【Appleシリコン】M1チップの特徴・開発の理由まとめ

Appleが開発したM1チップにより、MacやiPad Proがパワーアップ!Macは2020年からIntelプロセッサから順調に独自のSoCへ移行しています。現時点でM1をはじめ、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultraの4つのタイプが利用可能です。

そもそもM1チップはどのような特徴があるのか、構造やメリット&デメリット、さらにAppleが開発に踏み切った理由をまとめました。

M1チップの特徴

Appleが開発した初のプロセッサであるM1チップは、CPU、GPU、ニューラルエンジンなどを搭載したSoCです。結合されたユニファイドメモリにより、それぞれのコンポーネントで共有しながら低レイテンシでデータ転送ができるようになりました。

高性能コアと高効率コアでCPUを構成することにより、電力の消費量がIntelプロセッサより改善されたのもポイントです。

MacのほかiPad Pro12.9インチ第5世代、iPad Pro11インチ第3世代、iPad Air第5世代に採用され、Macとの作業の効率化も高くなっています。

CPU

CPUは高性能コアと高効率コアで構成され、M1 Pro以降は高性能コアに比重が置かれています。

  • M1…8コア(高性能コアx4+高効率コアx4)
  • M1 Pro…8コア(6つの高性能コア+2つの高効率コア)、10コア(8つの高性能コア+2つの高効率コア)
  • M1 Max…10コア(8つの高性能コア+2つの高効率コア)
  • M1 Ultra…20コア(16つの高性能コア+4つの高効率コア)

高効率コアはCPUの処理が必要でないときに、アイドル状態で使用されるコアです。省エネにもなり、パソコンへの負担を抑えてくれます。

M1・Intel・AMDのベンチマークスコアを比較

M1シリーズのチップは他プロセッサに対しておおよそどの程度のレベルなのか、Geekbench 5のベンチマークスコアでIntelとRyzenで比較しました。

M1シングルコアマルチコア
Mac Studio・1755(Ultra) / 1754(Max)
・1740(Intel Core i9-11900KF)
・23369(Ultra) / 22334(AMD Ryzen Threadripper 3970X)
・12331(Max) / 12153( Intel Xeon E5-2696 v4 )
MacBook Pro 16インチ(10コア)・1747(Max) / 1742(Pro)
・同上
・12221(Max) / 12153( Intel Xeon E5-2696 v4)
・12146(Pro) / 12093(AMD Ryzen Threadripper 2950X)
MacBook Pro 14インチ(10コア)・1747(Max) / 1738(Pro)
・同上 / 1690(Intel Core i9-11900KF)
・12163(Max) / 12153( Intel Xeon E5-2696 v4 )
・12010(Pro) / 11961(Intel Core i9-9920X)
MacBook Air13.3インチ(8コア)1707 / 1686(AMD Ryzen 9 5950X)7419 / 7402(AMD EPYC 7601)
iMac 24インチ(8コア)1720 / 同上7474 / 7466(Intel Xeon Gold 5118)
Mac mini(8コア)1713 / 同上7434 / 7402(AMD EPYC 7601)
iPad Pro 12インチ(第5世代)1706 / 同上7216 / 7196(Intel Xeon E-2288G)
iPad Pro 11インチ(第3世代)1705 / 同上7213 / 7196(Intel Xeon E-2288G)
iPad Air(第5世代)1706 / 同上7130 / 7133(Intel Core i7-9700KF)

シングルコア1800以上はM1では到達していませんが、最大でスコアランキングで9位のIntel Core i9-11900KFを追い抜いています。マルチコアに関しては、M1 Ultraがランキング2位のAMD Ryzen Threadripper 3970Xを超える性能です。

M1チップ内で比較すると、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultraのマルチコアでは、他のモデルと比べ桁違いのパフォーマンスが期待でき、iPad Pro同士ではシングルコアもマルチコアも差がほとんどないのが特徴です。

シングルコアとマルチコアは作業によって重要度が異なり、一般的にシングルコアはゲームや1つのアプリを使うなど単一コアの作業に強さを発揮。

マルチコアはスプレッドシートで作業をしながらPagesで文章を書くなど、複数のアプリを同時に使ったり動画のエンコード/デコードなどを負荷の高い処理を行うときに必要になります。

豆知識】コアが多ければそれだけぱ良いとは限らない

とりわけMacを購入するときに、コア数を重視することが多いと思います。しかし、コア数が倍になってもそれだけ100%パフォーマンスが向上することはなく、実際には最大で75%のようです。

とくに並列演算にパワーを発揮するマルチコアのパソコンを購入するときは、使うソフトウェアがそれだけのコア数を必要としているかを確かめることが大切です。16コアのパソコンでも8コアしか使わない作業なら、メリットを実感しにくいでしょう。

意味なく多くのコアを積んだパソコンを使うと、シングルコアの性能を低下させることもあるので無駄にコア数を増やすのはおすすめではありません。

プロレベルのMacでは、MacBook Pro 14インチ(最大10コア)やMacBook Pro16インチ(10コア)、Mac Studio(最大20コア)が利用できますが、いかに作業に見合ったコア数のMacを使うことがパフォーマンス向上のカギとなりそうです。

GPU

MacBook Air13.3インチとiMac 24インチのスタンダードモデルはGPU7コア、iMac 24インチのハイエンド及びMac mini、iPad ProはGPU8コアが搭載されています。

ハイエンドのiMac 24インチの場合、21.5インチのスタンダードモデルと比べて最大2倍のスピードで、大きなピクセルの画像や4Kなど高解像度の映像を滑らかに再生。

MacBook Pro 14インチ/16では最大32コアが利用可能です。

ニューラルエンジン

M1チップで初めてMacに搭載されたニューラルエンジンは、M1チップのすべてのモデルにおいて16コアです。iPhoneのFace IDやアニ文字などにすでに使われているニューラルエンジンの機械学習により、音声や画像、映像などの処理がスムーズにできます。

Mac miniでは初めて搭載され、より充実した機能になりました。

メモリ

メモリはチップによって配置や容量が異なりますが、いずれもチップに結合されています。ユニファイドメモリにより、データの読み書きを並行して行うことができるので、CPUのメモリアクセスが終わるまでGPUが待つといったロス時間を削減できます。

その分高速な作業ができるほか、電力の消費も少なくなるなど、デバイスがパワーアップできる要素を秘めています。

M1 Ultraは800GB/秒の帯域幅で、重い作業も瞬く間に処理が完了できます。

M1チップのメリットとデメリットをチェック

M1チップのデバイスを使うとどのようなメリットとデメリットを感じるのか、それぞれ4つのポイントでまとめました。

メリット

高速で作業ができる

統合型のM1チップにより、効率良くCPU、GPU、ニューラルエンジンが機能することでさらなる高速化が可能になりました。先にお伝えしたベンチマークの比較表からもわかるように、高いパフォーマンスが期待できます。

グラフィックスやニューラルエンジンの向上により、生き生きとしたビジュアルで、画像や動画、ゲームが楽しめるのも魅力的なポイントです。

複数の重いアプリを使っていたり、一度に大量の作業をしているときも、M1チップで軽さを実感しやすくなります。

M1チップのデバイス同士でスムーズな連携

M1チップのMacやiPadと連携作業がやりやすくなります。サイドカーやユニバーサルコントロールにおいても、同じM1チップであるのは大きなメリット。

もたつきや接続が切れるなどのトラブルも回避でき、まさに連携拡張の恩恵を受けながら、デバイスが一体化したかのように使えるでしょう。

IntelプロセッサよりMacを安く購入できる

自社のプロセッサを使っているおかげで、IntelプロセッサのMacよりも価格が安めです。 今までラグジュアリーなパソコンとして敷居が高かったMacにアクセスしやすくなったのは、Appleが望んでいたことでもあります。

新しいプロセッサが世の中に認められるには、まずはユーザーを増やすことが大事。とりわけMacを長年愛用しているユーザーに抵抗なく馴染んでもらうためにも、価格の引き下げはM1チップのMacの購買意欲を湧かす大きなモチベーションとなるでしょう。

バッテリーが最大21時間持続

無駄なCPUの使用を抑える高効率コアにより電力の消費が軽減されます。モバイルデバイスでは以下のバッテリー使用時間が期待できます。(*使用状況により実質的な駆動時間は異なります)

  • MacBook Pro 16インチ…最大21時間
  • MacBook Pro 14インチ…最大17時間
  • MacBook Air13.3インチ…最大18時間
  • iPad Pro…最大10時間
  • iPad Air…最大10時間

さらにM1チップ内のCPU、GPU、ニューラルエンジンがメモリへダイレクトにデータを高速に転送できることにより、時間も同時に節約できるのも嬉しいポイントです。

M1チップはARMアーキテクチャをベースに、TSMCの5nmプロセスで作られています。MacやiPadの電力消費を抑えながら、長いバッテリーの持続時間を可能にするのが特徴。とりわけMacBookやiPadユーザーは、恩恵を感じるでしょう。

デメリット

スタンダードモデルのM1チップはポートが少ない

MacBook AirやiMac 24インチなど一体型のM1チップデバイスでは、USBのポートの数や種類が従来より少なくなったデメリットがありました。

MacBook Pro 14インチ/16インチで1つポートが増えたことで、そのデメリットをカバー。

デバイスごとのポートの数は以下の通りです。iPadは1つなので、ここでは割愛しました。

モデルポートのタイプ合計数
Mac Studio・背面Thunderbolt 4 x4、USB-Ax2、HDMI、Ethernet、ヘッドフォンジャック
・前面(M1 Max):USB-Cx2、SDXCカードスロット
・前面(M1 Ultra):Thunderbolt 4 x2、SDXCカードスロット
各チップ12個
MacBook Air13.3インチ・Thunderbolt 3 / USB 4 x2
・ヘッドフォンジャック
3
MacBook Pro 14インチ/16インチ・Thunderbolt 4 x3
・HDMI
・SDXCカードスロット
・MagSafe 3
・ヘッドフォンジャック
各デバイス7個
iMac 24インチ(GPU7モデル)・Thunderbolt 3 / USB 4 x2
・Ethernet(オプション)
・ヘッドフォンジャック
3(オプションなし)
iMac 24インチ(GPU8モデル)・Thunderbolt 3 / USB 4 x2
・USB 3 x2
・Ethernet
・ヘッドフォンジャック
6
Mac mini・Thunderbolt 3 / USB 4x 2
・USB-A x2
・Ethernet
・ヘッドフォンジャック
6

Mac miniやMac StudioにはUSB-Aポートがありますが、それ以外のデバイスは必要に応じてアダプタで変換することになります。

MacBook Pro 14/16インチとMac StudioではThunderbolt 4が利用でき、Thunderbolt 3のようにケーブルの種類に関係なく最大40Gbpsの同じ速度でデータ転送できるようになりました。MagSafeを使えることで、充電時でも3つのポートの使用が可能です。

ベーシックなM1チップはメモリの拡張が制限される

ベーシックなM1チップでもスピーディーな作業が期待できますが、MacBook Air13.3インチ、iMac 24インチ、Mac miniではメモリのカスタマイズが16GBまでしかできません。

メモリの使用量が制限されるので、重い作業をするなら増量ができるMacBook Pro 14/16インチやMac Studioがおすすめです。M1 Proでは32GB、M1 Maxでは64GB、そしてM1 Ultraでは128GBにグレードアップ可能です。

iPad Proではストレージの容量によって異なり、1TBと2TBは16GB、それ以外は8GBで固定されています。基本的にストレージと比例した仕様で、カスタマイズはできません。

IntelのMacと使える機能が異なる

M1チップを搭載したMacとIntelプロセッサのMacを併用するときは、ニューラルエンジンに関するいくつかの機能において違和感を持つことがあります。

SiriによるテキストリーディングやFaceTimeで被写体を引き立たせるなど、 Intelのプロセッサではほぼ不可能な機能に直面するかもしれません。

異なるプロセッサのMacを交互に使っている場合、ニューラルエンジンが関わるものはすべてM1を使うと区別しておくとスムーズに対処できるでしょう。

今秋利用可能なmacOS Venturaでは、読み上げで自動に絵文字に変換できる機能が導入されるようです。

使っていたソフトウエアが機能しない可能性も

OSのアップデートでさえ、今まで使っていたソフトウエアが機能しなくなるのはよくあることです。プロセッサの構造が異なるM1チップを搭載すれば、可能性が高くなるでしょう。ソフトウエア会社はM1チップに対応できるように開発をしていても、準備ができるまで待つしかありません。

しかしMacに関してはアドビ系では影響が少なく、PhotoshopやLightroomなど主なソフトウェアはM1チップでもネイティブに動作でき、Adobe AnimateやAdobe Premiereなどほとんどのアドビ系はRosetta 2を通して機能します。

AppleがM1チップを開発したのはなぜか?

デバイスの脳であるプロセッサを自主的に開発することは、Appleにとって有利な点が多いです。もちろんユーザーへのメリットにもつながります。

どのデバイスにも同じアプリを有効にするため

iPhoneやiPadのみで使用できたアプリを、Macでもコードの変換なしにそのまま使えるようにすることがM1チップの目的の1つです。

Appleがアプリのプロデュースに大幅な手間や時間を省けるほか、ユーザーも使用デバイスに制限なく使えるなど相互間でのメリットが得られます。デバイスを使い分けをする必要もなく、シームレスな作業が可能です。

開発の効率化のため

自社開発のプロセッサを使うことで、デバイスの設計や機能が自由にカスタマイズできるのは大きな特権。妥協のないデバイスを生み出す可能性が広がります。

Appleデバイス間で独自のプロセッサを搭載すれば、開発だけでなく作業のやりとりがスムーズになり仕事の能率も向上。ユーザーにとっても複数のAppleデバイスを使うことのメリットを実感できるでしょう。

製造コストの削減

プロセッサの製造コストの面で、Appleの予算に合わせて調整できます。取引先へのさまざまなコストを抑えられるので、仮に取引先のプロセッサの価格変動で上昇した場合でも影響を受けません。

それだけにデバイス自体の価格も削減でき、ユーザーに購入しやすいのもメリット。デメリットであった価格が、ようやくM1チップで改善できそうです。

まとめ

M1チップの向上により、MacやiPadでこれからもさらなるパフォーマンスが期待できます。これからもMシリーズのチップが誕生していけば、Appleはまさにオリジナルの高性能デバイスを提供できるでしょう。今後のパワフルなチップに大きな期待がかかります。

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