El アップル A10X フュージョン 長い間iPad Proの頭脳として機能し、 Apple TV 4Kそして今日でも、このチップは多くのタスクをこなすのに十分な性能を備えています。Appleは既にMシリーズで大きな進歩を遂げていますが、このモバイルSoCはiOSとtvOSエコシステムにおけるグラフィックス能力とワットあたりのパフォーマンスにおいて転換点となりました。
この記事では、 Apple A10X Fusionのすべての機能と仕様この記事では、そのアーキテクチャを初代A10 Fusionと比較し、CPUとマルチコアGPUの仕組みを解説し、搭載デバイスをレビューします。また、キャッシュメモリの役割、TSMCの16nm FinFETプロセスへの移行、そしてゲーム、マルチタスク、消費電力への実環境への影響といった重要な概念についても解説します。
コンテキスト: Apple A10 Fusion から Apple A10X Fusion へ
A10X Fusionを完全に理解するには、まず Apple A10 Fusionは「ちょうど」iPhone 7と7 Plusでデビューした。これは、高性能コア2つと省電力コア2つを組み合わせた、クアッドコアCPU構成を採用したApple初のSoCだった。
A10 Fusionは、 TSMCの16nm FinFETプロセス約125 mm²の表面積を持ち、GPUと各種統合キャッシュを含めて約3.300億個のトランジスタを搭載しています。内部的にはAPL1W24というコードで識別されます。
CPUに関しては、このチップはアーキテクチャに基づく2つの高性能64ビットコアを統合している。 Appleが設計したARMv8-AコードネームHurricane、約2,34GHzで動作します。これらに加え、同じく64ビットでApple独自設計の低消費電力コア2基（Zephyr）が搭載されており、メールやメッセージのチェック、バックグラウンドプロセスといった軽いタスクに適しています。
この計画は哲学を彷彿とさせる ARM big.LITTLE強力なコアと効率的なコアを組み合わせることで、パフォーマンスとバッテリー寿命のバランスが取れています。しかし、AppleのA10 Fusionにおける実装は、Snapdragon 820やExynos 8890といった当時のほとんどのAndroidチップとは異なり、A10では一度に1種類のコアしかアクティブにできないという点が異なります。
その結果、多くのベンチマークの観点から、 A10 Fusionはデュアルコアチップとして認識されているこれは、HurricaneコアまたはZephyrコアのみが同時に動作し、4つすべてが同時に動作しないためです。パフォーマンスコントローラーは、ワークロードに基づいて、パフォーマンスとバッテリー寿命のどちらかを優先し、どのコアペアを使用するかをリアルタイムで決定します。
A10 Fusionのキャッシュと内部アーキテクチャ
A10 Fusionのアーキテクチャの重要な側面は、 L1、L2、L3キャッシュメモリこれはシステム全体のパフォーマンスに大きく貢献します。キャッシュにより、CPUはデータや命令への非常に高速なアクセスが可能になり、メインメモリのボトルネックを回避できます。
まず、各コアには データ用に64KBのL1キャッシュ、命令用に64KBモバイル デバイスとしては比較的大きめのサイズであるため、CPU の即時操作を非常に低いレイテンシで解決することができ、日常のタスクがよりスムーズに実行されます。
何よりも、高性能コアは 2 MB L3キャッシュA10 のような大容量の L2 キャッシュは、メイン メモリに「アクセス」する必要があるアクセス回数を減らすため、CPU とシステム全体のパフォーマンスが著しく向上します。
SoCは、 チップ全体をカバーする4MBのL3キャッシュこのキャッシュは、CPU、GPU、およびその他の内部ブロック間のグローバル バッファとして機能し、L3 のサイズが大きいほど、高負荷やマルチタスクを処理する能力が向上し、RAM へのアクセスの必要性が最小限に抑えられ、速度と効率の両方が向上します。
大容量のL1キャッシュ、大容量のL2キャッシュ、共有L3キャッシュの組み合わせにより、 A10 Fusionははるかに優れたパフォーマンスを提供します Apple は、高性能コアでは A9 より最大 40% の向上を実現し、効率的なコアでは単純なタスクで消費電力が 20% にとどまると主張しています。
A10 GPU: A10X Fusion への飛躍の基盤
グラフィックスに関しては、A10 Fusionは 6コアGPUApple によれば、この GPU は電力と効率の両方を向上させるように設計されており、A9 に統合されたものよりも約 50% 高速でありながら、消費電力は前世代機の約 66% に抑えられているとのことです。
いくつかのテクニカル分析では、同社が PowerVR GT7600 グラフィック コア （既にA9で採用されている）PowerVRをベースにしていますが、内部には大幅な変更が加えられています。特に、オリジナルのPowerVR設計の主要部分はApple独自のブロックと最適化に置き換えられ、チップのアーキテクチャ全体により適したカスタムGPUが誕生したと報じられています。
この6コアGPUは、 アップル A10X フュージョンは、グラフィック コアの数に関してこのアイデアをさらに推し進め、高度なゲーム、ビデオ編集、拡張現実アプリケーションなどの負荷の高いタスクのパフォーマンスが飛躍的に向上しました。
Apple A10X Fusion: パワーアップした進化
El アップル A10X フュージョン これはA10 Fusionの進化版で、iPad ProやApple TV 4Kなど、持続的に高い電力を必要とするデバイス向けに特別に設計されています。AppleはWWDC 2017で、第2世代の10,5インチおよび12,9インチiPad Proに搭載されるエンジンとして発表しました。
発表当時、Appleは A10X FusionのCPUは最大30%高速化 A9Xよりも高速で、GPUはA9Xチップのグラフィック性能を約40%上回ることができました。これらの数値は、A9Xがすでにかなり強力なプロセッサであったことを考えると、非常に短期間で大幅な進歩を遂げたことを示しています。
A10X Fusionの主な特徴の一つは、 6コアCPU標準のA10 Fusionの4コアと比較すると、64ビットアーキテクチャと低消費電力コアの配分はAppleが公式に公表していないものの、性能と電力の比率を最大化することに重点を置いた設計を維持していることは知られています。
グラフィックスの面でも、その飛躍は目を見張るものがあります。A10X Fusionは、 12コアGPUベースモデルのA10と比較してグラフィックコア数が2倍に増加しました。これにより、高解像度ディスプレイ、120Hzアニメーション（ProMotion搭載iPad Proモデルの場合）、そしてより高度なコンテンツ制作ワークフローをよりスムーズに処理できるようになります。
A10X Fusionは前モデルと同様に、 64ビットと高度な製造プロセスこれにより、長時間の電力使用時でも発生する熱と電力消費を抑制できます。これは、アクティブ冷却システムに頼らずに良好なバッテリー寿命を提供する必要があるタブレットでは非常に重要です。
スレッド、カーネル、異種マルチプロセッシング（HMP）
A10X Fusionのようなチップを分析する場合、一般的には CPUとGPUコアしかし、実行スレッドや異種マルチプロセッシング (HMP) などのテクノロジの役割を理解することも興味深いことです。
スレッド数を増やすと マルチタスクのパフォーマンスを向上させる また、ワークロードを並列処理するように設計されたアプリケーションでも使用されています。Appleはコアあたりの同時スレッド数を明示していませんが、複数のプロセスとタスクを並列に管理する必要性から、より多くの物理コアを備えたアーキテクチャへの移行が進んでいます。
テクノロジー 異機種マルチプロセッシング（HMP） これは、プロセッサがすべてのコア（強力なコアと効率的なコアの両方）を同時に使用したり、軽いタスクでエネルギーを節約するために 1 つのコアだけに制限したりできる、big.LITTLE 哲学の高度なバージョンと考えることができます。
完全なHMPアプローチでは、オペレーティングシステムとパフォーマンスコントローラが、どのコアをどのような組み合わせでアクティブ化するかを動的に決定し、チップのフルキャパシティが必要なときに、最小限の消費電力から最大限のパフォーマンスまでスケーリングできます。これにより、非常に興味深いバランスが実現されます。 最高のパフォーマンスとバッテリー寿命.
A10 Fusionの具体的なケースでは、Appleはより保守的なソリューションを選択しました。前述の通り、一度に1種類のコア（高性能コアまたは低消費電力コア）のみがアクティブになります。より高度で複雑なチップの登場に伴い、業界はアーキテクチャの適応をますます進めています。 異種処理 これらは HMP の理想に近いものですが、Apple はこれらのアイデアを独自のエネルギーおよびパフォーマンス管理システムと組み合わせています。
パフォーマンスにおけるL1、L2、L3キャッシュの重要性
モバイルチップについて語るときに見落とされがちな点の1つは、 キャッシュメモリの関連性A10 Fusion と A10X Fusion の両方において、L1、L2、L3 のサイズと構成はシステムの流動性に直接影響します。
La L1キャッシュ これは最も高速で、CPUコアに物理的に最も近いものです。データと命令を格納するL1キャッシュのサイズが大きいほど、CPUは必要な情報にすぐにアクセスしやすくなり、アプリケーションの起動、アプリケーションの切り替え、小規模な連続処理の実行時の応答速度が向上します。
La L2キャッシュL2キャッシュはわずかに遅いものの、容量が大きく、頻繁に使用されるデータの第2レベルのバックアップとして機能します。L2キャッシュの容量を増やすと、CPUがはるかに低速なメインメモリ（DRAM）にアクセスする回数が減ります。そのため、L2キャッシュの容量を増やすと、一般的に次のようなメリットがあります。 全体的なパフォーマンスの顕著な向上 マルチタスクにおけるシステムパフォーマンスが向上しました。
La L3キャッシュ これはSoCの様々な要素（CPU、GPU、その他のブロック）によって共有され、大容量の中間ストレージとして機能し、チップ内部のデータ交換を改善することを目的としています。L3キャッシュのサイズを増やすことで、3Dゲームや動画編集などの高負荷な処理でも、より高速な処理が可能になります。 より一定かつ予測可能なデータフロー.
全体的に見て、十分な大きさのキャッシュ階層により、チップは中程度の周波数でも非常に高い安定したパフォーマンスを維持できます。これが、AppleのSoCが、仕様上はGHzが低いにもかかわらず、一般的に高いパフォーマンスを提供する理由の一つです。 実際の使用で非常にスムーズな体験.
周波数、クロック乗数、効率
このタイプのプロセッサのもう一つの関連する概念は、 クロック乗算器これは、ベースクロック速度を起点として、CPUコアが動作する実効周波数を決定します。この乗数を調整することで、システムはワークロードに応じてコア速度を増減させることができます。
乗数が増加すると、 CPU周波数が上昇これにより、1秒あたりの命令処理能力が向上し、パフォーマンスが向上します。逆に、乗数を下げると周波数が低下し、消費電力と発熱が減少します。これは、受動的な冷却を必要とするモバイルデバイスでは非常に重要です。
A10やA10X Fusionのようなチップでは、Appleはこの動的な周波数設定と高性能または低消費電力コアの選択的なアクティブ化を組み合わせることで、 非常に優れたエネルギー管理パフォーマンスを正確に拡張できる能力こそが、これらの SoC が、ブラウジングや読み取りなどの軽いタスクでバッテリーを消耗させることなく、必要なときに大量の電力を供給できる理由の 1 つです。
Apple A10 FusionおよびA10X Fusionを使用するデバイス
これらのチップを採用したデバイスのエコシステムは非常に広範囲にわたります。一方で、 Apple A10 Fusion これは、同世代のハイエンド iPhone から始まり、広く普及したいくつかの iOS 製品の中核を成していました。
A10 Fusionを使用するデバイスには、 iPhone 7、 7 iPhoneプラス、 第XNUMX世代iPad、 第XNUMX世代iPad Y·エル 第XNUMX世代iPodtouchこれらすべてにおいて、このチップは以前のモデルと比較して、流動性、グラフィックス パフォーマンス、効率性が大幅に向上しました。
の場合 アップル A10X フュージョンより集中的で専門的な用途向けの製品にその存在が集中していました。 10,5インチiPadPro Y·エル 第12,9世代XNUMXインチiPad Pro 彼らはタブレットの世界で最も目立つ大使でした。
さらに、A10X Fusionは、 Apple TV 4K強力な CPU と 12 コア GPU の組み合わせにより、シームレスな 4K HDR コンテンツの再生、非常にスムーズなインターフェース、tvOS エコシステム内での優れたゲーム体験が可能になりました。
この分散のおかげで、A10 FusionとA10X Fusionはどちらも 非常に長持ちするチップ今日のアプリケーションの多くをスムーズに実行できますが、当然ながら、Apple の新しいモデルは、その純粋なパワーという点では別格です。
64ビットアーキテクチャ、高性能かつ高効率のコア、豊富なキャッシュ階層、最大12コアのGPU、16nm FinFETプロセス、そして綿密な電力管理といったこれらの要素をすべて組み合わせると、 アップル A10X フュージョン これは、同ブランドのSoCファミリーにとって大きな飛躍を象徴するものでした。同世代のiPad ProとApple TV 4Kは、編集、ゲーム、マルチメディア視聴において非常に安定した体験を提供し、現在でも、最新技術を必要としないユーザーにとって十分すぎるほどのパフォーマンスを発揮し続けています。
