Apple Silicon

Apple silicon — серія систем на чипі (SoC) і систем в корпусі (SiP), розроблених Apple Inc., переважно з використанням архітектури ARM. Вона є основою більшості нових комп'ютерів Mac, а також iPhone, iPad, iPod Touch, Apple TV і Apple Watch, а також таких продуктів, як AirPods, AirTag, HomePod і його наступника HomePod Mini.

Apple оголосила про свої наміри перевести комп'ютери Mac з процесорів Intel на Apple Silicon на WWDC 2020 22 червня 2020 року. Перші комп'ютери Mac із процесором Apple M1 були представлені 10 листопада 2020 року. У 2022 році всі нові моделі Mac були виготовлені з Apple silicon; лише старіші моделі Mac mini і Mac Pro все ще використовують процесори Intel Core і Xeon відповідно.

Apple передає виробництво чипів на аутсорсинг, але повністю контролює їх інтеграцію з апаратним і програмним забезпеченням компанії. відповідає за розробку Apple silicon.

A-серія

Серія Apple «A» — це сімейство систем на чипі, що використовуються в певних моделях iPhone, iPad (останні iPad Pro і Air використовують систему на чипі Apple M1), iPod Touch, оригінальному HomePod, що знятий з виробництва, і цифровому медіаплеєрі Apple TV. Система на чипі об'єднує одне або кілька процесорних ядер на базі ARM (ЦП), графічний процесор (GPU), кеш-пам'ять та іншу електроніку, необхідну для забезпечення мобільних обчислювальних функцій в рамках одного фізичного пакета.

Apple A4

Apple A4 — система на чипі типу , вироблена Samsung, перша система на чипі, самостійно розроблена Apple. Вона поєднує в собі процесор ARM , який також використовується в системі на чипі Samsung S5PC110A01, і графічний процесор (GPU) PowerVR SGX 535, створений на базі 45-нанометрового кремнієвого чипа Samsung. Система на чипі спроєктована з акцентом на енергоефективність. A4 вперше був представлений у 2010 році в планшеті Apple iPad, а пізніше був використаний у смартфоні iPhone 4, iPod Touch четвертого покоління та Apple TV 2-го покоління.

Вважається, що ядро Cortex-A8, яке використовується в A4, назване «Hummingbird» (), використовує технологію покращення продуктивності, розроблену Samsung у співпраці з розробником чипів , якого згодом придбала Apple. Воно може працювати на набагато вищій тактовій частоті, ніж інші конструкції Cortex-A8, але залишається повністю сумісним із архітектерою ARM. A4 працює з різною швидкістю в різних продуктах: 1 ГГц у перших iPad, 800 МГц в iPhone 4 та iPod Touch четвертого покоління та невідома тактова частота у Apple TV 2-го покоління.

Теоретично графічний процесор SGX535 A4 може обробляти 35 мільйонів полігонів на секунду і 500 мільйонів пікселів на секунду, хоча реальна продуктивність може бути значно меншою. Інші покращення продуктивності включають додатковий кеш другого рівня (L2).

Пакет процесора A4 не містить оперативної пам'яті, але підтримує встановлення (PoP). iPad 1-го покоління, iPod Touch четвертого покоління та Apple TV 2-го покоління мають A4 з двома малопотужні мікросхеми DDR SDRAM на 128 МБ (загальною ємністю 256 МБ), тоді як iPhone 4 має два пакети по 256 МБ (загальною ємністю 512 МБ). ОЗП підключається до процесора за допомогою 64-бітної шини від ARM. Щоб забезпечити високу пропускну здатність графіки на iPad, ширина шини даних оперативної пам'яті вдвічі більша, ніж у попередніх пристроях Apple на базі ARM11 і ARM9.

Apple A5

Apple A5 — система на чипі виробництва Samsung, яка замінила A4. Цей чип був представлений у планшеті Apple iPad 2 у березні 2011 року, після чого пізніше, того ж року, на базі цього чипу був представлений смартфон iPhone 4S. У порівнянні з A4, процесор A5 «може виконувати вдвічі більше завдань», а графічний процесор має «до дев'яти разів більшу графічну продуктивність», за словами Apple.

A5 містить двоядерний процесор з вдосконаленим розширенням SIMD від ARM, що відоме як NEON, і двоядерний графічний процесор PowerVR SGX543MP2. Цей графічний процесор може обробляти від 70 до 80 мільйонів полігонів на секунду і має швидкість заповнення пікселями 2 мільярди пікселів на секунду. На сторінці технічних характеристик iPad 2 зазначено, що A5 працює на частоті 1 ГГц, хоча він може регулювати свою частоту, щоб заощадити заряд акумулятора. Тактова частота пристрою, який використовується в iPhone 4S, становить 800 МГц. Як і A4, A5 є 45-нанометровим процесором.

Оновлена версія процесора A5 була використана в Apple TV 3-го покоління, iPod Touch п'ятого покоління, iPad Mini та новій версії iPad 2 (версія iPad2,4). Чип в Apple TV має одне заблоковане ядро. Маркування на чипі вказує, що він має назву APL2498, а в програмному забезпеченні чип носить назву S5L8942. варіант A5 забезпечує приблизно на 15 % більший час роботи від акумулятора під час перегляду вебсторінок, на 30 % більший під час 3D-ігор і приблизно на 20 % більший час роботи від акумулятора під час відтворення відео.

У березні 2013 року Apple випустила оновлену версію Apple TV 3-го покоління (Rev A, модель A1469), що містить зменшену, одноядерну версію процесора A5. На відміну від інших варіантів A5, ця версія A5 не є пакетом-на-пакеті і не має накопиченої оперативної пам'яті. Чип дуже малий, всього 6,1×6,2 мм, але оскільки зменшення розміру не пов'язане зі зменшенням розміру елемента (він все ще виготовлений за 32-нанометровим техпроцесом), це вказує на те, що ця версія A5 має нову схему компонування. Маркування на чипі свідчить про назву APL7498, а в програмному забезпеченні чип називається S5L8947.

Apple A5X

Apple A5X — система на чипі, представлена 7 березня 2012 року під час презентації iPad третього покоління. Це високопродуктивний варіант Apple A5; Apple стверджує, що графічна продуктивність у нього вдвічі вища, ніж у A5. У iPad четвертого покоління його замінили на процесор Apple A6X.

A5X має чотириядерний графічний блок (PowerVR SGX543MP4) замість попереднього двоядерного, а також чотириканальний контролер пам'яті, який забезпечує пропускну здатність пам'яті 12,8 ГБ/с, що приблизно втричі більше, ніж у A5. Додані графічні ядра та додаткові канали пам'яті створюють дуже великий розмір кристалу 165 мм², наприклад, вдвічі більше, ніж у Nvidia Tegra 3. В основному це пов'язано з великим графічним процесором PowerVR SGX543MP4. Тактова частота подвійних ядер ARM Cortex-A9 становить 1 ГГц, як і у A5. Оперативна пам'ять в A5X відокремлена від основного пакета ЦП.

Apple A6

Apple A6 — система на чипі типу пакет-на-пакеті, представлений 12 вересня 2012 року під час презентації iPhone 5, а через рік цю систему на чипі успадкував його наступник — iPhone 5C. Apple стверджує, що він вдвічі швидший і має вдвічі більшу графічну потужність в порівнянні з його попередником Apple A5. Він на 22 % менший і споживає менше енергії, ніж 45-нанометровий A5.

Стверджується, що A6 використовує спеціально розроблений Apple двоядерний процесор на базі ARMv7, який називається Swift, 1,3 ГГц , а не ліцензований процесор від ARM, як у попередніх розробках, і вбудований триядерний графічний процесор PowerVR SGX 543MP3 на 266 МГц. Ядро Swift в A6 використовує новий змінений набір інструкцій, ARMv7s, який містить деякі елементи ARM Cortex-A15, такі як підтримка Advanced SIMD v2 і VFPv4. A6 виробляється компанією Samsung за 32-нанометровою технологією із з high-κ діелектриком (HKMG).

Apple A6X

Apple A6X — система на чипі, представлена під час презентації iPad четвертого покоління 23 жовтня 2012 року. Це високопродуктивний варіант Apple A6. Apple стверджує, що A6X має вдвічі вищу продуктивність процесора і вдвічі вищу графічну продуктивність, ніж його попередник Apple A5X.

Як і в A6, ця система на чипі продовжує використовувати двоядерний процесор Swift, але має новий чотириядерний графічний процесор, чотириканальну пам'ять і дещо вищу тактову частоту процесора 1,4 ГГц. Він використовує вбудований чотирьохядерний графічний процесор PowerVR SGX 554MP4, що працює на частоті 300 МГц, і чотириканальну підсистему пам’яті. Порівняно з A6, A6X на 30 % більший, але Samsung продовжує виготовляти його за 32-нанометровою технологією із з high-κ діелектриком (HKMG).

Apple A7

Apple A7 — 64-бітна система на чипі типу пакет-на-пакеті, яка вперше з'явилася в iPhone 5S, який був представлений 10 вересня 2013 року. Чип також було використано в iPad Air, iPad Mini 2 і iPad Mini 3. Apple стверджує, що він вдвічі швидший і має вдвічі більшу графічну потужність в порівнянні з його попередником Apple A6. Чип Apple A7 є першим 64-бітним чипом, використаним в смартфоні, а пізніше в планшетному комп'ютері.

A7 оснащений 64-бітним двоядерним процесором ARMv8-A, розробленим Apple, з тактовою частотою 1,3–1,4 ГГц, який називається Cyclone, та інтегрованим графічним процесором PowerVR G6430 у конфігурації з чотирма кластерами. Архітектура ARMv8-A подвоює кількість регістрів A7 в порівнянні з A6. Тепер він має 31 регістр загального призначення, кожен із яких має ширину 64-біти, і 32 регістри з рухомою комою/NEON, кожен із яких має ширину 128 біт. A7 виробляється компанією Samsung за 28-нанометровою технологією із з high-κ діелектриком (HKMG), а чип містить понад 1 мільярд на кристалі розміром 102 мм².

Apple A8

Apple A8 — 64-бітна система на чипі типу пакет-на-пакеті виробництва TSMC. Вперше вона зʼявилася в iPhone 6 і iPhone 6 Plus, які були представлені 9 вересня 2014 року. Через рік, на базі A8, був представлений iPad Mini 4. Apple стверджує, що вона має на 25 % продуктивніший процесор і на 50 % продуктивнішу графіку, споживаючи лише 50 % енергії в порівнянні зі своїм попередником, Apple A7. 9 лютого 2018 року Apple випустила HomePod на базі Apple A8 з 1 ГБ оперативної пам'яті.

A8 оснащена розробленим Apple 64-бітним двоядерним процесором ARMv8-A з тактовою частотою 1,4 ГГц та інтегрованим графічним процесором PowerVR GX6450 у конфігурації з чотирма кластерами. Графічний процесор має спеціальні ядра шейдерів і компілятор. A8 виготовляється за 20-нанометровим техпроцесом TSMC, який замінив Samsung як виробника процесорів для мобільних пристроїв Apple. Він містить 2 мільярди транзисторів. Незважаючи на те, що кількість транзисторів вдвічі більша в порівнянні з A7, його фізичний розмір був зменшений на 13 % до 89 мм2 (повʼязано це із щільнішим розміщенням, а не із новою мікроархітектурою).

Apple A8X

Apple A8X — 64-бітна система на чипі, представлена під час презентації iPad Air 2 16 жовтня 2014 року. Це високопродуктивний варіант Apple A8. Apple стверджує, що він має на 40 % продуктивніший процесор і в 2,5 рази продуктивнішу графіку, ніж його попередник Apple A7.

На відміну від A8, ця система на чипі використовує триядерний процесор, новий восьмиядерний графічний процесор, двоканальну пам'ять і трохи вищу тактову частоту процесора 1,5 ГГц. Чип використовує вбудований восьмиядерний графічний процесор PowerVR GXA6850 з частотою 450 МГц і двоканальну підсистему пам’яті. Він виробляється TSMC за 20-нанометровим техпроцесом і містить 3 мільярди .

Apple A9

Apple A9 — 64-бітна система на чипі на базі ARM, яка вперше з'явилася в iPhone 6S і 6S Plus, що були представлені 9 вересня 2015 року. Apple стверджує, що вона має на 70 % продуктивніший процесор і на 90 % продуктивнішу графіку в порівнянні з її попередником, Apple A8. Це перша система на чипі Apple, що має подвійне джерелопостачання; вона виробляється Samsung за 14-нанометровим техпроцесом FinFET LPE і TSMC за 16-нанометровим техпроцесом FinFET. Згодом на базі чипу були випущені iPhone SE першого покоління та iPad (5‑го покоління). Apple A9 був останнім процесором, який Apple виготовила за контрактом з Samsung, наразі всі чипи A-серії виробляє TSMC.

Apple A9X

Apple A9X — 64-бітна система на чипі, яка була анонсована 9 вересня 2015 року та випущена 11 листопада 2015 року і вперше з'явилася в iPad Pro. Чип має на 80 % продуктивніший процесор і вдвічі продуктивніший графічний процесор, ніж його попередник Apple A8X. Він виготовлений TSMC за 16-нанометровим техпроцесом FinFET.

Apple A10 Fusion