M1とRosetta 2が速い理由の考察という名目の妄想

Apple SiliconのM1が速いと話題だ。単に速いというだけでなくRosetta 2を用いてx86_64バイナリをARMに変換して実行した時にIntel CPUで直接実行した時より速くなる場合があるというのだから驚きだ。その要因を考察するにつれ一つの仮説に思い至ったのでここに記しておく。 その要因とはRISCとCISCの違いだ。殴り書きなので詳細は省くが、CISCのほうがやってることが複雑で単純な実行速度という意味ではRISCに敵わない。特にRISCの固定長命令という特徴がカギを握る。 CISCの代表がIntelのx86である。しかし2000年ごろにはCISCはもう駄目だ的なことが声高に叫ばれていたが、気が付けばx86はそのまま栄華を極め2020年にまで至ってしまった。そこまで持ちこたえた理由の1つがRISCとCISCの境目がなくなる Pentium Proの逆襲に書かれているのだが

[TakamoriTarou]

要するに、Intel CPUに対してAppleが最適化をサボっていたため差が付いたという話でだいたいよさそう。昔Powerを使ってた頃の話を思い出す

[ignio]

今時CPUの処理時間なんて大半がメモリアクセスになのに、それを考慮してない考察の段階で論外。

[ledsun]

「x86はz80から続く歴史的経緯によって命令デコーダー（？）が複雑でARMは64ビット化の時に一新したのでシンプル」という話をrebuild fmでhakuroさんがしてた。

[hiro7373]

RISCっていうならIntel前のMacはPowerPCで、初代Rosettaは逆にRISCからCISCだったんじゃないのかと思ったり

[se-mi]

2020年においてCISCよりRISCが速いみたいな話をするやつが居るのか。四半世紀前からタイムスリップしてきたのかな？

[circled]

Appleの資料でメモリへのretainとreleaseがIntelだと30μsのところ、M1だと7μs、Rosettaでも10μsなわけで、全てのメモリアクセスでその差が毎回発生してればクソ速いのは明らかなのでな。

[taiyousunsun]

諸々１つのチップにしちゃったのも効いてそう。

[nezuku]

計算機アーキテクチャは処理内容の変遷により時代によって正解がゴロゴロ変わる世界なのだろうと… SLC(System Level Cache)、リオーダバッファ、L1命令キャッシュの大きさがM1のミソな気がする

[topiyama]

x86命令をRISCにデコードして実行って Transmeta Crusoe 思い出してしまった。単純に1対1変換するんじゃなくて gcc -O3 みたいなまとめて最適化してるかも

[r2k]

命令セットは決定的な差ではない。テーナード則の崩壊でもはやIPCの劇的改善は望めず、マルチコアとDomain Specific Architectureへ逃げるしかないと誰もが思っていた中、いきなり高IPC省電力を実現したアーキテクチャがM1の凄さ

[YaSuYuKi]

メモリアクセスがRead/Writeとも驚異的に速いというベンチが出ている。これが一番影響しているのでは https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/nishikawa/1290745.html

[sisya]

要するにCPU内のボトルネックを解消するための努力を徹底的にしているので、処理が早いと。確かに各種レビューと一致した考察に見える。ただ、その理屈に立つとM1はCPUから外に大きなボトルネックを抱えたことになる。

[iwanofsky]

読みやすかった。 サーバー用途のハードをAppleは復活をしないのだろうか？

[rryu]

Intel CPUは回路規模でISAから来る遅さをねじ伏せてきた訳で、それと同じレベルのものをARMで作ったら当然速いという感じなのだと思う。RISCだから速いのであればPowerPCから移行したりしない。

[teruyastar]

L1 192KB デコーダー8機 Reorder-Buffer 630命令分。この凄さが分かるようになりたいが、メモリ速度がボトルネックなのをAppleもPS5もなんとかしようと頑張ってそう

[pmakino]

「Rosetta 2は言ってしまえばCISCからRISCへのコンパイラだ。一方でx86でやっているのはCISCからRISCへのインタープリター。」<なるほど

[aoven]

小難しい話は別として、ようやくリリースされたばかりの「AppleSilicon Mac最速説」は眉唾モノと捉えるべき

[UhoNiceGuy]

Apple siliconeと従来の一番の違いってDRAMをCPUパッケージに乗せたことだと思うけど、メモリ帯域はどの位何だろう//RISCの利点は回路簡単になりクロックが上げられることだと思うけどIntel CISCのクロックが高いのは単純に凄い

[kotetsu306]

RISCとCISCの違いが原因なら、ARM版Windowsはめっちゃ高性能なはず / ハードもOSも自社設計で最適化できるのが強み。PS4と同レベルのCPUとGPUを積んだゲーミングPCより、PS4の方がパフォーマンス高いのと同じ

[wk_ss]

それ以前に、比較しているIntelCPUの設計や製造技術が古い、ってだけでは？

[sugawara1991]

メインメモリへのアクセスサイクルが短いことに尽きる気がする。キャッシュミスを気にしなくて良いなら最適化の戦略も変わる。ただしコード肥大と主記憶の容量とJIT性能のバーターが気になる(コンパイル遅いかも

[ofuton512]

コメント欄含め、こういう事が分かるようになりたい

[oldriver]

トップブコメのAppleが最適化をサボってたというのは、「他のOSではRosetta的なIntel -> Intel最適化を行いそのバイナリを保存している」という意味に見えるが本当？／JITコンパイルが速い場合があるという例なのかな。

[agricola]

↓A64FXがベクトルプロセッサならMMX Pentiumもベクトルプロセッサということだな（呆）。IntelだってAVX512とかそっち方向の拡張をぶっ込んでて特化した処理ではそれなりに速いんだがな。

[KoshianX]

Windows の ARM 版に搭載されてる x86 エミュレーションもかなり高速というから、M1 独自の命令で速いというわけでもないかもしれないけどねえ

[zgmf-x20a]

集合知というかブコメの考察が興味深い。的外れなのもあるかも知れないけど。

[Mu_KuP]

x86的アプローチに限界が見えるなか、ベクタ(富岳)やRISC(M1)に再度回帰するのは当然でもある。／ブラウザというUIが汎用になった今、過去互換最優先であるOSをリビルドしたいという動きがあるかもなぁ。

[miscmisc]

Macが早くなってもやる事ない、って事にみんな気付いてるんだろうか。

[brain-box]

なんかCrusoe思い出した。遅かったけど。https://ascii.jp/elem/000/000/754/754950/

[honma200]

浅い知識だと最後の数字がたくさんだなーと思う。他メーカーがやらないのはなんでだろうと思う

[ch1248]

一意見として

[NOV1975]

ここもqiitaと一緒で知見じゃないものが並ぶ事になるのかね

[rider250]

今頃気がついたけどはてなってApple（Mac）の話題超好きだよね、最近TVとか映画とか観ててもやたらMacが出てくるしリアル周辺じゃ全然見ない（俺は持ってる）のに世にMac好きって多いんだなあと改めて思い知らされる。

[m2akira]

止まってたムーアの法則が再開したってことか。

[wata88]

Rosetta2で遅くならないのは、おそらくそうだろうと思う。もとからM1が速すぎるのが意外なんだよな、メモリが大きいんかな

[lochtext]

CPUアーキテクチャレベルの考察ってこういうときじゃないとなかなか上がってこないので楽しいな~