Un esperto spiega: ecco perché il chip Apple M1 potrebbe essere l'inizio di qualcosa di grande

L'Apple M1 ha creato un chip integrato con CPU, GPU e RAM, il tutto racchiuso in uno con un ingombro ridotto utilizzando una fabbricazione a 5 nanometri. Questa stretta integrazione in un ingombro ridotto lo rende il chip più efficiente disponibile per i consumatori fino ad oggi.

L'icona del chip del computer Apple M1 durante il lancio di un prodotto virtuale a Tiskilwa, Illinois, Stati Uniti, martedì 10 novembre 2020. (Foto Bloomberg: Daniel Acker)

Questo mese ha visto un'altra rivoluzione nell'informatica. Questa volta Apple l'ha fatto senza il suo capo narratore Steve Jobs, ed è forse per questo che il Apple Silicio M1 non ha catturato la stessa attenzione di alcune precedenti scoperte di Apple. Ecco perché è importante capire il significato di questo nuovo processore di Cupertino.

Una CPU o un microprocessore è il cervello di qualsiasi computer. Intel è il marchio di CPU più popolare oggi, sebbene la moderna CPU, una combinazione di hardware e software, sia stata introdotta da IBM nel 1964 come System/360. L'introduzione di istruzioni software tramite Complex Instruction Set Computer (CISC) che risiede all'interno del processore è stata la svolta allora. In questi primi giorni, c'erano solo i giapponesi che avevano una tecnologia simile. Nel 1968, l'ingegnere giapponese Masatoshi Shima di Busicom iniziò a progettare una CPU che fu poi rilevata da Intel. Le due società hanno rilasciato congiuntamente la prima CPU Intel a 4 bit basata su CISC nel 1970, quasi sei anni dopo IBM.

Ciò ha innescato una corsa nel settore per creare una nuova potente CPU cerebrale. IBM, Intel, Motorola, NEC, Zilog, Toshiba, Fujitsu e pochi altri hanno partecipato a questa gara, che era principalmente limitata agli americani e ai giapponesi. I giapponesi erano bravi con l'hardware elettronico, le capacità di produzione mentre gli americani avevano il software e un facile accesso al capitale come loro vantaggio.

C'era una corsa parallela nella tecnologia RAM, il secondo componente più importante di un computer. Ma non aveva componenti software e il vantaggio alla fine è andato ai giapponesi e ai coreani.

CISC è stato adottato e sviluppato da Intel e ha costituito la base della loro architettura X86, utilizzata anche da AMD. Nel 1984, sulla base del lavoro di IBM, Stanford ha introdotto una nuova architettura più efficiente RISC (Reduced Instruction Set Computer). Nel 1985, ARM (Acorn RISC Machine, successivamente cambiato in Advanced Risc Machine), un'architettura del futuro basata su RISC molto significativa è stata introdotta dalla Acorn Computers Ltd, con sede nel Regno Unito.

Nikhil Bhaskaran è il fondatore della startup Shunya OS, un sistema operativo AI integrato per la prossima generazione di dispositivi che sarà lanciato nel 2021. È riconosciuto tra 40 innovatori globali da ARM.

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ARM è significativo per due ragioni. Innanzitutto, non ha creato le CPU stesse, ha solo scritto il software per la CPU e ne ha concesso la licenza. Quindi qualsiasi azienda potrebbe realizzare CPU utilizzando il proprio software. In secondo luogo, consumava pochissima energia rispetto ai sistemi basati su Intel e CISC.

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Il chip Apple M1 è stato introdotto durante il lancio di un prodotto virtuale il 10 novembre.

Ma questi erano i tempi d'oro della Silicon Valley, quando il denaro americano e il potere del software guidavano l'industria dei computer. Mentre Microsoft e Intel guidavano la rivoluzione del PC, non si preoccupavano davvero dell'impronta di carbonio o dell'efficienza energetica, quindi si trattava di inserire più transistor nella CPU e di ridurne le dimensioni per ottenere più velocità con dimensioni più piccole. Microsoft e Intel hanno vinto a mani basse la corsa ai PC. Anche Apple ha sperimentato brevemente ARM, ma ha fallito e l'architettura ARM e RISC alla fine è finita in secondo piano.

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Ma i tempi cambiano, le situazioni cambiano. Steve Jobs è entrato negli annali della storia quando ha introdotto un piccolo computer portatile con telefono, l'iPhone, che ha ribaltato tutto. All'improvviso, l'efficienza energetica e la durata della batteria dei dispositivi erano diventate fondamentali e questo ha portato Apple a scegliere ARM. Gli smartphone hanno la stessa architettura di un computer: una CPU importantissima con RAM, GPU e spazio di archiviazione tenuti insieme da un sistema operativo.

L'era degli smartphone ha innescato una nuova corsa alla CPU con tutti, da Apple a Qualcomm, Samsung, Huawei e Hitachi, che hanno concesso in licenza il core ARM per creare le proprie CPU per smartphone. Con la crescita del segmento degli smartphone, ARM ha introdotto più funzionalità che lo rendono un'architettura molto potente, ma efficiente dal punto di vista energetico. Ci sono state gare parallele allo stesso tempo per creare sistemi operativi e app che si sincronizzassero con questi dispositivi.

L'M1 ha quattro core ad alta efficienza e due core ad alte prestazioni. (Credito immagine: Apple)

Quindi, in che modo l'Apple M1 è rivoluzionario? M1 è il risultato di un'interruzione inversa con ciò che ha funzionato negli smartphone portati nell'industria dei PC. M1 utilizza ARM e porta finalmente l'efficienza energetica nel dominio del PC che era attesa da tempo. Ma per quanto riguarda le prestazioni? I PC devono fare molto di più contemporaneamente rispetto agli smartphone. Le prestazioni del sistema di un PC dipendono non solo dalla CPU e i dati devono essere scambiati nel sistema tra CPU, GPU e RAM. Tutti questi devono essere ottimizzati per le prestazioni ottimali complessive del sistema. L'M1 ha creato un chip integrato con CPU, GPU e RAM, il tutto racchiuso in uno con un ingombro ridotto utilizzando una fabbricazione a 5 nanometri. Questa stretta integrazione in un ingombro ridotto lo rende il chip più efficiente disponibile per i consumatori fino ad oggi. Al contrario, Intel ha ancora una dimensione maggiore di 14 nm per lo stesso. Express Explained è ora su Telegram

C'è di più per la M1?

Questi sistemi avranno anche l'intelligenza artificiale (AI) integrata. L'intelligenza artificiale imita e crea reti neurali simili al cervello umano in questi chip. Questo è ciò che Apple chiama processori bionici o unità di elaborazione neurale (NPU) in termini più tecnici. La NPU dell'M1 lo rende completamente pronto per il futuro, racchiudendo in modo ottimale l'intero sistema in un unico chip. È la prima volta nella storia dei computer che un processore mainstream ha un sistema completo su un singolo chip più NPU per AI.

È questo il trend del futuro? Saranno sempre più chip integrati ed efficienti dal punto di vista energetico? La trasformazione digitale con l'IA sarà guidata anche dal marketing delle grandi aziende per la velocità. L'efficienza energetica e l'impronta di carbonio passeranno ancora una volta in secondo piano? Per le risposte dovremo aspettare e vedere.

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Questa volta però la gara è tra America e Cina. Aziende cinesi come Huawei, Bitmain e Phytium hanno i propri chip integrati basati su ARM. I cinesi scommettono sull'efficienza a un prezzo inferiore, mentre le aziende americane usano il loro potere di marketing per incantarci con le ultime possibilità.

A che punto è l'India in tutto questo?

L'India ha Shakti. Progettato da IIT Madras, è un chip solo CPU che utilizza RISC V, che non è lo stesso RISC utilizzato da ARM. Mentre l'Apple M1 è a 5 nm, l'Intel a 14 nm, lo Shakti è a 22 nm. Quindi l'India ha ancora molta strada da fare e potrebbe essere meglio per il paese concentrarsi sul software e guidare la corsa che è anche corsa nello spazio hardware.

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