サバイバルゲームや戦略ゲームは段階的に進められることが多い。序盤ではロープの使い方を学習したり、システムを理解したりする。中盤ではリソースを集めたり、それを使ったりする。筆者が最も楽しいと感じるのは、この中盤部分の後半だ。能力やスキルをフルに管理できるうえ、リソースを活用できるし、終盤の難局に備えて自分の作戦を実行できる。
半導体産業というゲームにおいて、Apple（アップル）は現在この段階にいる。一方でIntel（インテル）は終盤戦を迎えようとしている。
アップルは、新しいM1システムをチップに搭載したマシンを3種類発表した。M1チップは、アップルが10年以上にわたり設計、開発を進めてきたARM命令セットをベースとする独自CPUである。これらのマシンは、高性能かつ強力で高い安定性を備えているが、中でも最大の進歩が見られるのはワットあたりのパフォーマンスだ。
筆者は13インチのM1搭載MacBook Proを自分でテストしてみた。厳しいテストを通して明らかになったのは、このマシンはこれまでの高性能ポータブルMacをパフォーマンス面で上回るだけでなく、同時にバッテリー駆動時間が最低でも2～3倍はあるということだ。
この結果は驚くべきものだが、これはアップルがゲームの序盤で長らくAシリーズプロセッサを使って取り組んできたことの産物だろう。アップルは2008年にPA Semiconductor（PAセミコンダクタ）を買収してこの取り組みを本格化させ、以来、プロセッサメーカーの製品ロードマップから、デバイスの機能や性能を解明しようとしてきた。
M1搭載MacBook Proの動作はスムーズだ。アプリも素早く起動するため、カーソルがDock上にあるうちにアプリが開くことも多い。
動画編集やレンダリングのパフォーマンスも素晴らしい。過去のマシンに劣るのはGPUの負荷が高い場合だけだ。それも、5500MやVega IIなどの高性能の専用カードを使用している場合だけである。
WebKitなどのプロジェクトをコンパイルすると、ほとんどのマシンよりもビルド時間が短くなる（M1搭載Mac miniが数秒差でMac Proに勝利）。しかも、能力の一部しか使わない。
iPadのような動作。簡潔に言うならそのような表現が最適だ。筆者はこれまで、あるイラストを使って、現在のMacBookユーザーが感じていることを説明してきた。慢性的な痛みを示すイラストだ。健康状態やケガによる継続的な痛みが投薬、セラピー、手術などで緩和された経験がある人は、痛みが突然緩和されるのがどのような感覚かわかるだろう。長い間重荷を背負っていたため、どれほどの重さなのかもわからなくなっている状態だ。他のMacを使用した後でこのM1搭載MacBookを使用するとそのような感覚に陥る。
クリックの反応がよく、処理も素早い。最高の状態にあるiOSデバイスのようだ。
チップレベルではiOSデバイスでもある。つまり、「M1で動くiOS」なのである。
M1で動くiOS
M1搭載マシン上でのiOS体験、というのが一番わかりやすい言い方かもしれない。アプリをApp Store（アップストア）からインストールして問題なくスムーズに実行できる。iOSアプリで測定されたベンチマークが示すところによれば、アプリはオーバーヘッドなしでネイティブに実行されている。iOSベースのグラフィックのベンチマーク測定も実行したが、良好な結果を示した。
しかし称賛はここまでだ。Big Sur（ビッグサー）を実行するM1搭載マシン上での現在のiOSアプリ体験は滑稽と言ってもよい。ばかげている。一般的なiOSの操作（端からのスワイプなど）を再現する方法を説明するツールチップがデフォルトでは用意されていない。代わりに、メニューの中にひどい形式のチートシートが埋め込まれている。アプリはウィンドウ内でのみ起動、実行される。全画面のiOSアプリはまったくない。MacでiOSをすぐに利用できるネイティブサポートがあることは、最初は素晴らしいと感じる。しかし1日使ってみれば、これはマーケティング面での勝利であって、ユーザーエクスペリエンス面での勝利ではないことがわかる。
アップルは、「Macで数百万のiOSアプリがサポートされるようになった」と言っている。しかし実際には、M1上でそれらのアプリを実行した場合の使用感は平均点以下である。この状況は間違いなく改善されるだろう。しかし現時点では、M1上でのアプリ体験は確実にネイティブM1アプリ＞Rosetta 2（ロゼッタ2）アプリ＞Catalystアプリ＞iOSアプリの順番だ。当然、これはCatalyst（カタリスト）ポートをMac中心の動作や操作の環境に組み込める場合の話だ。iOSは存在するものの、M1上のあるべき場所にはないのは明らかだ。
Rosetta 2
ロゼッタ2については、たくさん語りたい点と、それほどでもない点がある。M1アーキテクチャ上でx86アプリケーションを正常に動作させるこの新しいエミュレーション層を使ってアップルが実現したことについては、今後、より詳しい情報が明らかになっていくだろう。しかし注目すべきは、アプリの変換で元の性能から約26%減（以下のグラフを参照）という結果を実現できるほど高性能なチップを作成できたことだ。しかもインテルのプロセッサを搭載したMacBookを超えるとまではいかないが、同程度の速さで動く。
これは実に驚くべきことだ。ユーザーはPowerPC（パワーPC）から昔のロゼッタへの移行を忘れたがっているが、アップルもユーザーにそれを忘れてほしいと思っている。それならば筆者は喜んで言おう。簡単に忘れられる。なぜなら、16インチMacBook Proのような、より古く「理論上はより高性能」なMacと比較した場合に実際のパフォーマンスヒットが見られなかったからだ。
ほとんどの場合、この点は問題にならない。Adobe（アドビ）やMicrosoft（マイクロソフト）のような企業では、すでにネイティブM1アプリをMacで使えるようにしようと取り組んでいる。そのため、必要性が高い生産性向上アプリやクリエイティブアプリは、基本的にはネイティブ対応によって無料で約30%のパフォーマンス向上を実現できる。ただし、それらのアプリは現在でも十分に高速であるため、ウィンウィンの状況である。
実機テスト方法
筆者が実施したテストの方法はシンプルだ。実際のパフォーマンスやタスクと人工的なベンチマークの両方が対象マシンに反映されるように設計したバッテリーテストを行った。はじめはマシンを電源に接続した状態でベンチマーク測定を実行し、その後バッテリーのみを使用して再度実行した。これは、安定したパフォーマンスと、ワットあたりのパフォーマンスを算出できるようにするためだ。基準が一定になるように、冷却期間を設けてすべてのテストを複数回実行した。
テストには以下のマシンを使用した。
- 2020 13インチM1搭載MacBook Pro 8コア 16GB
- 2019 16インチMacBook Pro 8コア 2.4 GHz 32GB（5500Mを使用）
- 2019 13インチMacBook Pro 4コア 2.8 GHz 16GB
- 2019 Mac Pro 12コア 3.3 GHz 48GB（AMD Radeon Pro Vega II 32 GBを使用）
これらのベンチマークの多くには、Matt Burns（マット・バーンズ）によるM1搭載Mac miniのレビュー、Brian Heater（ブライアン・ヒーター）がテストしたM1搭載MacBook Air（こちらで確認できる）の数字も含まれている。
WebKitのコンパイル
まずは「何だこれは」というようなグラフから紹介しよう。筆者はGitHub（ギットハブ）からWebKitをチェックアウトし、全マシンでパラメータを指定せずにビルドを実行した。上記で触れた仕様から乖離しているものがある。13インチマシンに原因不明の問題があったためだ。この問題はインターネットで見つけた友人に助けてもらって解決した。また、Tapbots（タップボッツ）のPaul Haddad（ポール・ハダッド）氏にもヒントを教えてもらった。
ご覧のように、M1は全モデルで素晴らしいパフォーマンスを示している。MacBookとMac miniはMacBook Airをわずかに上回る。20分以上続く高負荷のタスクとなる場合があるが、パフォーマンスの違いを可視化するうえでこれは非常にシンプルな方法だ。MacBook Airではスロットル冷却ファンが動作していないため、M1で多少時間がかかっている。スロットルを使用している場合でも、MacBook Airは高性能のMac Proを除く他のモデルより勝っている。
しかしここで重要なのは2つ目のグラフだ。WebKitのビルドを1 回実行した後で、M1搭載MacBook Proのバッテリーはまだ91%も残っていた。ここでは複数のテストを試したが、バッテリーを1回フル充電すれば、M1搭載MacBookでWebKitのフルビルドを8～9回は簡単に実行できただろう。一方、16インチでは約3回、13インチ2020モデルでは1回しかできなかったと思われる。
この常軌を逸したワットあたりのパフォーマンスがM1の秘密兵器だ。バッテリーのパフォーマンスは圧倒的である。プロセッサに負荷のかかるタスクを実行する場合でも同様だ。説明しておくと、WebKitのこのビルドで、Pクラスタ（パワーコア）では各サイクルで非常に高いピークを記録した。一方、Eクラスタ（効率性コア）では安定した2 GHzを維持していた。そのような状態でも、電力効率は非常に優れている。
バッテリー駆動時間
実環境でのテストにおけるバッテリーのパフォーマンスのグラフ化に加えて、専用のバッテリーテストもいくつか行った。あるテストでは、バッテリー駆動時間が長かったため、誤って電源をつないだままにしたかと思ったほどだ。それほど優れていた。
ブラウジングを再現するために、複数のページを開いて30秒間待機してから次に移動するという、ウェブブラウジングとウェブでの動画再生を組み合わせたスクリプトを実行した。結果は我々のテストでよく見られる内容と同じで、M1は他のMacBookを25%上回っているだけだった。
4K/60 fpsの動画をフルスクリーンで再生した場合、M1はさらによい結果を示し、輝度を50 %に固定した状態で簡単に20時間を記録した。その前に行ったテストでは、自動調整をオンにした状態で簡単に24時間を超えた。丸一日である。iOSのようなマイルストーンだ。
M1搭載MacBook Airも非常に優れているが、バッテリーが小さいため、再生時間も16時間と短かった。しかし両方とも以前のモデルを完全に凌駕した。
Xcode Unzip
これもリクエストがあったデベロッパー向けのテストだ。今回もPUバウンドで、M1はテストグループに含まれる他のシステムより優れていた。8コアの16インチMacBook Proより速く、13インチMacBook Proより大幅に速く、さらに3.3GHz Xeons搭載2019 Mac Proに比べると2 倍の速さだった。
画像クレジット：TechCrunch
性能の曲線を確認しよう。この期間中にMacBook Proのスロットリングがないことを示すために、使用率の曲線を示す（ちなみに、これより長い期間のスロットリングを筆者は見たことがない）。
ユニファイドメモリとディスク速度
アップルは大きな話題を提供している。たとえば、この最初のM1マシンのメモリがたったの16GBであることだ。しかし実は、アップルがユニファイドメモリアーキテクチャへ移行したことによる効果を感じられる程度までマシンを使う機会を筆者はまだ得ていない。RAMをSoCに移行するということは、増設できないということだ。永遠に16GBのままである。一方でこれは、メモリを最も必要とするシステム上のチップが、非常に高速でそのメモリにアクセスできるということでもある。
筆者の予想では、これは個別RAMという概念を完全に排除するための中間ステップである。最終的には、アップルMシリーズチップの将来（遠い将来。現時点ではただの想像）のバージョンで、永続ストレージとしても機能する大規模プールからさまざまなチップにメモリを提供するようになる可能性がある。しかし現時点で利用できるのは、限界はあるが、非常に高速のメモリプールだ。このメモリプールは、CPUコア、GPU、その他SoC上にあるもの（Secure Enclave（セキュアエンクレーブ）やNeural Engine（ニューラルエンジン）など）で共有される。
こちらの動画を見てほしい。Safari（サファリ）とChrome（クローム）でタブを400個開いて比較したものだ。アプリがM1（およびBig Sur）に最適化されている場合、このマシンでは非常に高性能だ。
OS X Big SurとM1プロセッサの密接な関係をアップルがどのように考えているか知りたければ（OS X Big SurとM1プロセッサはお互いのために作られた）、M1搭載MacBook Proのシステム情報画面にクロックスピードがまったく表示されていない点に注意しよう。
多くのアプリケーションを同時に実行している間、M1は極めて優れたパフォーマンスを示した。この新しいアーキテクチャは各要素が近い場所に配置されており、メモリはPCIeバスの向こう側ではなくすぐ近くにあるため、アプリケーション間のスワップはまったく問題にならなかった。タスク（負荷が高く多くのデータを使用するタスク）がバックグラウンドで実行されている場合でも、システムの残りの部分はスムーズに動作していた。
アクティビティモニタのメモリ圧迫を確認できるタブに、OS Xがスワップ領域を使用していると表示されている場合（これは時々表示される）でも、パフォーマンスの低下は確認できなかった。
実際に試すことはできなかったが、パフォーマンスが低下していることを表示させるには、膨大なファイルを投入する必要があるだろう。
M1搭載MacBook ProのSSDはPCIe 3.0バス上にあり、書き込みと読み取りの速度がそれを示している。
Thunderboltとウェブカメラ
M1搭載MacBook Proには2つのThunderbolt（サンダーボルト）コントローラがある。各ポートに1つずつだ。つまり、PCIe 3.0を4 つ、フルスピードで各ポートから利用できる。今後、アップルがアーキテクチャをあまり変更せずにポートを最大4つにする可能性が高い。
この構成はつまり、アップルのPro Display XDRと他のモニタを簡単に並べて使えるということだ。ただ、アップルのPro Display XDRモニタを2台並べてテストすることはできなかった。
ウェブカメラも強化された。アップルは、M1搭載マシンのISPは前世代より向上したと言っている。しかしカメラ自体はこれまでもMacBookに搭載されていた720pのウェブカメラだ。筆者が実施した多くのテストの結果では、今回もウェブカメラの性能は低く、これまでよりは多少ましという程度だ。おそらく、ホワイトバランスが向上し、ノイズ処理も多少向上したため「合格」となったのだろう。それでも高性能とは言えない。
冷却とスロットリング
筆者が実施したテストでは、どれだけ時間がかかる場合でもM1搭載MacBook ProでCPUのスロットリングは確認できなかった。我々がこれまで行ったテストによれば、処理が長くなると（20～40分以上）、明らかに時間とともにMacBook Airの性能が多少落ちる場合があった。
アップルは、M1搭載MacBook Proのために新たな「冷却システム」を設計したと言っているが、確かにそう言うだけのことはある。ファンは1つだが、他のどのファンよりも静かである点に注目すべきだ。実際、M1が「温かい」状態よりも大幅に温度が上がることはなかった。また、ファンのスピードは他のMacBookのような「ターボエンジン」の状態というより、水冷型リグのようだった。
Cinebench R23の長く負荷の高いセッションを処理した場合でも、M1搭載MacBookで大きな音は出なかった。高性能コアをすべて実行してベンチマークを測定している間、定期的に3GHzを記録した。また、効率性コアは2GHzを記録した。それにもかかわらず、他のMacBookと比較して非常に低温かつ静かに処理を続けた。まるで航空ショーのステルス爆撃機だ。
このCinebenchのテストでは、昨年の13インチMacBookのマルチコアの2倍のパフォーマンスを示し、16インチMacBook Proのシングルコアのパフォーマンスにも勝っていることがわかる。
筆者は自分のテスト用スイートでFinal Cut Pro（ファイナルカットプロ）のテストを何度か行った。最初はiPhone 12 Proを使用した5分間の4K60fpsのタイムラインショットで、オーディオ、トランジション、タイトル、カラーグレードを使った。M1搭載MacBookは素晴らしいパフォーマンスを示し、16インチMacBook Proをやや上回った。
同じ長さの8Kタイムラインでは、16インチMacBook ProでRadeon 5500Mを使用すると、Final Cut ProのGPUアクセラレーションが素晴らしい結果だった。しかしM1も健闘し、13インチMacBook Proで統合型グラフィックスを使用した場合の3倍の速度だった。
この処理を行った際にM1搭載MacBook Proの消費電力が極めて少なかったのは印象的だ。17%のバッテリーだけで81GBの8Kレンダリングを出力した。13インチMacBook Proは1回のバッテリー充電ではレンダリングを終わらせることもできなかった。
このGFXBenchのグラフからわかるように、M1搭載MacBook Proは高性能ゲーム用ラップトップというわけではないが、Metalのラックのテストを実行したGPUテストでは、非常に驚くべき、印象的な結果を残した。それでも元々の性能は16インチMacBook Proのほうが高いが、Retinaでゲームをレンダリングする可能性は高い。
M1はCPU設計の未来
長年にわたり、インテルが提供するチップやチップセットの機能のせいで、Macのリリースに何度も制限が課されてきた。最近の16インチMacBook Proでも、アップルは1世代以上後れを取っていた。iPhoneが大ヒットした時点で前兆は現れていた。つまり、コンピューティング業界の残りの企業をすべて足したよりも多いチップをアップルが製造し始めるのではないかということだ。
アップルは現時点で20億以上のチップを出荷済みである。これはインテルのデスクトップ向けビジネスが贅沢品を作っているように見える規模である。先週の発表でインテルの名前に言及しなかったのは、アップルの政治的判断だったのだと思う。一方で、次の点も明白だ。つまり、インテル製チップがMacに搭載される日々が終わりに近づいていること、そして、アップルが他社向けにチップを作る可能性が極めて低いことが業界の他の企業にとって唯一の救いであることだ。
数年前、筆者はiPhoneの重大な欠点についての記事を書き、ワットあたりのパフォーマンスのせいで、提供できるはず新たな体験が制限されているという点を指摘した。その記事は不人気だったが、筆者は正しかった。アップルはこの10年間、Aシリーズチップで大きなパフォーマンス向上を実現しつつiPhoneのラインナップでも基本的には同じ（または多少優れた）バッテリー駆動時間を維持できるように努力を続け、バッテリー問題を「修正」しようとした。しかしバッテリーに関する奇跡のテクノロジーは出現していない。そのためアップルは方向転換し、チップの対応に力を入れるようになった。
現在我々が見ているものは、アップルが電力効率を本気になって追究し、それをMacに採用した成果だ。Macはそのままのバッテリーで5倍の性能を実現できる。素晴らしい成果である。
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（翻訳：Dragonfly）
