной реконструкцией роли графического процессора во всей системе.

Начиная с этого поколения, Apple встраивает независимую нейронную систему в каждое ядро ​​графического процессора. Это разрушает традиционное разделение на центральный процессор, графический процессор и нейронную систему в ИИ-вычислениях, фактически оснащая графический процессор отдельным ИИ-движком.

Руководитель исследований Omdia Кирен Джессоп считает, что это очень продуманная стратегия, включающая как выделенную нейронную систему, так и нейронные ускорители на каждом ядре графического процессора. Это означает, что компании и специалисты могут запускать большие модели локально — данные не покидают устройство, избавляя от беспокойства о конфиденциальности, расходах на облачные вычисления и задержках.

Тим считает, что современные технологии искусственного интеллекта сталкиваются с тремя узкими местами: вычислительной мощностью, объёмом памяти и пропускной способностью памяти. Apple Silicon разработан практически полностью с учётом этих трёх аспектов.

До M5 решения ИИ с высоким разрешением, такие как Metal FX, достигались за счет взаимодействия графического процессора и Neural Engine: игра визуализировалась в более низком разрешении, а затем ИИ увеличивал ее до высококачественного изображения, тем самым повышая как частоту кадров, так и качество изображения.

Теперь многие из этих вычислений можно выполнять непосредственно в графическом процессоре, без необходимости пересылать данные туда и обратно. Это освобождает нейронную систему для выполнения других параллельных задач — например, вы можете играть в игру, одновременно работая в Center Stage, а камера, используя машинное обучение, будет отслеживать ваши движения в реальном времени.

Базовой поддержкой всего этого по-прежнему является единый пул памяти: высокая пропускная способность, большая емкость и общий путь доступа для центрального процессора, графического процессора, нейронной системы и блока искусственного интеллекта внутри графического процессора, что позволяет обрабатывать данные «на месте» и избегать ненужных потерь при передаче между чипами.

Если взглянуть шире: на базе архитектуры M5 такие мощные модели, как Mac Studio и MacBook Pro Ultra, естественным образом становятся «тяжеловесным оборудованием» для периферийного ИИ. Эксперименты с моделями, отладка разработки, развёртывание выводов и многие другие процессы, которые раньше можно было выполнить только в облаке или на серверах, теперь впервые можно выполнять на рабочем столе пользователя.

Ценностный выбор в эпоху AIGC

В конце беседы мы перевели вопрос на более метафизический уровень.

Споры вокруг AIGC становятся всё более острыми: с одной стороны, экспоненциальный рост эффективности и масштаба, с другой — опасения по поводу достоинства человеческого творения. Какую сторону выберет Apple, будучи компанией, которая в первую очередь ценит эстетику и самовыражение?

Первой мыслью Тома был культовый символ Apple — перекресток технологий и человечества.

«Наша задача — изобрести максимально мощную технологию, а затем передать её людям, чтобы они могли делать то, чего раньше не могли». По его словам, Mac Studio и ультракомпьютерные Mac, безусловно, стали бы идеальными платформами для рабочих процессов ИИ, но история на этом не заканчивается — миссия этих устройств всегда вращается вокруг одной основной цели: помогать людям преобразовывать смутные идеи в конкретные дела.

Но, оглядываясь на историю технологий, мы видим, что подобное случалось уже не раз. Сейчас мы действительно снова достигли этой точки: люди чувствуют, что машины вот-вот заменят людей.

Он продолжил:

Но каждый раз человеческое творчество в конечном итоге использует эти новые технологии, превращая их в инструменты для расширения своих возможностей. Они не отталкивают людей, а, напротив, усиливают его творческий потенциал.

По его мнению, роль Mac не изменилась: он останется таким же, как и всегда, — незаменимым инструментом для творцов. Apple беспокоится о том, смогут ли люди сохранять инициативу в рамках этого нового инструментария, не теряя своего голоса в потоке вычислительной мощности.

Пять лет Apple Silicon превратили Mac из линии на чьей-то дорожной карте в полноценную самостоятельную карту:

Унифицированная память предотвращает независимую работу отдельных вычислительных блоков; масштабируемая архитектура позволяет целой линейке продуктов использовать один и тот же подход; ИИ, заложенный в M1, получил дальнейшее развитие в M5; а в эпоху ИИ Mac Ultra и Mac Studio играют роль сверхмощной творческой и мыслительной машины на настольном компьютере.

Но, взглянув на кривую развития технологий, вы обнаружите, что Apple всегда защищала другую, невидимую линию: возросшую вычислительную мощность, удвоенную пропускную способность и архитектурную интеграцию, что в конечном итоге сводится к очень простому вопросу:

Смогут ли люди, использующие эту машину, сделать больше и быть более сосредоточенными? В рамках этой предпосылки чипы могут быть амбициозными, язык — тихим и сдержанным, а вычисления — всё более вездесущими, как воздух…

Однако творческий процесс по-прежнему должен полностью находиться в руках человека.

#Добро пожаловать на официальный аккаунт iFanr в WeChat: iFanr (WeChat ID: ifanr), где вы сможете как можно скорее получить еще больше интересного контента.

ifanr | Исходная ссылка · Просмотреть комментарии · Sina Weibo