Apple M1 : la pomme fait ses adieux aux bleus pour les MacBook

Nous l’attendions avec impatience, le voilà : Apple a enfin levé le voile sur sa puce maison sous jeu d’instructions ARM, l’Apple M1. Comme à l’accoutumée chez la firme à la pomme, les informations sont rares, encore moins sur le plan technique : pas de fréquence, quelques mots sur les caches ; vous achetez de l’Apple et cela doit se suffire à soi-même.

Au total, la pomme a tout de même casé 16 milliards de transistors dans une surface inconnue, mais relativement réduite du fait de l’utilisation du 5 nm de chez TSMC. Pour situer par rapport aux cadors du genre, nous sommes entre une RTX 2080 et une RTX 2080 Ti, bien que ces comparaisons ne soient pas directement pertinentes du fait des technologies et des utilisations différentes des puces. Néanmoins, ce chiffre reste extrêmement élevé pour un SoC, et pour cause : Apple a intégré dans son M1 un CPU, un GPU et un accélérateur de machine learning, tout trois dimensionnés pour des PC portables : il faut bien que tout ce beau monde prenne de la place ! Pour le CPU, il est question d’un ARM octocœur sauce big.LITTLE, avec 4 gros cœurs et 4 plus petits. Les premières cités bénéficient d’un énorme cache L1 de 128 Kio (contre 48 kio chez Intel depuis Ice Lake, et 32 kio chez AMD !), un cache L1 séparé pour les instructions, encore plus énorme de 192 kio (contre 32 kio chez Intel et AMD) et partagent 12 Mo de cache sur tout le « gros » cluster. Petite précision : les bousins ne sont évidemment pas multithreadés, ARM n’ayant encore jamais travaillé sur cet angle d’attaque, mais supportent des fonctionnalités héritées des modèles mobiles, telle la possibilité de sortir de veille instantanément, ou de continuer à travailler sur quelques tâches peu coûteuses tout en restant dans cet état de veille, sans pour autant drainer la batterie.

Pour les cœurs plus légers, il est question de 128 kio pour le cache des instructions, et 64 kio pour les données, et 4 Mio de cache L2 partagé : là encore, Apple a vu grand. Selon la firme, les 4 petits cœurs devraient à eux seuls égaler les performances d’un dual cœur d’Intel ; tout en gardant un TDP global de la puce de 10 W (valeur utilisée pour les MacBook Air). Incroyable, peut-être même trop beau pour être vrai. Néanmoins, notez que la firme semble s’être passée de cache L3, d’où l’intérêt de gonfler le L1 pour compenser. De plus, une grande partie des gains de performances lors des utilisations courantes se situent dans le prédicteur de branchement, et Apple n’a pas communiqué à ce sujet : il faudra attendre les tests pour en savoir davantage.

Et le prix des meilleures légendes est attribué à... (Pour information, Apple annonce également une réduction de la consommation d’un facteur 4 pour obtenir le même niveau de performance)

Pour ce qui est du GPU, la pomme calque sa nomenclature sur le CPU, avec 8 « cœurs » maximum (certaines versions d’entrée de gamme n’en possédant que 7), qui sont en fait composés de 16 unités d’exécution chacun pour un total de 2,6 TFLOPS, soit le double de l’iGPU d’Ice Lake, et une valeur extrêmement similaire à celle annoncée pour la partie graphique X^e de Tiger Lake. Cependant, le GPU n’est pas le seul accélérateur présent sur le M1, car Apple a - sans surprise, cela étant courant sur les SoC en 2020 - intégré un accélérateur de Machine Learning. Capable d’effectuer 11 TOPS (attention, il est bien question d’opérations par secondes et non d’opérations flottantes) via 16 cœurs de calcul sans plus de détails, ce dernier semble toutefois pouvoir faire usage du GPU lorsque l’application utilisée le nécessite : plus de détails à ce sujet devraient être disponibles pour les développeurs.

Enfin, côté RAM, Apple semble avoir intégré les puces sous le même package que le SoC, permettant — selon la firme — d’améliorer la latence et augmenter le débit, tout en proposant une mémoire unifiée pour le CPU et le GPU. Certes, mais ce motif d’accès était déjà présent sur les iGPU précédents, qui devaient bel et bien piocher dans la RAM centrale, à l’exception près qu’une zone physique leur était dédiée... Et, du fait de la DDR4 employée, les performances graphiques étaient souvent limitées par le débit de cette même DRAM : à voir ce qu’il en est pour la solution d’Apple. Ici, l’unification devrait permettre aux divers accélérateurs (GPU comme réseau de neurones) de travailler directement sur les mêmes données que le CPU, évitant ainsi de coûteuses copies : reste à voir si la RAM employée saura se montrer à la hauteur en honorant en parallèle les accès provenant de microcomposants différents. De plus, rien n’est dit sur les possibilités d’upgrade (spoiler : si la DRAM est bien intégrée dans le M1, impossible d’en changer) ni sur la manière de la pomme de passer de 8 Gio à 16 Gio dans ses configurations.

Tout cela permet à Apple de s’autocongratuler (pour rester polis) en affirmant haut et fort posséder le CPU le plus efficient en matière de performances/Watt, et la partie graphique la plus rapide du monde. Agressif, comme marketing, mais attendu. La firme se permet même d’en rajouter une couche avec la partie chipset, désormais également rassemblée dans le M1, qui gère pêle-mêle le PCIe 4.0, l’USB 4 et le Thunderbolt (4 ?), les SSD NVMe sans compter les classiques enclave sécurisée (un coprocesseur permettant d’exécuter sainement des calculs lorsque l’environnement CPU est compromis, remplaçant l’Apple T2), encodage et décodage de l’affichage HDR, HD, DTC, BX... Un sérieux cocktail de fonctionnalités.

Une vision certes artistique, mais qui ne donne pas beaucoup d’indices sur la disposition réelle des composants

Reste la question des performances, bien évidemment encore inconnues à l’heure actuelle, mis à part quelques sombres benchmarks synthétiques pas toujours très représentatifs de la réalité des utilisateurs. Passer d’un quadcore hyperthreadé de chez Intel, même à son 36ème refresh du 14 nm, à un 4+4 cœurs basé sur les designs ARM, l’utilisateur final risque de constater une différence, à moins que la magie de l’optimisation de la pomme ne soit passée par là — les iPhone étaient reconnus à leurs débuts comme bien plus fluides que les Android en dépit de spécifications inférieures : rien n’est impossible. Similairement, difficile de se projeter sur les GPU. D’un côté, la pomme a une certaine expérience, et surpasser un iGPU Intel n’est pas un objectif insurmontable, mais, d’une autre côté, certains modèles ont été équipés de partie graphique gen11 : la concurrence sera rude !

Ce M1 sera-t-il l’occasion de s’en mettre plein les fouilles ?

Finalement, pour avoir un de ces Apple M1 sous le capot, il faudra investir dans un MacBook Air, un MacBook Pro ou un Mac Mini, les trois étant disponibles dès aujourd’hui, et se tarifant à partir de respectivement 999 $, 1299 $ et 699 $, pour grimper jusque (toujours respectivement) à 2 049 $, 2 299 $ et 1 699 $ une fois toutes les options hardware mises au maximum. Enfin, notez que les modèles les plus puissants, les MacBook Pro 16", intègrent toujours un processeur bleu et ne sont pas (encore ?) remis à jour, vraisemblablement du fait d’un GPU dédié encore difficilement remplaçable. Il ne manque plus que les tests pour juger du succès ou non des machines !