ARM Macで何が変わる?性能とBoot Camp、eGPUの将来

先日もお伝えした通りAppleは日本時間2020年6月23日に開催されたWWDC 2020で現行のIntel MacからApple Silicon(ARMアーキテクチャ)への移行を発表した。

今年の終わりにはApple Siliconを搭載したMacも発売される予定だ。

ここではARM Macで何が変わるのか、技術的な面から考察してみたい。

ARM Macの性能は?

A12Zの性能

画像出典 Apple

WWDC 2020では次期macOS Big Surが発表されたが、発表会の後半でARM Macへの移行を宣言した際、クレイグ・フェデリギが今回の全てのmacOS Big Surのデモは実はA12Zチップを搭載したMacで行われたことを明かした。

A12ZとはiPad Pro 2020に搭載されているチップと全く同じSoCであり、Geekbenchの公式サイトに掲載されているiPad Pro 2020の性能は以下のようになる。

A12Zのマルチコア性能はiPhone・iPadの中ではぶっち切りの性能であり、マルチコアのスコア4600という数字はMacBook Pro 13インチモデルを超えているが、これはあくまでiOS・iPadOS上の性能であってmacOS上で同じようなスコアが出るわけではない。

macOSはiOSやiPadOSよりも遥かに複雑なOSであり、バックグラウンドでも様々な処理が行われているため、iOS・iPadOS上での性能とイコールではない。

macOS Big Sur上でのA12Zの性能

画像出典 Apple

前述の通り、iOSやiPadOSとmacOS Big Surでのベンチマークスコアでは単純な比較はできないが、奇しくも先日A12Zを搭載したDevelopment Kit上のmacOS Big Sur上で計測したGeekbenchのスコアが複数掲載されたのでそちらを参照してみよう。

上記画像を見ても分かる通り、macOS上でのA12ZのスコアはiPadOSで計測するよりも低くなっているが、これはmacOSが複雑なOSであること、そしてRosetta 2によりオーバーヘッド(余分な処理・負荷)が発生しているのが原因だ。

画像出典 Apple

Rosetta 2とはWWDC 2020で発表された、Intel CPU(x86_64)向けに作られたアプリケーションをARM用に変換するシステムのことであるが、一種のエミュレーターである(Rosetta 1は同様の機能をPowerPCからIntelへの移行時に担当した)。

スコア表においても「A12Z」という表記ではなく「VirtualApple 2400Mhz」となっていることが見て取れる。

macOSがiOS・iPadOSより高度で複雑なOSであること、更にRosetta 2によるオーバーヘッドでここまでスコアが低下してしまったというわけだ。

ただ、先ほどのスコアの驚異的なところはiPad用のチップで、更にRosetta 2を介してオーバーヘッドが生じているにも関わらずこれだけのスコアを出しているという点だ。

これはMicrosoftのARM PC「Surface Pro X」のスコアとほぼ同等であり、Surface Pro Xが完全ネイティブであることを考えると、いかにA12Zの性能が驚異的かわかる。

なお、下記画像は僕が実際に自身のMac mini 2018(Core i7 6コア12スレッド)でGeekbench 5で計測したシングルコアとマルチコアのスコアだ。

A12Zは現時点では(オーバーヘッドが発生しているとはいえ)Mac mini 2018 Core i7 8700B(6コア12スレッド)の性能には及ばないが、それでも劇的な性能差があるわけではなく、しかもA12Zはファンレスである。

ファンレスの小さなSoCで先ほどのスコアを出せるというだけでも掛け値なしに凄いと思う。

A12Z以外のチップは?

画像出典 Apple

現時点ではMac用に新たなSoCが予定されているのかAppleからのアナウンスはないが、iPad用にA12XやA12Zというチップが用意されてきた経緯やポート類のコントローラを新たに実装する必要があることを考えると、早ければ今年の終わりには間違いなくMac専用のAシリーズチップが登場するだろう。

数年後には大半のPCや過去のMacの性能を凌駕するものが登場している可能性もある。

ARM Macのメリット

ここからはARM Macのメリットを考えてみよう。

ワットパフォーマンスの向上

画像出典 Apple

前述の通り、MacのCPUがIntelからARM(Apple Silicon)へと移行することでワットパフォーマンスが飛躍的に向上するはずだ。

ただ、恐らくは最初に登場するARM Macは劇的な性能向上とはならず、既存のIntel Macと棲み分けるようなラインナップになると思われる。

ちなみに2005年に当時のOS XがPowerPCからIntelへ移行する際にジョブズが移行の理由として説明したのも「ワットパフォーマンス(Performance per Watt)」であった。

一つのチップに統合することで省電力・内部部品の削減・バッテリー持ちが向上

画像出典 Apple

現在のMacにも「T2 Security Chip」と呼ばれるSSD・オーディコントローラ、指紋情報などを格納するApple独自のチップが存在するが、ARM MacではApple SiliconにT2チップが統合されると思われる。

実際に過去のiPhone(iPhone 5sなど)にはApple Aシリーズチップの他に「M7」などの「モーションコプロセッサ」が別々に搭載されていたが、iPhone 6sからはモーションコプロセッサもApple Aシリーズに統合された経緯がある。

同じようにARM MacではT2チップなども一つのSoCに統合される可能性が高い。

また、これによりいっそうの省電力が実現可能になる他、T2チップなどを統合させたことで内部部品が減り、より大容量のバッテリー、あるいは新たな装置やチップなどを搭載させることも出来るようになるだろう。

また、もしファンレス化が可能であればファンによる騒音という問題もなくなる。

Neural EngineといったApple Silicon独自の機能が利用可能になる

画像出典 Apple
Neural Engineを用いて最も重要なシーンをクロップ(切り抜き)している様子

これはWWDC 2020のデモでも行われたが、Apple Siliconという自社製のSoCをMacに採用することで、iPhoneやiPadでお馴染みのNeural Engineを利用した独自の機能がMacでも利用可能になる。

これによりNeural Engineを使用したApple独自の様々な機能やアプリケーションがmacOSに実装されていくはずだ。

実際にWWDC 2020のデモではA12Zを用いてスムーズに動画編集を行い、更に重要シーン(自転車に乗った人物)をNeural Engineで自動認識してクロップするという様子が実演された。

メモリがフレキシブルになる

Apple Aシリーズに代表されるARMプロセッサはCPUとGPUのメモリはユニファイドメモリとなっており、CPUやGPUは同時に一つのメモリを共有することが可能になっている。

これによってCPU・GPU間で余計なメモリアクセスがなくなり、結果としてパフォーマンスの向上に貢献している。

なお、現在のIntel MacはCPU内蔵グラフィックスモデルの場合、メインメモリの一部(1536MB)をVRAMとして固定して使用している他、ディスクリートGPU(Radeon)の場合は独自のVRAMを持っているため、こういった仕組みがARM Macでは大きく変わることになるかもしれない。

ちなみに現時点で年末にリリースされるとアナウンスされたARM MacにディスクリートGPUが搭載されるかは不明である。

コストが下がり、結果的にMacの価格が下がる可能性がある

AppleはこれまでIntel CPUのサイクルやプロセスルール10nmへの遅れといった、Intel側による影響を多大に受けており、Intelのロードマップに振り回されてきた。

しかし、Apple SiliconではMacのほぼ全てのコンポーネントをApple自身でコントロールすることが可能になる他、Intelへライセンス料を支払う必要もなくなり、コストも下がるため、結果的にMacの価格が安くなることが考えられる。

MacRumors Forumsのユーザーは$100程度Macの価格が下がるのではないかと予想していた。

ARM Macのデメリット

ここからはARM Macのデメリットを考えてみる。

Boot Campが動作しなくなる

MacがPowerPCからIntelへと移行した際、Boot CampというMac上でWindowsを動作させる仕組みがAppleにより提供され、WindowsのライセンスさえあればMac上でWindowsを使用することが可能になった。

これによりHacintoshというコミュニティも賑わいを見せるようになる。

しかしMacがARMへと移行し、将来的にARM Macが普及してIntel Macが駆逐されればBoot CampでWindowsを使用することが実質不可能になる。

現時点においてAppleからはBoot Campについて何のアナウンスもないが、大手海外メディア「The Verge」によればARM Mac上でBoot CampでWindowsを利用することは不可能なようだ。

参考 Apple独自開発のプロセッサ「Apple Silicon」ではBoot CampでのWindowsサポートはなしGIGAZINE

また、将来MacがARM Macに置き換わり、macOSがIntel CPUをサポートしなくなった場合、Hacintoshという文化も崩壊してしまうかもしれない。

もちろん、これはまだ現時点での話であり、将来的にBoot Campとは違った仕組みでx86のWindowsを動かせる可能性もゼロではないが、望みは薄いだろう。

仮想化ソフトウェアも先行きが不透明

Boot Campを用いなくても現在MacではParallels DesktopやVMWareといった仮想化ソフトウェアを用いて仮想的にWindowsなどをmacOS上で実行することが可能であるが、これについては前述したGIGAZINEの記事でも触れられているように先行きが不透明である。

WWDC 2020においてもParallels DesktopでLinux(Debian)を動作させるデモは行われたが、Windowsに関しては全く触れられなかった。

画像出典 Apple

仮にParallels DesktopやVMWare本体がARMに完全対応したとしても、その中で動かすWindowsがARMに対応していなければ意味はない。

先ほどの記事では「MicrosoftはARM用WindowsのライセンスはOEM向けのみを提供している」とされている。

ただ、仮にARM用Windowsを一般ユーザーが手に入れられるようになりParallels DesktopやVMWareで利用可能になったとしても、ユーザーが所有するWindowsの資産は大半の場合x86アプリケーションであると思われるため、今までのWindowsの資産をARM Macで利用することはBoot Camp・仮想化ソフトウェア、どちらにおいても現時点では無理だろう。

Parallels DesktopやVMWare側で、例えばARM環境をIntel環境にエミュレートするような機能が実装されれば別かもしれないが、こちらもまた望みは薄い。

eGPUもどうなるか不透明

eGPUについてもMacがARMへ移行することでどうなるのか少し気になっている。

GPUの実装は基本的にCPUのアーキテクチャとはあまり関係ない。

ただ、eGPUの場合、接続はThunderboltが基本であり、2020年1月にはThunderbolt 4(USB 4)が発表されたが、今年末にリリースするとApple自身がアナウンスしたARM MacについてはThunderbolt 4が搭載されるのかも、eGPUが動作するのかも現時点では不明である。

AppleがeGPUのサポートを開始したのはたかだか数年前であるため、ARM MacでeGPUのサポートがいきなり切られることはないと思うが、その挙動がどのように変化するのか少々不安に感じている。

まとめ

長々と書いてしまい申し訳ないが、僕としては現時点でBoot Campや仮想環境でのWindowsの実行が望み薄なのは残念ではあるものの、総合的に見ればIntelからARMへ移行するのはAppleにとってもユーザーにとってもメリットがデメリットを上回ると感じている。

2020年末に初のARM MacとなるMacBook Pro 13インチと新デザインのiMacが登場するという噂があるが、もしそれが本当なら新iMacは本気で購入しようかと思っている。

これからARM Macがどのように進化していくか、僕は今から非常にワクワクしている。