애플 M1

Apple M1
"M1 프로세서"는 여기로 리디렉션됩니다.코드 이름이 "M1"인 x86 기반 프로세서는 Cyrix 6x86을 참조하십시오.
애플 M1
애플 M1 프로
애플 M1 맥스
애플 M1 울트라
2020년형 맥 미니 내부의 M1 프로세서
일반정보
런칭M1: 2020년[1] 11월 10일
M1 프로와 맥스: 2021년 10월 18일
M1 울트라: 2022년 3월 8일
설계자 :애플사
공통 제조업체
상품코드M1: APL1102[2]
M1프로 : APL1103
M1 맥스: APL1105[3][verification needed]
M1 울트라: APL1W06[4]
성능
최대 CPU 클럭 속도3.2GHz[1]
캐시
L1 캐시코어당 192+128KB(성능 코어)
코어당 128+64KB(효율적인 코어)
L2 캐시성능 코어
M1: 12MB
M1 Pro 및 M1 Max: 24 MB
M1 울트라: 48MB

효율성 코어
M1, M1 Pro, M1 Max: 4MB
M1 울트라: 8MB
마지막 레벨 캐시M1: 8MB
M1 Pro: 24 MB
M1 최대값: 48MB
M1 울트라: 96MB
건축과 분류
어플M1: 데스크탑(Mac Mini, iMac), 노트북(MacBook 제품군), 태블릿(iPad Pro 및 iPad Air)

M1 Pro : 노트북 (MacBook Pro)

M1 Max: 노트북(MacBook Pro), 데스크탑(Mac Studio)

M1 울트라 : 데스크톱 (맥스튜디오)
기술노드5nm
마이크로아키텍처"불꽃"과 "아이스스톰"[1]
명령어세트ARMv8.5-A[5]
물리적 규격
트랜지스터
  • M1: 160억
    M1 프로: 337억
    M1 Max: 570억[6]
    M1 울트라: 1140억
코어스
  • M1 : 8 (고성능 4배+고효율 4배)
    M1 Pro : 8 또는 10 (6x 또는 8x 고성능 + 2x 고효율)
    M1 Max : 10 (고성능 8배+고효율 2배)
    M1 울트라 : 20 (고성능 16배+고효율 4배)
GPUApple에서 설계한 통합 그래픽

M1: 7코어 또는 8코어 GPU
M1 Pro: 14코어 또는 16코어 GPU
M1 Max: 24코어 또는 32코어 GPU

M1 Ultra: 48코어 또는 64코어 GPU
제품, 모델, 변형 모델
변형 모델
역사
이전 버전인텔 코어 및 애플 T2 칩 (Mac)
애플 A12X (애플 A12Z, 아이패드 프로)
애플 A14 (아이패드 에어)
후임자애플 M2
Mac 전환:
애플실리콘
Processor designed by Apple (M1)

Apple M1은 Apple Inc.가 Mac 데스크톱과 노트북, iPad Pro 및 iPad Air 태블릿을 위한 중앙 처리 장치(CPU) 및 그래픽 처리 장치(GPU)로 설계한 ARM 기반 SoC 시리즈입니다.[7]M1 칩은 Macintosh 컴퓨터가 사용하는 명령어 세트 아키텍처에 대한 Apple의 세 번째 변경을 시작했으며, Power에서 Apple silicon으로 전환된 지 14년 만에 Intel에서 Apple silicon으로 전환되었습니다.PC에서 인텔로, 그리고 모토로라 68000 시리즈에서 파워PC로 전환된 지 26년 만에.2020년 출시 당시 애플은 M1이 세계에서 가장 빠른 CPU 코어 "저전력 실리콘"과 세계 최고의 와트당 CPU 성능을 갖췄다고 밝혔습니다.[7][8]후속작인 애플 M2는 2022년 6월 6일 WWDC에서 발표되었습니다.

2020년 11월에 오리지널 M1 칩이 출시되었고, 2021년 10월에 전문가 중심의 M1 프로와 M1 맥스 칩이 출시되었습니다.M1 Max는 M1 Pro의 고성능 버전으로, 더 많은 GPU 코어와 메모리 대역폭을 갖추고 있으며 다이 크기도 더 큽니다.애플은 2022년 M1 울트라를 선보였는데, 두 개의 M1 맥스 칩을 하나의 패키지에 결합했습니다.이 칩들은 크기와 기능적인 유닛의 수가 크게 다릅니다: 예를 들어, 원래의 M1은 약 160억 개의 트랜지스터를 가지고 있는 반면, M1 울트라는 1,140억 개의 트랜지스터를 가지고 있습니다.

애플의 맥OS와 아이패드OS 운영 체제는 모두 M1에서 실행되며, 리눅스 커널에서 M1 SoC에 대한 초기 지원은 2021년 6월 27일 버전 5.13에서 발표되었습니다.[9]

M1 칩의 초기 버전에는 샌드박스된 애플리케이션이 데이터를 교환할 수 있도록 하는 아키텍처 결함이 포함되어 있으며, 이는 보안 모델을 위반하는 것으로 "대부분 무해"하다고 설명되어 왔습니다.[10]

설계.

CPU

M1에는 고성능 '파이어스톰' 4개와 에너지 효율성이 뛰어난 '아이스스톰' 코어 4개가 탑재돼 있으며, A14 바이오닉에서 처음 선보였습니다.ARM Dynamic과 유사한 하이브리드 구성입니다.IQ와 인텔의 레이크필드, 올더레이크, 랩터레이크 프로세서.[11]이 조합을 통해 이전 Apple에서는 전력 사용 최적화가 불가능했습니다.인텔 아키텍처 장치.애플은 에너지 효율이 높은 코어가 고성능 코어의 10분의 1의 전력을 사용한다고 주장합니다.[12]고성능 코어에는 192KB의 L1 명령 캐시와 128KB의 L1 데이터 캐시가[13] 있으며 12MB의 L2 캐시를 공유합니다. 에너지 효율적인 코어에는 128KB의 L1 명령 캐시, 64KB의 L1 데이터 캐시 및 공유 4MB의 L2 캐시가 있습니다.SoC에는 GPU가 공유하는 8MB 시스템 레벨 캐시도 있습니다.

M1 Pro 및 M1 Max

M1 Pro와 M1 Max는 같은 ARM을 크게 사용합니다.Little은 M1으로 설계되었으며, 8개의 고성능 "Firestorm"(M1 Pro의 하위 빈 변형 모델에서 6개)과 2개의 에너지 효율적인 "Icestorm" 코어가 있으며, 총 10개의 코어(M1 Pro의 하위 빈 변형 모델에서 8개)를 제공합니다.[14]고성능 코어는 3228MHz, 고효율 코어는 2064MHz로 클럭됩니다.8개의 고성능 코어는 2개의 클러스터로 나뉩니다.각 고성능 클러스터는 12MB의 L2 캐시를 공유합니다.두 개의 고효율 코어는 4MB의 L2 캐시를 공유합니다.M1 Pro와 M1 Max는 각각 24MB와 48MB의 시스템 레벨 캐시(SLC)를 가지고 있습니다.[15]

M1 울트라

M1 Ultra는 두 개의 M1 Max 칩을 하나의 패키지에[16] 결합하여 총 20개의 CPU 코어와 96MB 시스템 레벨 캐시(SLC)를 제공합니다.

GPU

M1은 애플이 설계한[17] 8코어(일부 기본 모델의 경우 7개) 그래픽 처리 장치(GPU)를 통합합니다.각 GPU 코어는 16개의 실행 유닛으로 나뉘며, 각각은 8개의 ALU(Ametric Logic Unit)를 포함합니다.총 M1 GPU는 최대 128개의 실행 유닛 또는 1024개의 ALU를 포함하고 있으며,[18] Apple은 이를 통해 최대 24,576개의 스레드를 동시에 실행할 수 있으며 최대 2.6 TFLOP(Floating Point) 성능을 발휘한다고 밝혔습니다.[11][19]

M1 Pro는 16코어(일부 기본 모델의 경우 14개) 그래픽 처리 장치(GPU)를 통합하고, M1 Max는 32코어(일부 기본 모델의 경우 24개) GPU를 통합합니다. M1 Max GPU는 총 512개의 실행 장치 또는 4096개의 ALU를 포함하며, FP32(최대 부동 소수점) 성능은 10.4 TFLOP입니다.

M1 Ultra는 최대 8192개의 ALU와 21개의 FP32 성능의 TFLOP을 갖춘 48 또는 64 코어 GPU를 갖추고 있습니다.

기억

사과 RAM (-MT/s) 폭 data rate TB 컨트롤러
M1 LPDDR4X-4266 0128비트 068.3GB/s 2배속 TB3
M1 프로 LPDDR5-6400 0256비트 204.8GB/s 2배속 TB4
M1 맥스 LPDDR5-6400 0512비트 409.6 GB/s 4배속 TB4
M1 울트라 LPDDR5-6400 1024비트 819.2GB/s 8배속 TB4

M1은 프로세서의 모든 구성 요소가 공유하는 통합 메모리 구성에서 128비트 LPDDR4X SDRAM을[20] 사용합니다.SoC 및 RAM 칩은 패키지 내 시스템 설계로 함께 장착됩니다.8GB 및 16GB 구성을 사용할 수 있습니다.

M1 Pro에는 256비트 LPDDR5 SDRAM 메모리가 있고 M1 Max에는 512비트 LPDDR5 SDRAM 메모리가 있습니다.M1 SoC의 메모리 대역폭은 66.67GB/s인 반면, M1 Pro의 경우 200GB/s 대역폭이, M1 Max의 경우 400GB/s 대역폭이 있습니다.[11]M1 Pro는 16GB와 32GB의 메모리 구성으로 제공되며 M1 Max는 32GB와 64GB의 메모리 구성으로 제공됩니다.[21]

M1 Ultra는 대역폭이 800GB/s인 1024비트 또는 1킬로비트 메모리 버스의 경우 64GB 또는 128GB 구성에서 M1 Max 사양을 두 배로 늘렸습니다.

기타 특징

M1은 초당 11조 번의 연산을 수행할 수 있는 16코어 뉴럴 엔진에 전용 뉴럴 네트워크 하드웨어를 포함하고 있습니다.[11]다른 구성 요소로는 이미지 신호 프로세서, PCIe 스토리지 컨트롤러, Thunderbolt 3 지원을 포함하는 USB4 컨트롤러, Secure Enclave 등이 있습니다.M1 Pro, Max, Ultra는 Thunderbolt 4를 지원합니다.

M1은 HEVC 및 H.264에 대한 비디오 코덱 인코딩 지원을 제공합니다.HEVC, H.264, ProRes에 대한 디코딩 지원이 있습니다.[22]M1 Pro, M1 Max, M1 Ultra는 하드웨어 가속 H.264, HEVC, ProRes, ProRes RAW를 가진 미디어 엔진을 가지고 있습니다.이 미디어 엔진에는 비디오 디코딩 엔진(M1 Ultra는 2개, M1 Ultra는 4개), 비디오 인코딩 엔진(M1 Max는 2개, M1 Ultra는 4개), ProRes 인코딩 및 디코딩 엔진(M1 Max는 2개, M1 Ultra는 4개)이 있습니다.[23][24]

M1 Max는 집중적인 작업을 위해 16인치 맥북 프로에서 고출력 모드를 지원합니다.[25]M1 Pro는 Thunderbolt를 통한 60Hz에서 두 개의 6K 디스플레이를 지원하며, M1 Max는 Thunderbolt를 통한 세 번째 6K 디스플레이와 HDMI 2.0을 통한 4K 모니터를 지원합니다.[21]M1 Max 프로세서의 모든 매개 변수는 M1 울트라 프로세서에서 두 배가 되는데, 이는 기본적으로 병렬로 작동하는 두 개의 M1 Max 프로세서이기 때문입니다. 이들은 단일 패키지에 포함되어 있으며(소켓 AM4 AMD 라이젠 프로세서보다 크기가 큼)[16] macOS에서 하나의 프로세서로 간주됩니다.

성능 및 효율성

M1은 인기 벤치마크(Geekbench 5, Cinebench R23)에서 경쟁력 있는 성능을 기록했습니다.[26]

2020년형 M1 탑재 맥 미니는 공회전 시 7와트, 최대 부하 시 39와트의 전력을 소모하며,[27] 2018년형 6코어 인텔 i7 맥 미니의 경우 공회전 시 20와트, 최대 부하 시 122와트의 전력을 소모합니다.[28]M1의 에너지 효율은 M1 기반 맥북의 배터리 수명을 이전 인텔 기반 맥북에 비해 50% 증가시킵니다.[29]

출시 당시 맥북 에어(M1, 2020)와 맥북 프로(M1, 2020)는 특히 이전 맥북과 비교하여 CPU 성능과 배터리 수명이 뛰어나다는 평을 받았습니다.[30][31]

Apple M1 시리즈를 사용하는 제품

M1

M1 프로

M1 맥스

M1 울트라

  • 맥 스튜디오 (2022)

문제

USB 전원 전달 브리킹

출시 후 USB-C 허브를 통해 M1 기기를 충전한 일부 사용자들이 기기를 긁었다고 보고했습니다.[37]이 문제가 발생한 것으로 보고된 장치는 타사 USB-C 허브 및 비선더볼트 독(Apple 자체 동글 제외)이었습니다.[37]Apple은 로직 보드를 교체하고 고객에게 해당 허브를 통해 충전하지 말라고 말함으로써 이 문제를 해결했습니다.[37] macOS Big Sur 11.2.2에는 2019년 이상의 MacBook Pro 모델과 2020년 이상의 MacBook Air 모델이 특정 타사 USB-C 허브 및 독에 의해 손상되는 것을 방지하는 수정 기능이 포함되어 있습니다.[38][39]

보안 취약점

M1 레이스

2021년 5월, M1racles라는 이름의 M1 프로세서 결함이 발표되었습니다.의도하지 않게 쓰기 가능한 프로세서 레지스터를 비밀 채널로 사용하여 보안 모델을 위반하고 사소한 취약점을 구성하는 두 개의 샌드박스된 애플리케이션이 시스템 몰래 데이터를 교환할 수 있습니다.애플 실리콘의 리눅스용 아사히 리눅스 프로젝트의 창시자 헥터 마틴에 의해 발견되었습니다.[40]

오귀리

2022년 5월, 텔아비브 대학교, 일리노이 대학교 어바나 샴페인 및 워싱턴 대학교의 연구원들에 의해 발견된 M1 칩의 데이터 메모리 의존 프리페처(DMP)와 관련된 "Augury"라는 결함이 발표되었습니다.이는 당시에는 상당한 보안 위험으로 간주되지 않았습니다.[41]

팩맨

주요 기사 : 팩맨 (보안 취약점)

2022년 6월, MIT 연구진은 M1 칩에서 포인터 인증 코드(PAC)의 이름을 따서 팩맨(Pacman)이라고 부르는 추측 실행 취약성을 발견했다고 발표했습니다.[42]애플은 이것이 사용자들에게 심각한 위협이 된다고 생각하지 않는다고 말했습니다.[43]

보안 취약성(CVE-2022-32947)

2022년 가상 유튜버이자 GPU용 아사히 리눅스 개발자 중 한 명인 아사히 리나에 의해 M1의 페이지 테이블 번역에 대한 악용이 발견되었으며, 라이브스트림 도중 GPU의 초기 역설계 작업 중 우연히 발견되었습니다.이 공격에는 펌웨어 읽기-쓰기 권한을 가진 사용자, Apple의 페이지 변환 검색 테이블, 레지스터 및 uPPL이 사용되었습니다.Return Oriented Programming을 사용하여 이 공격은 여러 구성 요소가 하드웨어의 마이크로 시퀀스에 통합되어 가짜 페이지 테이블을 생성하고 레지스터를 새 페이지 테이블을 가리키도록 변경하고 Lookup Table을 호출하여 uPPL 호출을 수행하는 쉐이더의 형태를 취했습니다.uPPL에는 페이지 테이블 내용을 수정할 수 있는 기능이 있고 룩업 테이블에는 제한 없이 uPPL 호출을 수행할 수 있으므로 공격자는 이 공격을 통해 uPPL-룩업 테이블 취약성의 원본에 가짜 페이지 테이블이 매핑된 후 레지스터에서 참조하는 가짜 페이지 테이블로 루트 권한을 얻을 수 있습니다., 레지스터가 재설정되고 공격자는 변수를 수정하여 루트로 실행할 수 있습니다.

이 공격은 보다 전통적인 수단 대신 셰이더를 사용하는 것을 수반하기 때문에 독특한 것으로 여겨졌지만, 이 공격은 "사용자가 설치한 앱을 통한 장치 공격" 범주로 분류되며 150,000달러의 가치가 있었습니다.

2023년 9월에 완전한 공격을 보여주는 완전한 비디오가 게시되었습니다.[44] 공격이 어떻게 작동했는지에 대한 정보가 포함된 웹사이트와 함께.이 사이트에는 프로세스의 각 단계를 보여주는 자바스크립트 에뮬레이트된 마이크로 시퀀스도 있었습니다.


변형

아래 표는 "Firestorm" 및 "Icestorm" 마이크로아키텍처를 기반으로 한 다양한 SoC를 보여줍니다.[46][47]

변주 CPU

코어(P+E)*

 GPU
코어들		 GPU
EU 		그래픽스
ALU 		뉴럴 엔진

코어들

 메모리(GB) 트랜지스터
세어보세요
A14 6 (2+4) 4 64 512 16 4–6 118억
M1 8 (4+4) 7 112 896 16 8–16 160억
8 128 1024 16
M1 프로 8 (6+2) 14 224 1792 16 16–32 337억
10 (8+2)
16 256 2048 16
M1 맥스 10 (8+2) 24 384 3072 16 32–64 570억
32 512 4096 16
M1 울트라 20 (16+4) 48 768 6144 32 64–128 1140억
64 1024 8192 32

* (성능+전력효율)

갤러리

  • The M1 (APL1102) without the heat spreader showing the CPU die and the small SMD capacitors underneath. The left side of the image is a render.

    열 확산기가 없는 M1(APL1102)은 CPU 다이와 아래의 작은 SMD 커패시터를 보여줍니다.이미지의 왼쪽은 렌더입니다.

  • M1 Pro (APL1103)

    M1프로 (APL1103)

  • M1 Max (APL1105)

    M1맥스 (APL1105)

  • M1 Ultra (APL1W06)

    M1울트라(APL1W06)

  • M1 (APL1102) on a Mac mini (M1, 2020) (model 9,1) logic board, compared with A13 SoC on an iPhone 11 CPU board

    맥 미니 (M1, 2020) (모델 9,1) 로직 보드의 M1 (APL1102)와 아이폰 11 CPU 보드의 A13 SoC

참고 항목

참고문헌

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