Apple M1 Ultraは、計算流体力学のパフォーマンスでIntelを粉砕します

驚くほど特定するのは難しい まさに AppleのM1とIntelのx86プロセッサの比較。 チップファミリは多くの一般的な消費者向けアプリケーションで広くレビューされていますが、macOSとWindowsの不可避の違い、エミュレーションの影響、x86とM1の最適化の程度の違いにより、正確な測定がより困難になっています。

興味深い新しいベンチマーク結果と 付随するレビュー アプリ開発者兼エンジニアのCraigHunterは、M1Ultraがフィールド上のすべてのIntelx86CPUを完全に破壊していることを示しています。 それは公正な戦いでさえありません。 Hunterの結果によると、6つのスレッドを実行するM1 Ultraは、2019年の28コアXeonワークステーションのパフォーマンスと一致します。

それが印象的です。

グラフのy軸をデータを収容するのに十分な高さまで拡張すると、M1 Ultraが6つのコアを超えると、突然の原因不明のスケーリングの災害に見舞われることを期待しています。

そして、それはx86では実際には良くなりません。 少なくともM1のスケーリング は この時点で曲がります。

これはM1にとって大きな勝利です。 Appleの新しいCPUは、28コアのMacProの最高の結果よりも2倍以上高速です。 しかし、テスト自体について何を知っていますか？

ハンターベンチマークUSM3Dについて説明します NASAによる 「空力問題を解決するために産業界、政府、および学界で広く使用されるようになった四面体の非構造化フローソルバーとして。 USM3Dは、1989年の最初の導入以来、非粘性オイラーソルバーから完全な粘性ナビエ-ストークスコードへと着実に進化してきました。」

前述のように、これは計算流体力学テストであり、CFDテストはメモリ帯域幅に敏感なことで有名です。 ExtremeTechでUSM3Dをテストしたことはなく、これは私が精通しているアプリケーションではないため、テスト自体と、プラットフォームごとにどのようにコンパイルしたかについて、ハンターに連絡しました。 高度なマトリックス拡張機能またはIntelプラットフォームでは機能しなかった別の不特定の最適化のおかげで、M1Ultraがこれらのパフォーマンスレベルに達したという憶測がオンラインでありました。

ハンターによると、それは真実ではありません。

「M1でUSM3Dをコンパイルするとき、またはAccelerateまたはAMXのコードを調整または最適化しようとしたときに、Appleフレームワークにリンクしませんでした」とエンジニアおよびアプリ開発者は述べています。 「私はgfortranでストックUSM3Dソースを使用し、-O3最適化でかなり標準的なコンパイルを行いました。」

「正直なところ、これによりM1USM3D実行可能ファイルがIntelUSM3D実行可能ファイルよりもわずかに不利になると思います」と彼は続けました。 「私はIntelFortranコンパイラーを30年以上使用しており（IntelFortranになる前はDECFortran、次にCompaq Fortranでした）、それを最大限に活用する方法を知っています。 Intelコンパイラは、USM3Dをコンパイルするときに、積極的なベクトル化と最適化を行います。これまで、x86-64ではgfortranよりも優れたパフォーマンスを提供してきました。 そのため、M1にgfortranを使用することで、ある程度のパフォーマンスをテーブルに残したと思います。」

ハンターに、さまざまなIntelシステムと比較したM1Ultraのパフォーマンスについて説明したと感じたことを尋ねました。 エンジニアは、MacProやMacStudioなどのデスクトップシステムから実際のスーパーコンピューターに至るまで、さまざまなプラットフォームでCFDのパフォーマンスを評価してきた数十年の経験があります。

「過去と現在のすべてのテストに基づくと、ここでAppleシリコンマシンとの最大の違いを生み出しているのはSoCアーキテクチャであると感じています。計算にコアを追加するにつれて、システム帯域幅がパフォーマンススケーリング。 スタジオのM1Ultraには、非常に多くのシステム帯域幅があります。」

ベンチマークは、NASA USM3D CFDコードに基づいています。このコードは、米国市民が software.nasa.gov。 これはソースコードとして提供され、Fortranコンパイラでコンパイルする必要があります（一致するコンパイラサポートを使用してOpenMPIをビルドする必要もあります）。 makefileは、Intel Fortranコンパイラを使用してmacOSまたはLinux用にセットアップされます。これにより、x86-64用に高度に最適化された実行可能ファイルが作成されます。 gfortran（私がarm-64 Apple M1システムに使用したもの）を使用することもできますが、パフォーマンスはifortがx86-64で有効にできるものよりも低いと思います。」

これらの結果がx86/M1マッチアップについて何を言っているか

以前のCPUよりも多くのメモリ帯域幅を備えたSoCが、帯域幅に制約のある環境で良好に機能することは、まったく驚くべきことではありません。 これらの結果について興味深いのは、 しないでください 必然的に、ARMとx86の特定の側面に依存します。 AMDまたはIntelCPUに、Appleがここで取り組んでいるのと同じだけのメモリ帯域幅を与えると、パフォーマンスが同様に向上する可能性があります。

私の記事「RISCとCISCは最新のx86、ARM CPUを比較するための間違ったレンズです」では、x86が本質的に最高の命令セットアーキテクチャであったためではなく、アレイを活用できるため、Intelが数十年前にISA戦争に勝った方法について議論しました。 x86を世代から世代へと繰り返し改善しながら、継続的な製造の改善を実現します。 ここでは、Appleがほぼ間違いなく同様のことをしているのがわかります。 M1 Ultraは、すべてのIntel x86 CPUを破壊しているわけではありません。これは、魔法のようですが、Appleが行った方法でDRAMをパッケージに統合することで、パフォーマンスが大幅に向上したためです。 x86CPUがこれらの利点を利用できない理由はありません。 このベンチマークがメモリ帯域幅に制限されているという事実は、トップエンドのAlderLakeシステムが28コアのMacProなどの古いXeonに匹敵するか、それを超える可能性があることを示唆していますが、SoCとメインメモリ。

実際、x86 CPUは、より高速なメモリをパッケージに直接統合するための小さな一歩を踏み出しましたが、Intelは、Sapphire RapidsとそのオンパッケージHBM2メモリ（一部の将来のSKUで利用可能）を使用して、このテクノロジーをサーバーに集中させ続けています。 ）。 IntelもAMDもM1Ultraのようなものを構築していませんが、少なくともまだです。 これまでのところ、AMDはオンパッケージDRAMに移行するのではなく、より大きなL3キャッシュの統合に重点を置いてきました。 このような動きには、OEMやPC製造分野の他の複数のプレーヤーからの賛同が必要になります。

Appleがテクノロジーを使用しているという理由だけで、どちらのx86メーカーもテクノロジーを急いで採用することはないと思いますが、M1は特定のテストで、ワットあたりの優れたパフォーマンスで、並外れたパフォーマンスを発揮します。 クパチーノ社の製造と設計へのアプローチのあらゆる側面が、AMDとIntelの（おそらく文字通りの）顕微鏡下に置かれていることは間違いありません。 これは特に、特定のISAや製造技術に結び付けられていない利益に当てはまります。

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