À l'intérieur d'une puce Apple Silicon

Alexandre Godard
Il y a 1 mois
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Apple Silicon

Explorons la composition d'une puce Apple Silicon ensemble. Dans cet article, nous visons à rendre la technologie plus accessible en utilisant essentiellement les termes employés par Apple dans ses diverses présentations tout au long de l'année. Découvrons ce qui permet à votre iPhone, iPad ou Mac de réaliser tout ce que vous désirez.

Apple Silicon en 10 étapes

Depuis quatre ans, Apple améliore sa plateforme Apple Silicon, une série de processeurs SoC (System on Chip) et SiP (System in Package) destinés à remplacer les puces Intel dans les Mac et à équiper certains appareils comme l'iPad Pro M4 que nous avons testé pour vous. Ces processeurs, appelés M1, M2, M3 et maintenant M4, utilisent l'architecture ARM, également présente dans les iPhone et iPad. Ils sont conçus pour offrir un équilibre optimal entre performance et efficacité énergétique.

Régulièrement, Apple lance une nouvelle série de processeurs, ravivant constamment les discussions entre passionnés sur la puissance, l'efficience et l'optimisation logicielle. Les benchmarks et graphiques sont abondants pour tenter d'illustrer ces performances. Mais concrètement, comment fonctionne Apple Silicon ?

1. CPU (Central Processing Unit)

Le CPU (Central Processing Unit) d'Apple Silicon est le cerveau de la puce. Il exécute les instructions des logiciels et des applications sur l'appareil. Pour faire simple, c'est lui qui réalise toutes les opérations de calcul nécessaires pour faire fonctionner les programmes.

Apple Silicon combine plusieurs cœurs haute performance pour les tâches lourdes (comme le montage vidéo) et des cœurs haute efficacité (basse consommation) pour les tâches moins exigeantes (comme la navigation sur le web), ce qui permet d'optimiser la vitesse et la consommation d'énergie.

En somme, le CPU d'Apple Silicon permet aux Mac, iPad ou autres appareils Apple de fonctionner de manière rapide et efficace.

2. GPU (Graphics Processing Unit)

Le GPU (Graphics Processing Unit) d'Apple Silicon est un composant qui s'occupe de traiter la partie graphique de l'appareil. En d'autres termes, c'est le moteur derrière les images, les vidéos, les animations, et les jeux qui s'affichent à l'écran.

Il prend en charge les tâches complexes comme le rendu 3D, les effets visuels, et l'affichage des graphiques, permettant une expérience visuelle fluide et de haute qualité. Grâce à l'intégration du GPU dans les puces Apple Silicon, les appareils Apple peuvent offrir des performances graphiques exceptionnelles tout en consommant moins d'énergie.

En résumé, le GPU d'Apple Silicon assure que tout ce qui apparaît à l'écran soit visuellement attrayant, fluide et réactif, que ce soit pour jouer, regarder des vidéos ou utiliser des applications exigeantes en termes de graphisme.

3. Neural Engine ou NPU (Neural Processing Unit)

Le Neural Engine ou NPU (Neural Processing Unit) d'Apple Silicon est conçu pour traiter des tâches d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique. Pour faire simple, c'est comme un cerveau spécialisé dans l'exécution rapide de calculs complexes liés à l'IA. Le point de départ d'Apple Intelligence.

Voici quelques exemples de son utilisation :

Reconnaissance faciale (Face ID) : le Neural Engine permet de reconnaître un visage de manière rapide et sécurisée.
Photographie : il aide à améliorer la qualité des photos en optimisant automatiquement l'éclairage, les détails, et en appliquant des effets comme le mode portrait.
Traduction en temps réel : le Neural Engine permet des traductions instantanées de texte et de voix, rendant les communications multilingues plus fluides.
Assistants vocaux : il améliore la reconnaissance et la compréhension des commandes vocales, rendant Siri plus réactif et précis.
Suggestions de texte : lors de la saisie de texte, le Neural Engine prédit les mots et les phrases, ce qui accélère la rédaction de messages ou de documents.
Analyse de données de santé : il peut traiter et analyser des données de santé complexes, comme les mesures de sommeil ou les exercices, pour fournir des recommandations personnalisées.
Réalité augmentée (AR) : le Neural Engine aide à superposer des objets virtuels dans le monde réel de manière fluide et précise, améliorant les applications de réalité augmentée.

En résumé, le Neural Engine d'Apple Silicon est dédié aux tâches qui nécessitent beaucoup de puissance de calcul en intelligence artificielle, rendant ainsi les appareils Apple plus performants et capables de réaliser des tâches avancées de manière efficace et rapide.

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4. Mémoire unifiée (RAM)

La mémoire unifiée (RAM) d'Apple Silicon est un système de mémoire partagé par tous les composants principaux de la puce, comme le CPU, le GPU et le Neural Engine cités ci-dessus. Traditionnellement, chaque composant a sa propre mémoire, mais avec la mémoire unifiée, ils utilisent tous un espace mémoire commun.

Prenons un exemple simple pour illustrer les avantages de la mémoire unifiée. Imaginons qu'on utilise une application de montage vidéo sur un Mac avec une puce Apple Silicon. Lors du montage, plusieurs composants travaillent ensemble :

Le CPU traite les instructions générales.
Le GPU gère les effets visuels et le rendu des images.
Le Neural Engine applique des améliorations intelligentes, comme le réglage automatique des couleurs.

Avec la mémoire unifiée, tous ces composants peuvent accéder instantanément aux mêmes données vidéo sans avoir à les copier d'une mémoire à une autre. Quand les composants peuvent accéder aux mêmes données en même temps, les tâches sont réalisées plus rapidement, ce qui accroît la vitesse générale.

En réduisant la duplication des données, la consommation d'énergie diminue, ce qui prolonge au passage l'autonomie de la batterie. De plus, en travaillant ensemble de manière plus unie, les composants offrent une expérience utilisateur plus fluide et sans interruptions.

En bref, la mémoire unifiée optimise la vitesse, l’efficacité et les performances de la puce Apple Silicon en permettant à tous ses composants clés de partager une mémoire commune.

Combien de RAM faut-il sur un Mac Apple Silicon selon son utilisation ?

5. Secure Enclave (T2)

Le Secure Enclave (T2) d'Apple Silicon est un sous-système dédié à la sécurité intégré dans les puces Apple. Il est isolé du processeur principal pour offrir une couche supplémentaire de protection des données sensibles.

Le Secure Enclave opère indépendamment du reste de la puce, ce qui le rend particulièrement difficile à pirater. Il stocke des informations sensibles comme les données biométriques du visage (Face ID) et les empreintes digitales (Touch ID). On peut aussi mentionner le stockage des mots de passe et les données bancaires d'Apple Pay. Ces informations restent toujours dans cet environnement sécurisé, garantissant leur protection maximale.

Grâce au Secure Enclave, Apple peut se targuer de la robustesse de la sécurité de ses appareils. Cela permet à l'entreprise de rassurer ses utilisateurs quant à la confidentialité et à la protection de leurs informations personnelles, en faisant de cet argument un puissant levier marketing.

En résumé, le Secure Enclave est un “coffre-fort numérique” intégré aux puces Apple Silicon, conçu pour sécuriser les informations les plus sensibles. Grâce à lui, les données biométriques, mots de passe et informations bancaires restent protégées, même si le reste de l'appareil est compromis.

6. Contrôleur réseau

Le contrôleur réseau des puces Apple Silicon gère les connexions réseau, permettant aux appareils de communiquer avec d'autres appareils et services en ligne. Il supporte divers protocoles réseau, y compris le Wi-Fi 6E et le Bluetooth 5.0. Cela garantit des vitesses de transfert de données rapides et une connectivité stable pour une utilisation fluide et efficace.

Grâce à ces capacités, les appareils Apple peuvent maintenir une connectivité optimale dans diverses situations, que ce soit pour des tâches quotidiennes, le streaming de vidéos ou des jeux en ligne.

7. Contrôleurs d’E/S (Entrées/Sorties)

Les contrôleurs d'entrée/sortie (I/O en anglais) des puces Apple Silicon sont responsables de la gestion des communications entre le processeur et les périphériques externes. Ces contrôleurs permettent aux appareils Apple de maintenir des performances élevées et une compatibilité étendue avec une variété de périphériques externes.

Thunderbolt 5 : supporte des vitesses de transfert de données allant jusqu'à 80 Gb/s (120 Gb/s), permettant des connexions rapides et stables avec des périphériques externes comme des disques durs externes et des moniteurs.
USB 4 : offre des vitesses de transfert similaires à Thunderbolt 4 et est compatible avec une large gamme de périphériques USB.
HDMI : permet de connecter des moniteurs externes, des projecteurs, des TV…
DisplayPort : utilisé pour les connexions vidéo haute définition, souvent via des ports Thunderbolt.
Ethernet : certains modèles, comme les Mac mini M4 et les iMac M4, incluent un port Ethernet pour des connexions réseau filaires stables.
Audio : les puces Apple Silicon intègrent des contrôleurs audio avancés pour une qualité sonore supérieure, y compris le support du Dolby Atmos.

En bref, les contrôleurs E/S d’Apple Silicon assurent une gestion rapide et fluide de toutes les connexions avec des périphériques internes ou externes, tout en offrant des performances de pointe et une compatibilité avec les normes modernes.

8. Encodeur/Décodeur Vidéo

Les encodeurs et décodeurs vidéo des puces Apple Silicon sont des composants matériels spécialement conçus pour traiter efficacement les vidéos. Leur rôle est double : ils compressent les vidéos pour réduire leur taille lors de l'exportation ou de l'enregistrement et lisent des vidéos déjà compressées dans des formats modernes comme HEVC, H.264 ou AV1. Ils prennent également en charge ProRes, un format vidéo professionnel développé par Apple, et bénéficient de l'accélération matérielle pour améliorer encore les performances.

Le traitement des vidéos est géré par un moteur matériel dédié, libérant le CPU et le GPU, et améliorant les performances, même avec des vidéos en 4K ou 8K. Ces encodeurs et décodeurs sont optimisés pour les logiciels Apple, comme Final Cut Pro 11.

En bref, l’encodeur/décodeur vidéo des puces Apple Silicon est conçu pour offrir une lecture fluide, un traitement rapide et une compression efficace des vidéos, même dans des formats professionnels comme ProRes, tout en économisant de l’énergie.

9. ISP (Image Signal Processor)

L'ISP (Image Signal Processor) des puces Apple Silicon est un composant spécialisé qui traite les images capturées par la caméra. Il améliore la qualité des photos et des vidéos en ajustant automatiquement l'exposition, la balance des blancs et en appliquant des filtres pour rendre les détails et les couleurs plus vibrants. Il transforme les données brutes capturées par la caméra en images et vidéos de haute qualité.

Grâce à l'ISP, les appareils Apple peuvent produire des images de haute qualité avec une consommation d'énergie minimale.

10. Contrôleur de capteur

Le contrôleur de capteur d'Apple Silicon est un composant matériel qui gère l'entrée et la sortie de divers capteurs intégrés dans les appareils Apple. Ces capteurs peuvent inclure des gyroscopes, des accéléromètres, des capteurs de lumière ambiante et d'autres types de capteurs.

Le rôle du contrôleur de capteur est de traiter les données provenant de ces capteurs et de les transmettre au système pour permettre des fonctionnalités telles que la détection de mouvements, l'orientation de l'écran, la luminosité automatique et d'autres applications sensibles aux mouvements et à l'environnement.

Pour faire simple, le contrôleur de capteur permet aux appareils Apple de réagir de manière intelligente et précise aux changements dans leur environnement physique, améliorant ainsi l'expérience utilisateur.