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À quel type de performances devrions-nous nous attendre des Mac basés sur ARM ?

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La grande question qui préoccupe tout le monde depuis Dévoilement d’Apple de son prochain changement ARM est le type de performances que nous pouvons nous attendre à ce que les nouvelles puces offrent. Ce n’est pas une question facile à répondre en ce moment, et il y a des informations erronées sur les différences entre les processeurs x86 modernes et ARM en premier lieu.

Il ne s’agit pas de CISC contre RISC

Certains des articles en ligne décrivent cela comme une bataille CISC contre RISC, mais c’est une comparaison dépassée.

La formulation « classique » du débat x86 contre ARM remonte à deux méthodes différentes pour construire des architectures de jeux d’instructions (ISA) : CISC et RISC. Il y a des décennies, les conceptions CISC (Complex Instruction Set Computer) comme x86 se concentraient sur des instructions relativement compliquées et de longueur variable qui pouvaient coder plus d’une opération. Les conceptions de processeurs de type CISC dominaient l’industrie lorsque la mémoire était extrêmement chère, à la fois en termes de coût absolu par bit et de latences d’accès. Les jeux d’instructions complexes permettaient un code plus dense et moins d’accès à la mémoire.

ARM, en revanche, est un ISA RISC (ordinateur à jeu d’instructions réduit), ce qui signifie qu’il utilise des instructions de longueur fixe qui effectuent chacune exactement une opération. L’informatique de type RISC est devenue pratique dans les années 1980 lorsque les coûts de mémoire ont diminué. Les conceptions RISC l’ont emporté sur les conceptions CISC parce que les concepteurs de processeurs ont réalisé qu’il valait mieux construire des architectures simples à des vitesses d’horloge plus élevées que de subir les performances et la puissance requises par l’informatique de type CISC.

Cependant, aucun processeur x86 moderne n’utilise réellement les instructions x86 en interne. En 1995, Intel a présenté le Pentium Pro, le premier microprocesseur x86 à traduire les instructions CISC x86 en un format RISC interne pour l’exécution. Tous les processeurs Intel et AMD, sauf un, conçus depuis la fin des années 1990, ont exécuté des opérations RISC en interne. RISC a remporté la guerre CISC contre RISC. C’est fini depuis des décennies.

Le décodeur Pentium Pro d’origine, avec deux blocs de décodeur simples et rapides et un bloc complexe et plus lent. Les dessins ont évolué depuis. Image par Ars Technica.

La raison pour laquelle vous verrez encore des entreprises se référer à cette idée, longtemps après qu’elle aurait dû être retirée, c’est qu’il est facile de raconter personnes. ARM est plus rapide/plus efficace (si c’est le cas), car c’est un processeur RISC, tandis que x86 est CISC. Mais ce n’est pas vraiment précis. L’Atom d’origine (Bonnell, Moorestown, Saltwell) est la seule puce Intel ou AMD des 20 dernières années à exécuter des instructions x86 natives.

Ce que les gens se disputent en fait, lorsqu’ils se disputent entre CISC et RISC, c’est de savoir si le bloc décodeur utilisé par les processeurs x86 pour convertir CISC en RISC consomme suffisamment d’énergie pour être considéré comme un désavantage catégorique par rapport aux puces x86.

Lorsque j’ai soulevé ce point avec AMD et Intel dans le passé, ils ont toujours dit que ce n’était pas vrai. La consommation d’énergie du décodeur, m’a-t-on dit, est de l’ordre de 3 à 5 %. Cela est soutenu par une évaluation indépendante. Une comparaison de la consommation électrique du décodeur à l’ère Haswell ont suggéré un impact de 3% lorsque le cache L2 / L3 est stressé et pas plus de 10% si le décodeur est lui-même le principal goulot d’étranglement. La consommation d’énergie statique des cœurs du processeur représentait près de la moitié du total. Les auteurs de la comparaison notent que 10% représentent un chiffre artificiellement gonflé en fonction de leurs caractéristiques de test.

Un article de 2014 sur l’efficacité de l’ISA confirme également l’argument selon lequel l’efficacité ISA est essentiellement égale au-dessus du niveau du microcontrôleur. En bref, il a toujours été avancé que la rapidité d’ARM par rapport à x86 était basée sur les principes fondamentaux de la conception du processeur, et non sur ISA. Aucun travail majeur sur le sujet ne semble avoir été mené depuis la rédaction de ces comparaisons. Une soutenance de thèse que j’ai trouvée affirmait des résultats quelque peu différents, mais elle était entièrement basée sur une modélisation théorique plutôt que sur une évaluation matérielle réelle.

La consommation d’énergie du processeur est régie par des facteurs tels que l’efficacité de vos unités d’exécution, la consommation d’énergie de vos caches, votre sous-système d’interconnexion, vos unités de récupération et de décodage (le cas échéant), etc. ISA peut avoir un impact sur les paramètres de conception de certains de ces blocs fonctionnels, mais ISA lui-même ne s’est pas avéré jouer un rôle majeur dans les performances des microprocesseurs modernes.

Apple peut-il construire une meilleure puce qu’AMD ou Intel ?

Les benchmarks de PC Mag peindre un tableau mitigé. Dans des tests comme GeekBench 5 et GFX Bench 5 Metal, les ordinateurs portables Apple dotés de puces Intel sont dépassés par l’iPad Pro d’Apple (et parfois par l’iPhone 11).

Dans des applications comme WebXPRT 3, Intel est toujours en tête dans l’ensemble. Les comparaisons de performances que nous pouvons effectuer entre les plates-formes sont limitées et pointent dans des directions opposées.

Cela implique que certaines choses différentes sont vraies. Tout d’abord, nous avons besoin de meilleurs benchmarks effectués dans des conditions plus proches de l’égalité, ce qui ne se produira évidemment pas tant que les appareils macOS équipés de puces Apple ARM ne seront pas disponibles pour être comparés à macOS sur Intel. GeekBench n’est pas le dernier mot en matière de performances du processeur – il y a déjà eu des questions sur son efficacité en tant que test de processeur multiplateforme – et nous devons voir des comparaisons d’applications réelles.

Les facteurs qui jouent en faveur d’Apple incluent les excellentes améliorations apportées par l’entreprise d’une année sur l’autre à son CPU l’architecture et le fait qu’il est prêt à faire ce saut en premier lieu. Si Apple ne pensait pas pouvoir offrir au moins des performances compétitives, il n’y aurait aucune raison de changer. Le fait qu’il pense pouvoir se créer un avantage permanent en agissant ainsi en dit long sur la confiance d’Apple dans ses propres produits.

Dans le même temps, cependant, Apple ne passe pas à ARM en un an, comme il l’a fait avec les puces x86. Au lieu de cela, Apple espère être fait dans les deux ans. Une façon de lire cette décision est de la voir comme le reflet de l’orientation à long terme d’Apple sur le mobile. La mise à l’échelle d’une puce iPhone de 3,9 W dans un facteur de forme d’ordinateur portable de 15 à 25 W est beaucoup plus facile que de la mettre à l’échelle dans un socket de processeur de bureau TDP de 250 W avec tout le développement de chipset requis pour prendre en charge des choses comme PCIe 4.0 et DDR4/DDR5 standard (selon la fenêtre de lancement ).

Il est possible qu’Apple soit en mesure de lancer une puce pour ordinateur portable supérieure par rapport aux produits x86 d’Intel, mais que les processeurs de bureau plus gros avec leurs TDP plus élevés resteront une force x86 pendant plusieurs années encore. Je ne pense pas qu’il soit exagéré de dire que ce sera le lancement de CPU le plus surveillé depuis Ryzen d’AMD en 2017.

Le prix historique et la stratégie de marché d’Apple rendent peu probable que l’entreprise attaque le marché de masse. Mais les OEM de PC grand public ne voudront pas voir une architecture de commutateur rivale et en seront récompensés de manière décisive alors qu’ils sont coincés avec des processeurs AMD et Intel soudainement de second ordre. Alternativement, bien sûr, il est possible qu’Apple démontre des gains plus faibles que prévu, ou ne puisse montrer des impacts décisifs que dans des scénarios artificiels. Je suis vraiment curieux de voir comment cela prend forme.

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