Apple M4チップはArm SEM命令のサポートにより、物体検出など一部の機械学習ワークロードがApple M2の1.5~2倍となっているもよう。

Apple Silicon Mac

2024.05.12

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　Apple M4チップはArm SEMのサポートにより、物体検出など一部の機械学習ワークロードがApple M2の約2倍となっているようです。詳細は以下から。

　Appleは現地時間2024年05月07日、タンデムOLEDテクノロジーを採用したUltra Retina XDRディスプレイを搭載しApple史上最も薄い「iPad Pro (M4)」を発表するとともに、そのiPad Proに初めて搭載する第2世代の3nmテクノロジーを採用した「Apple M4チップ」を発表しました。

　このApple M4チップは、Apple史上最も高速なNeural Engineを搭載し、iPad Pro (M4)ではワンタップで被写体を背景から分離できるFinal Cut Proのシーン除去機能などが、より高速に実行できると発表されていますが、

Geekbenchに投稿された10コアのCPUのApple M4チップを搭載したiPad Pro (M4)と思われるCPUベンチマークスコアを、ファイル圧縮やナビゲーション、HTML5ブラウザ、PDFレンダラーなど各ワークロードにわけより細かく見ていくと、1コアあたりのパフォーマンス(Single-Core)で物体検出(Object Detection)のワークロードが特出して高くなっているのが確認できます。

Apple M1~M4までのGeekbench 6.3 (Single-Core workloads):クリックで拡大

　Geekbenchを開発するカナダPrimate Labs Inc,のJohn Pooleさんは、今年04月にリリースした「Geekbench v6.3.0」は、Armv9アーキテクチャでサポートされた、Scalable Vector Extensions (SVE&SVE2)をベースにCPUでの行列処理のスループットを効率化させる「Scalable Matrix Extension(SME)」命令が利用可能になっており、

ピュアな機械学習ワークロードである物体検出がApple M2と比較して2倍以上に、いくつかの機械学習処理を含む背景ぼかし(Background Blur)と写真ライブラリ(Photo Library)ワークロードも1.5倍以上のスコアを出していることから、SME命令のサポートによるものではないかと推測しているようです。

　また、Apple M4チップ搭載のiPad Pro (M4)では、Ray TracerワークロードもApple M2チップと比較して約1.5倍のスコアとなっていますが、これはiPadには採用されていない「Apple M3チップ」でGPU追加された、ハードウェア・アクセラレーテッド・レイトレーシングやメッシュシェーディングなどの新しいレンダリングエンジンが、Apple M4にも採用されていることが影響していると思われます。

Apple M3チップのGPU

それ以外のワークロード

　Apple M4チップでは特定の機械学習ワークロードでスコアが上昇する一方、他のワークロードのパフォーマンスは、Apple M3から0.4GHz上昇し最大クロック数が4.4GHzとなったCPU/GPU、帯域幅が20%増え120GB/sとなったユニファイドメモリに依存するため、

Apple M2とApple M4のパフォーマンス比較

それ以外のワークロードはM3と比較して十数%のアップにしかなっておらず、クロックあたりの命令実行数であるIPC(Instructions Per Cycle)は物体検出ワークロードを含んだIPCが11%を超えるが、物体検出を除けば半分(6.4%)になるのも事実だという指摘もでているので、WWDC24で発表されるmacOS 15やiOS/iPadOS 18の新機能に機械学習(SME)がどれだけ影響するかで、M4 Macの評価も変わってくると思われます。

M4 vs M3
Performance Per Clock calculation pic.twitter.com/wE0OXYb4C7

— INIYSA (@lafaiel) May 10, 2024

おまけ

　ちなみに、Geekbench v6.xのベンチマークスコアは、以上の通り、Geekbench v6.3でSME命令がサポートされたことで、Geekbench v6.3とv6.2以下では、あまり比較して欲しくないとの事だったので、手持ちのApple M1チップ搭載のiPad Pro 11インチ (第3世代)と、Apple M2チップ搭載のiPad Pro 12.9インチ (第6世代)、MacBook Air (13インチ, M3, 2024)でGeekbenchを取り直したので、参考程度にどうぞ。