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Pourquoi la puce M1 d’Apple pourrait être une véritable menace pour Intel et AMD

La semaine dernière, Apple a lancé son SoC M1. Construit autour du même processeur A14 que le dernier iPhone, le M1 est la première architecture de processeur non x86 à défier des entreprises comme AMD et Intel depuis plus d’une décennie. Depuis, il y a eu beaucoup de va-et-vient à propos de Pomme M1 puce, sa comparaison relative avec AMD et Intel, et ce que divers tests synthétiques pourraient (ou ne pourraient pas) nous dire sur les performances relatives. Nous avons adopté la position que le M1 lui-même ne va pas faire s’effondrer la part de marché d’Intel et d’AMD, mais qu’il représente un menace sérieuse pour les deux sociétés à long terme.

Jusqu’à présent, nous n’avons discuté de cette théorie qu’en référence à des références synthétiques récentes. Parlons maintenant de la situation dans son ensemble.

Comment le M1 menace la domination du marché x86

La raison pour laquelle le M1 est une telle menace pour Intel et AMD n’est pas qu’Apple va soudainement consommer le marché des PC. La Gain net de part de marché de Mac est susceptible d’être à un chiffre, à court terme.

Le problème pour AMD et Intel est ce que représente le M1. Pour la première fois en 15 ans, une entreprise sans licence x86 construit un microprocesseur grand public qui concurrence de manière plausible les puces x86. Si Apple maintient ou améliore sa position par rapport à Intel et AMD, d’autres sociétés disposant de licences ARM vont le remarquer. Nvidia, qui a acheté ARM en attendant l’approbation du régulateur, va certainement le remarquer. Si ARM peut surpasser x86, l’ensemble de l’écosystème WinTel est vulnérable comme il ne l’a pas été depuis l’aube de l’informatique personnelle.

Intel et AMD n’avaient pas eu à se soucier auparavant de ce que faisaient les fabricants de processeurs non x86. Si le M1 d’Apple et les suivis inévitables pour différents segments de marché commencent à perdre des parts de marché x86, tout le monde, y compris les OEM qui construisent actuellement des PC x86, le remarquera. Microsoft a peut-être eu le dos d’Intel autrefois, mais sous Satya Nadella, la société s’est tournée vers le cloud et les services basés sur le cloud. Si Microsoft est prêt à intégrer largement Linux dans son propre système d’exploitation, il ne se souciera pas de savoir si Windows fonctionne sur ARM ou x86. La menace à long terme pour Intel et AMD est la perte de notoriété, de marges et de pouvoir de marché si le x86 n’est plus considéré comme le meilleur choix de processeur automatique. Si cela se produit, cela sera dû aux actions de plusieurs entreprises, pas seulement à Apple. Et non, malgré le marketing d’Apple, le M1 actuel n’est pas plus rapide que 98 % des ordinateurs portables. Rapide, oui — mais pas si vite.

Qu’est-ce qui rend le M1 plus susceptible que n’importe quel produit que nous avons vu auparavant de lancer ce type de transformation ? Voici mon raisonnement.

Le Pentium M d’Intel préfigurait le succès du Core 2 Duo

Fin 2004, une société de cartes mères nommée DFI a mis sur le marché une carte mère compatible avec le Pentium M d’Intel. Ce Pentium M particulier portait le nom de code Dothan et était basé sur le Pentium III, et non sur l’architecture Pentium 4 « Netburst » d’Intel. Le 180nm P3 Coppermine a engendré le 130nm Tualatin, qui a engendré Banias, qui a engendré Dothan.

Désolé pour la pomme de terre.

La plate-forme DFI 855GME-MGF n’était pas à la hauteur des plates-formes FX et P4 de l’époque, en termes de prise en charge des fonctionnalités. Vous pouvez lire ma critique originale de la puce et de la plate-forme ici, via Internet Archive, bien que vous deviez utiliser les boutons « Page suivante » pour naviguer, et pratiquement toutes les images ont disparu. Une page qui a fait survivre, cependant, est le tableau des résultats de l’Unreal Tournament 2003 et 2004.

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Permettez-moi de vous re-familiariser avec ce que nous voyons ici : PM signifie Pentium M, testé à 2,13 GHz et 1,7 GHz. Le FX-55 est l’Athlon 64 monocœur d’AMD avec une mémoire double canal à 2,6 GHz. Le 3500+ est un Athlon 64 3500+ sur Socket 939 double canal à 2,2 GHz, tandis que les P4 3.46EE, 3.8E et 3.2E sont tous des Pentium 4 basés sur Prescott. Ceux-ci ont également une RAM à double canal.

La carte mère DFI en question n’avait pratiquement aucun support d’overclocking et il n’y avait aucun moyen d’utiliser autre chose que le petit ventilateur et dissipateur thermique inclus. Dans ces résultats, le Pentium M est le seul système limité à la RAM monocanal et le seul système bloqué à l’aide de l’AGP. Malgré tous ces problèmes, le Pentium M était un Zut interprète fort. Il croise le fer avec le P4 3.46EE et il bat le 3500+ (cadencé à 2,2 GHz) malgré le fait que l’Athlon 64 3500+ dispose d’un contrôleur de mémoire intégré et d’une RAM double canal.

Pour résumer ses performances globales : même lorsqu’il est overclocké, Dothan n’a pas remporté tous les benchmarks et il a chuté bien derrière les P4 et K8 dans certaines charges de travail d’encodage multimédia non présentées ci-dessus. Les tests Branchy qui s’intègrent dans son cache étaient un excellent cas de test pour Dothan; les applications qui s’appuyaient sur la bande passante de la mémoire principale ou qui s’appuyaient sur SSE3 ne favorisaient pas la puce. L’un des endroits où le noyau se démarquait, cependant, était le pouvoir. Voici, euh, moi, écrivant il y a 16 ans :

Ne consommant que 78 W et tournant au ralenti à une température incroyable de 25 °C, Dothan est le processeur le plus cool et le plus économe en énergie que j’aie jamais vu fonctionner aussi vite qu’il le fait ; le système 90nm 3500+ attire beaucoup plus. Même à pleine charge, le système ne casse pas 100W… Le 3500+ n’est pas un ventouse ; son maximum de 142 W est en fait assez impressionnant par rapport à ce que le P4 dessine de nos jours… Prescott, en comparaison, a l’air d’avoir touché toutes les branches en sortant de l’arbre laid.

Tech Report a une ancienne revue de cette carte mère qui a survécu avec ses images intactes, donc si vous voulez vérifier leurs chiffres, vous y trouverez les données. Je voudrais citer la conclusion de ce examen: « Overclocké à 2,4 GHz sur un bus à 533 MHz, le Pentium M devient carrément effrayant, éclipsant les performances de l’Athlon 64 4000+ à travers bon nombre de nos tests, y compris les jeux. »

Ce n’était pas seulement de l’observation. C’était une préfiguration. Environ 18 mois plus tard, Core 2 Duo, nom de code Conroe, est arrivé sur le bureau et a exilé AMD à 11 ans dans le désert. Dothan était le Silver Surfer de Galactus de Conroe, si vous voulez utiliser une métaphore Marvel.

Il existe de multiples parallèles entre Dothan et le M1 aujourd’hui. Comme le M1, Dothan n’a pas remporté tous les benchmarks. Comme le M1, Dothan avait certaines limitations – il ne prenait pas en charge SSE3, PCIe ou la RAM double canal. Il manquait le contrôleur de mémoire intégré d’AMD, et il manquait l’Hyper-Threading que Prescott et Northwood avaient utilisé à bon escient.

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En fin de compte, rien de tout cela n’avait d’importance par rapport aux excellentes performances par watt du Pentium M. À long terme, la conception s’est avérée capable de surpasser tout autre concurrent alors sur le marché. En comparant le M1 aux processeurs actuels d’Intel et d’AMD, il est frappant de constater à quel point les modèles se chevauchent.

Die Pentium M d’Intel (nom de code Dothan).

Encore une fois, nous voyons des processeurs x86 haut de gamme progresser à des TDP plus élevés dans les benchmarks à un seul thread. L’écart entre x86 et M1 n’est pas assez grand pour compenser le fait que les puces Intel et AMD haut de gamme portent 10 à 16 cœurs, tandis que le M1 est une puce 4+4. Avec une vitesse d’horloge, une marge thermique et des cœurs suffisants, x86 l’emporte. Vous pourriez dire exactement la même chose du FX-55 et de divers Prescott par rapport au Pentium M d’origine.

Il existe une tendance dans l’industrie des processeurs qui suggère que les processeurs à haut rendement avec de meilleures performances par watt ont tendance à évoluer vers des niveaux de performances absolus plus élevés que les puces à faible rendement avec des performances par watt plus faibles. Étant donné que les courbes de puissance du processeur ne sont pas linéaires, les dernières centaines de MHz d’horloge sont de loin les plus chères en termes de puissance et de thermique, et la courbe devient plus raide à mesure que vous approchez de 5 GHz. Cela signifie qu’il peut être plus efficace d’améliorer l’IPC en créant des ressources supplémentaires sur puce et en réduisant l’horloge, même si les nouvelles unités fonctionnelles coûtent également de l’énergie.

Nous n’en savons pas assez sur le M1 pour faire des prédictions sur sa fréquence d’horloge, mais les données d’efficacité que nous avons déjà entendues suggèrent qu’Apple a au moins une certaine marge de manœuvre pour brûler de l’énergie pour gagner en fréquence. Plus probablement, il construira un SoC plus grand, avec plus de cœurs de processeur. C’est pas fou d’imaginer une station de travail de classe MX puce avec des caches plus grands et 16 à 32 gros cœurs dans les 18 à 36 prochains mois. Nous pourrions voir 6 à 16 processeurs SoC (dérivés de FireStorm ou de l’A15) d’ici un an.

Nous pouvons supposer que le nœud 5 nm de TSMC continuera à mûrir et que ses vitesses d’horloge s’amélioreront. Nous pouvons supposer qu’Apple prendra en compte tous les leviers et cadrans standard que les fabricants de processeurs modifient généralement pour améliorer les performances dans les enveloppes de puissance des ordinateurs de bureau, comme des caches plus grands et des horloges plus élevées. Plus le M1 est efficace au départ, plus Apple a de la place pour expérimenter diverses méthodes d’amélioration de ses performances. À l’heure actuelle, Apple a des avantages en termes de performances par watt et de consommation d’énergie absolue dans de nombreuses applications, et c’est exactement là où je voudrais être si je voulais détrôner x86 à long terme.

Quoi qu’il en soit, le problème pour les deux sociétés n’est pas le M1 lui-même. Ce sont les grands frères du M1 qu’Apple utilisera pour ses produits haut de gamme et la volonté des consommateurs et des équipementiers d’évoluer vers des plates-formes avec une meilleure autonomie et des performances plus élevées.

AMD et Intel sont raisonnablement bien placés pour combattre le M1, mais pour des raisons différentes. AMD est plus faible dans le mobile qu’Intel, mais il a un récit tueur d’amélioration constante qui le porte du début de 2017 à nos jours. Les pièces mobiles Zen 3 d’AMD amélioreront leurs propres performances par rapport au M1 lorsqu’elles apparaîtront l’année prochaine. Pourvu qu’il continue à s’exécuter dans Zen 4 et que Zen 4 continue les améliorations, AMD n’a que peu de problèmes.

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Intel, quant à lui, est en assez bonne forme pour le moment. Bien qu’il ait rencontré ses propres problèmes de fabrication, le M1 actuel d’Apple se concentre sur le marché mobile, et Intel a récemment rafraîchi le mobile avec Tiger Lake. Si Apple avait livré du matériel TGL, Intel ne regarderait pas aussi loin qu’il le fait par rapport aux autres produits Apple. À court terme, la question est de savoir comment la version bureau/poste de travail du M1 pourrait se comparer aux Xeons haut de gamme lorsque Apple intègre la puce dans les postes de travail. À plus long terme, la grande question pour Intel et ses partenaires OEM restants est de savoir comment se déroule la transition mobile 7 nm.

Si Intel peut continuer à fournir le type d’améliorations qu’il a récupérées des transitions Ice Lake et maintenant Tiger Lake, il aura sa propre histoire d’amélioration à raconter. Le danger ici est que le 7 nm soit repoussé davantage ou que l’entreprise soit obligée d’externaliser son travail de fabrication de pointe. Intel n’essaiera pas de reconquérir Apple – ce navire a navigué – mais il voudra absolument que certains OEM aient leurs propres histoires positives à raconter sur la durée de vie et les performances de la batterie, même en comparaison avec les systèmes alimentés par ARM.

Le M1 n’est pas magique. Il n’est pas plus rapide que x86 simplement parce qu’il s’agit d’un cœur ARM ; Les cœurs sous licence standard d’ARM sont loin des performances d’un processeur x86. Apple s’est mis à distance sur x86 grâce à des années de travail minutieux. Malgré cela, il n’est pas garanti qu’Intel et/ou AMD perdent ce combat.

Mais ne vous y trompez pas, ça va être un combat. Rien sur les thermiques, la taille de la matrice, la consommation d’énergie ou le nombre de cœurs du M1 ne suggère qu’Apple ne peut pas continuer à faire évoluer cette puce. Rien ne suggère qu’il a atteint la fin de son potentiel ou que l’IPC du noyau ne peut pas continuer à s’améliorer. Normalement, je dirais que nous devrions nous attendre à un rafraîchissement annuel, mais comme Apple prévoit une transition complète vers ARM l’année prochaine, cela pourrait se produire plus rapidement que cela. À cette époque l’année prochaine, cependant, la société devrait disposer d’une gamme complète de produits pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables, à moins qu’elle ne retarde son calendrier de transition publié.

La dernière fois que nous avons vu un comparaison ce biais entre un gros core concurrent en devenir et deux autres micro-architectures performantes et moins performantes, le nouveau venu et ses enfants ont régné sur le marché pendant 11 ans. Ne présumez pas que le M1 va automatiquement gagner ce combat. Mais gardez à l’esprit qu’il s’agit de la première salve d’Apple, pas de la dernière.

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