Что такое чип Apple M1?

Что такое чип Apple M1?

Что такое чип Apple M1?

Новейшие компьютеры Mac от Apple больше не оснащены процессорами Intel. Вместо этого они используют совершенно новый чип Apple M1, мощную замену для многих поколений процессоров Intel, которые используются в компьютерах Apple с 2006 года.

M1 — это первое появление новой парадигмы, которую Apple назвала Apple Silicon. Новые Mac, доступные с M1, включают MacBook Air, 13-дюймовый MacBook Pro, Mac mini и новый 24-дюймовый iMac. В новейшем iPad Pro также используется M1.

Apple M1 предлагает впечатляющие улучшения производительности вычислений, вывода графики и времени автономной работы. MacBook Air на базе M1 демонстрирует производительность, равную или превосходящую своих предшественников и многих конкурентов работающих под управлением Windows 10. Это справедливо даже для некоторых приложений, которые изначально работают на старых компьютерах с процессором Intel, но используют эмуляцию Rosetta 2 на MacBook Air.

Если вы собираетесь купить Mac или iPad с процессором M1, вам стоит ознакомиться с Rosetta 2, а также с некоторыми другими странностями, улучшениями и случайными недостатками, которые M1 привносит в новейшие продукты Apple. Давайте разберемся с каждым из них.

M1: вся система на одной микросхеме

Независимо от того, работают ли они под управлением Windows, macOS или Chrome, большинство современных ПК оснащены набором вычислительных компонентов, каждый из которых выполняет различные задачи обработки информации. К ним относятся центральный процессор (ЦП) для обработки важных вычислений, в том числе используемых для просмотра веб-страниц, открытия и закрытия приложений, а другой (графический процессор) для обработки графических вычислений и вывода сигнала на монитор или экран ноутбука.

На больших и мощных машинах, таких как рабочие станции и игровые приставки, ЦП и графический процессор — это полностью отдельные элементы, каждый из которых подключен к материнской плате. Ультрапортативные ноутбуки меньшего размера, как правило, объединяют ЦП и графический процессор в один компонент, используя то, что в отрасли известно как интегрированная обработка графики, а остальные компоненты компьютера, включая кэш, память и хранилище, расположены в разных местах на материнской плате.

В качестве эволюции процессоров Apple A-серии, которые долгое время использовались в iPhone и iPad, чип M1 использует другой подход. Вместо набора отдельных частей обработки это единая система на кристалле (SoC). SoC обрабатывает все вычисления, включая вывод графики, что означает, что каждая программная инструкция может использовать наиболее эффективную часть M1.

Apple M1 chip diagram

Отчасти потому, что он должен делать все сразу, M1 имеет максимум 16 процессорных ядер. По сравнению с шестью ядрами самых мощных процессоров Intel для ноутбуков это звучит огромно. На самом деле, у M1 так много ядер, не для того, чтобы он мог выполнять задачи быстрее, а для того, чтобы он мог выполнять больше задач. Четыре ядра — это вычислительные ядра, предназначенные для сложных вычислений, требующих большой вычислительной мощности. Еще четыре предназначены для более легких задач, для которых не требуется столько энергии, чтобы чип не потреблял больше энергии, чем ему нужно. Задачи перенаправляются в соответствующий основной набор на лету.

Целых восемь дополнительных ядер предназначены для обработки графики, подобно тому, как работает интегрированная графика Intel Iris. На всех устройствах, использующих M1 (да, это включает в себя новый iPad Pro), графический процессор может обеспечивать питание внешнего монитора с частотой 60 Гц и разрешением до 6K, например Apple Pro Display XDR.

Кроме того, M1 имеет встроенный контроллер хранилища для передачи данных на твердотельный накопитель (SSD) Mac и с него, а также различные другие процессоры, контроллеры и датчики, которые обрабатывают шифрование, обработку изображений с веб-камер и другие вторичные устройства. задачи, необходимые для работы компьютера.

В чипе M1 используется 5-нанометровый (нм) производственный процесс, аналогичный последнему чипу A14 в iPhone 12. Между тем, последние процессоры Intel 11-го поколения используют 10-нм техпроцесс, и Intel не ожидает появления новых чипов на основе 7-нм. процессами или ниже, не ранее 2022 г. После дебюта M1 в ноябре Intel заявила, что ее процессоры «предоставляют глобальным клиентам лучший опыт в тех областях, которые они ценят больше всего, а также являются наиболее открытой платформой для разработчиков как сегодня, так и в будущем». Но большой разрыв в технологических процессах говорит сам за себя. Компьютерные чипы, конкурирующие с новейшими чипами AMD для настольных и мобильных устройств, созданы по 7-нм техпроцессу.

Искусственный интеллект и чип M1

Алгоритмы искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML) необходимы для бесперебойной работы современного программного обеспечения. В процессоры Apple A-серии и Intel Core уже давно встроены возможности искусственного интеллекта, и M1 не исключение. Он имеет специальный нейронный движок с 16 собственными процессорами для обработки задач ИИ. Вы когда-нибудь подправляли фотографию с помощью автоматического фильтра или просматривали список предварительно заполненных результатов поиска? Эти и многие другие задачи часто, по крайней мере частично, зависят от машинного обучения, чтобы они могли работать быстрее.

Apple M1 chip diagram

Нейронный двигатель чипа M1 для правильной работы полагается на инструкции программного обеспечения. Многие сторонние разработчики программного обеспечения интегрируют алгоритмы AI и ML в свои приложения, включая несколько частей Adobe Creative Suite. Apple заявляет, что MacBook Air на базе M1 может обрабатывать рабочие нагрузки машинного обучения до девяти раз быстрее, чем предыдущий MacBook Air на базе Intel. Аналогичным образом, 24-дюймовый iMac может похвастаться трехкратным улучшением по сравнению с 21,5-дюймовым iMac, который он заменяет, при запуске приложений машинного обучения, использующих 16-ядерный нейронный движок M1.

На iPad Pro M1 поддерживает уникальную функцию на базе машинного обучения под названием Center Stage. Чип обрабатывает изображения с передней и задней камер планшета для распознавания лиц, а затем сохраняет их по центру кадра. Когда вы перемещаетесь, Center Stage может даже автоматически панорамировать изображение, чтобы держать вас в кадре. Если к вам присоединится больше людей для видеосвязи или Face Time, Center Stage тоже обнаружит их, уменьшив масштаб, чтобы уместить всех в поле зрения.

Все ли чипы M1 одинаковы?

Независимо от того, использует ли компьютер SoC или набор отдельных вычислительных компонентов, он по-прежнему подчиняется определенным нерушимым свойствам вычислений и физики. Чем больше ядер процессор выделяет для определенной задачи и чем быстрее работает каждое из этих ядер, тем быстрее будет завершена задача. Этот процесс также выделяет много тепла, поэтому большинство компьютеров имеют вентиляторы, радиаторы и другое оборудование.

Из-за необходимости соблюдать баланс  тепловыделения и производительности, существуют несколько разные версии M1 для каждого из различных устройств, которые он питает. В основном это связано с тем, что каждое устройство по-разному рассеивает тепло, которое выделяется при работе процессора. Например, у MacBook Air нет охлаждающего вентилятора, поэтому чип M1 в базовой конфигурации Air использует чуть менее мощный графический процессор с семью ядрами вместо восьми.

Между тем, и MacBook Pro большего размера, и Mac mini поставляются с охлаждающими вентиляторами, что позволяет их чипам M1 иметь полнофункциональные графические процессоры. Возможно, что версии Mac mini и MacBook Pro M1 также имеют немного более высокую максимальную тактовую частоту, чем чип MacBook Air, но Apple не раскрывает таких подробностей о своем кристалле.

Как и MacBook Air, в iPad Pro также отсутствует охлаждающий вентилятор, но он по-прежнему имеет полный набор из восьми графических ядер. Apple утверждает, что у iPad Pro с M1 производительность графического процессора на 40% выше, чем у модели A-серии, которую он заменяет.

Насколько быстр чип M1?

Согласно Apple, чип M1 быстрее, чем процессоры Intel в компьютерах Mac, которые он заменяет. В некоторых случаях, утверждает компания, это превосходство в скорости весьма значительное. Apple заявляет, что общая производительность M1 MacBook Air в 3,5 раза выше, чем раньше, а производительность графики в пять раз выше. На MacBook Pro M1 вычисления AI выполняются в 11 раз быстрее, чем раньше, и Apple заявляет, что на этих компьютерах вы можете создавать код в приложении Xcode до 2,8 раз быстрее.

Apple также утверждает, что Mac на базе M1 быстрее своих собратьев на Windows. По оценкам компании, M1 в MacBook Air превосходит 98 процентов ноутбуков ПК, проданных с октября 2019 года по октябрь 2020 года. Заявление основано на тестах производительности, которые Apple провела собственными силами, хотя компания не предоставляет более подробной информации о них, за исключением сказать, что они являются «отраслевыми стандартами».

 

График, показывающий зависимость производительности графического процессора от мощности. Показано, что M1 потребляет меньше энергии и имеет лучшую производительность, чем «Новейший чип для портативных ПК»
График, показывающий зависимость производительности графического процессора от мощности. Показано, что M1 потребляет меньше энергии и имеет лучшую производительность, чем «Новейший чип для портативных ПК»

Однако контрольными показателями легко манипулировать, поэтому так важно объективное стороннее тестирование. Наши собственные тесты MacBook Air, MacBook Pro и Mac mini в лабораториях ПК дают более детальную картину производительности. Мы обнаружили, что при запуске собственных приложений M1 сохраняет превосходство над конкурирующими процессорами Intel Core i7 для ноутбуков. Однако при запуске приложений с эмуляцией Rosetta 2 производительность сопоставима с чипами Intel или, в некоторых случаях, немного хуже.

Возьмем, к примеру, преобразование видео. Новейшему 13-дюймовому MacBook Pro с процессором M1 требуется 17 минут, чтобы перекодировать клип из 4K-видео в 1080p с помощью приложения Handbrake с открытым исходным кодом, работающего в режиме эмуляции Rosetta 2. Это примерно эквивалентно 15 минутам его предшественника с процессором Core i7 и Dell XPS 13 с процессором Core i7 при исходной работе Handbrake. Но выполните ту же задачу, используя бета-версию Handbrake, которая изначально работает на процессоре M1, а время кодирования сокращается до 8 минут для MacBook Pro. Это более чем в два раза быстрее, что может порадовать многих творческих профессионалов, для которых время, потраченное на рендеринг, значительно снижает производительность труда.

Будут ли мои приложения работать на Mac M1?

Чип хорош ровно настолько, насколько хорошо работает программное обеспечение, и многие приложения для macOS предназначены для работы на процессорах Intel, а не на M1. Разработчики получили преимущество, поскольку в прошлом году Apple предложила им комплект средств разработки, чтобы помочь им перевести свой код на M1. Теперь, когда компьютеры Mac с процессором M1 поступили в продажу в течение нескольких месяцев, все больше и больше сторонних приложений могут работать на них без использования эмуляции. Одной из главных побед творческих профессионалов стал Adobe Photoshop, последняя версия которого, представленная ранее в этом году, поддерживает M1.

Однако отсутствие встроенной поддержки M1 не означает, что сторонние приложения вообще не работают. Приложения, которым еще предстоит осуществить переход, по-прежнему смогут работать на новых компьютерах Mac с помощью программного обеспечения Rosetta 2, которое может выступать в качестве эмулятора. Но не удивляйтесь, если программы будут работать медленно. «Процесс перевода требует времени, поэтому пользователи могут заметить, что переведенные приложения запускаются или работают медленнее», — написала Apple в документации для разработчиков Rosetta 2.

Между тем, начиная с macOS Big Sur, все программное обеспечение Apple изначально работает как на системах Intel, так и на системах M1. В качестве дополнительного преимущества приложения для iPhone и iPad теперь могут запускаться непосредственно на компьютерах Mac с процессором M1.

Что, если я хочу вместо этого Intel Mac?

В то время как микросхемы Apple — это будущее экосистемы Mac, компьютеры Mac на базе Intel не исчезнут в одночасье. В новых MacBook Air и Mac mini используется исключительно M1, но Apple продолжает предлагать 13-дюймовый MacBook Pro с процессорами Intel Core i5 или Core i7 в качестве опций. Аналогичным образом, 21,5-дюймовые и 27-дюймовые iMac продолжают продаваться с различными процессорами Intel. Есть даже 10-ядерный чип Core i9, который используется в топовом 27-дюймовом iMac.

Некоторые из этих моделей могут быть лучшим выбором для пользователей, которым необходимо запускать устаревшие приложения на базе Intel или которым нужна огромная вычислительная мощность, которую обеспечивает Core i9. Для всех остальных M1 — ясный путь вперед, если вы хотите купить новый Mac или iPad Pro.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *