コアデザイン：iPad ProがMacよりも高速になる理由

Appleの最速コンピューターは、新型iPad ProとM2 Ultra Mac Studioです。iPad ProがAppleのスピード狂デスクトップを、どのように、どこで、そしていつ凌駕するのか、その秘密を探ります。

Appleや他のテクノロジー企業が新製品を発表するたびに、その製品を比較しようとする動きが活発になります。例えば、Apple Siliconチップを一連の標準化されたテストで他のタブレットと比較することで、チップの性能や他社製品との比較などを示すことができます。

テストのスコアが高いほどチップの性能が良いということは誰もが容易に理解できますが、それだけが全てではありません。ベンチマークは1つのテストだけを実行するわけではないことも考慮する必要があります。

ベンチマークは通常、シングルコア性能とマルチコア性能の観点から提示されます。2つのスコアと複数のコアタイプを考慮する必要があるため、混乱を招く可能性があります。

これらのテストが何を意味するのかを理解するために必要なのはこれだけです。

シングルコア、マルチコア、スレッド

数十年前、プロセッサは一度に1つのタスクしか実行できませんでした。計算とタスクはほぼ直線的に実行され、コア数を気にする必要もありませんでした。

時が経つにつれ、業界ではチップ上に複数のコアを搭載するようになりました。1つのコアはCPU内の個別の処理ユニットです。

デュアルコアまたはクアッドコアチップでは、各コアが独立して異なるタスクを実行できます。非常に簡略化した例を挙げると、1つのコアをスプレッドシート関連のプロセスの実行に使用し、もう1つのコアを画像編集ツールの実行に使用することが可能です。

個別のタスクが多数ある場合、各コアは最初のタスクを完了するとリストから別のタスクを取得できるため、この方法は大量の作業を処理するのに役立ちます。

CPUコアを複数の仮想コア（「スレッド」）に分割するなど、CPUのパフォーマンスを強化できるチップ技術がいくつかあります。これもパフォーマンスのさらなる向上に役立ちます。

多数の個別タスクを処理する場合、マルチコアチップはワークロードを高速化するのに役立ちます。ただし、特定の種類のアプリケーションでは、複数のタスクを同時に処理するために複数のコアが必要になります。

これは、アプリケーションがタスクを他のプロセスにフィードする必要がある場合、または必要なタスクを並列に処理する必要がある場合に特に便利です。

これらは、クリエイティブツール、生産性向上スイート、一部のゲームなど、非常に負荷の高いツールである傾向があります。iPhoneやiPadの多くのアプリの場合、他のコアが利用可能であっても、実際にはシングルコアでしか動作しないものが多くあります。

パフォーマンスと効率のコア

プロセッサは長年にわたって複数のコアを備えるように進化しただけでなく、それらのコアの動作方法も変化しました。

前述の旧式のチップは、可能な限り高速に動作します。チップ上にコアがもっと多く搭載されていたとしても、それらは全く同一の構造で構築され、必要に応じて同様にフルスピードで動作します。

これは対称型マルチプロセッシング（SMP）と呼ばれますが、現代の多くのチップは異なる方式を採用しています。非対称型マルチプロセッシング（AMP）プロセッサは複数のコアを搭載できますが、その構造は異なります。

通常、考慮すべきコアは、パフォーマンス コア (P コア) と効率コア (E コア) の 2 種類です。

プロセッサは、各コアの数が異なる場合があります。例えば、M4は、パフォーマンスコア3個とパフォーマンスコア6個で構成される9コア構成、またはパフォーマンスコア数を最大4個にする10コアバージョンを選択できます。

パフォーマンスコアと効率コアは、タスクを全く同じ方法で実行できるという点で似ています。しかし、実行方法は異なります。

パフォーマンスコアは通常、より大きく、より高いクロック速度で動作します。タスクを高速に完了できますが、通常はエネルギーリソースと熱負荷が高くなります。

効率コアは通常、より小型になり、可能な限り電力効率が高くなるように設計されています。

イメージとして、ある町から別の町へ移動しなければならない場面を考えてみましょう。フェラーリを運転すれば目的地に早く到着できますが、燃料費はかかります。一方、ミニバンは遅いですが経済的です。

どちらの車でも目的地までは行けますが、速度とリソースの使用量は大きく異なります。

チップ上に2種類のコアを搭載することで、複数のメリットが得られます。例えば、バックグラウンドタスクを効率コアに割り当て、パフォーマンスコアをより負荷の高いワークロードに割り当てておくことができます。

これを行うと、時間の経過とともにエネルギー使用量を節約することもできます。これは、iPhone や iPad などのモバイル デバイスにとって重要な機能です。

ベンチマークと結果の解釈

ベンチマークとは、定義されたプロセスまたはツールを使用して、チップまたはハードウェアに対してパフォーマンス チェックを実行することを指します。

これは、特定のタスクの完了にかかる時間をスコアリングする形で行われる場合があります。場合によっては、一連のテストを実行し、総合スコアを提示するベンチマークスイートもあります。

最も広く使用されているテスト ツールの 1 つは Geekbench で、そのシングルコア テストとマルチコア テストはレビューでよく引用されます。

名前の通り、シングルコアテストでは、Geekbenchの設定タスクが1つのコアに限定されます。これは通常、効率コアではなくパフォーマンスコアに課されるタスクです。

マルチコア テストでは、パフォーマンス コアか効率コアかに関係なく、利用可能なすべてのコアを使用する必要があります。

結果を解釈すると、シングルコア テストはチップ ファミリ全体でほぼ同様になる可能性があります。

例えば、Mシリーズの各世代のパフォーマンスコアは構造が同一であるため、シングルコアテストでは同様のスコアが得られます。これは、Ultraチップを使用している場合でも、下位層のチップを使用している場合でも変わりません。

マルチコアテストではすべてのコアがテストに使用されるため、結果のばらつきが大きくなります。コア数が多いチップの方が、マルチコアテストでより良い結果を示すことがよくあります。

ただし、このテストではコアの数と種類も考慮する必要があることにも留意する必要があります。パフォーマンスコアを2つ、効率コアを8つ搭載したチップは、パフォーマンスコアを6つ、効率コアを4つ搭載したチップよりも、マルチコアテストでの結果が悪くなります。

平均的なスマートフォンユーザーにとって、シングルコアのパフォーマンスは2つの中で最も重要です。複数のコアを同時に動作させることでメリットを得られるプログラムを作成するのは非常に難しいため、日常的に使用するアプリのほとんどは、実際にはシングルコアでしか動作しません。

M4 iPad Proがシングルコア部門でトップ

Apple が新しい iPad Pro を発表したことで、新しいチップが搭載され、ベンチマークを見ると驚くべき状況が生まれています。

Geekbenchブラウザのシングルコアスコアを見ると、14コアのCPUを搭載したM3 Maxを搭載した16インチMacBook Proがトップで、3,131ポイントを獲得しました。

M4 iPad Pro の 9 コア バージョンは、独自のテストで 3,630 点を獲得しました。

一見すると、iPad Proに搭載されているM4はAppleが自社設計した最高峰のチップのように見えます。しかし、それはシングルコア性能だけを見ればそう見えるだけで、マルチコア性能を見ると少し事情が異なります。

前述のM4 iPad Proは、マルチコアテストで13,060という非常に優れたスコアを記録しました。iPhoneとiPadのランキングを見ると、最も近い競合製品であるM2 iPad Proの9,646というスコアよりもはるかに高速です。

しかし、Macのリストでは、M4のマルチコアスコアは多くのMacに大きく遅れをとっています。リストのトップはMac StudioのM2 Ultraで、24個のGPUコアを搭載し、21,329のスコアを獲得しました。

チャートを下の方に進むと、新型iPad ProのM4を上回っているMacはすべてコア数が多いことがわかります。簡単に言えば、利用可能なコア数が多いほど、マルチコアスコアは高くなります。

最高性能のマルチコアチップではありませんが、ここで話題にしているのはM4であり、このチップファミリーのベースモデルとなるはずであることを念頭に置いておく価値があります。今後、M4 ProとM4 Maxチップが登場することはほぼ確実で、これらもコア数がさらに増加する可能性があります。

Apple が M4 Ultra を発売すれば (発売される可能性は高いと思われる)、それは間違いなく、将来マルチコアランキングで M4 の地位を大幅に向上させるのに役立つだろう。

そして、その Mac はあらゆる点でスピードのトップに立つことになります。

実践における力

ベンチマークは、コンピューターやモバイルデバイスのピークパフォーマンスを判断するのに優れた方法です。新品のMacBook Proがハイレベルのパフォーマンスを発揮できるとわかれば、安心感も得られます。

購入前に真のパフォーマンスを把握しておくことも重要です。コア数が同じでも、パフォーマンスは必ずしも同じとは限りません。特に、パフォーマンスコアと効率コアの配分が大きく異なる場合はなおさらです。

パフォーマンスベンチマークは、十分な電力が利用可能であることを前提としているため、バッテリーは考慮されません。しかし実際には、特にモバイルコンピューティングやiPhoneやiPadのようなハードウェアでは、消費電力が大きな問題となります。

ここでコアの使用率の違いが影響してきます。iPhoneはバッテリー消費を節約するために、効率コアを使用する傾向があると考えられます。

コアの違いがなければ、スマートフォンのバッテリー消費がはるかに早くなることは容易に想像できます。効率コアは、iPhoneをできるだけ長く使えるようにするために搭載されています。

例えば、パフォーマンスコアはゲームなどで確かに役立ちます。効率コアがあれば、少なくとも夜遅くまでメールをチェックできるようになります。