Mikä on Apple M1 -siru?

Ensimmäistä kertaa lähes 15 vuoteen Applen uusimmissa MacBookeissa ja Mac minissä ei ole Intelin prosessoreita. Sen sijaan niissä käytetään upouutta Apple M1 -sirua, joka esiteltiin tiistaina tehokkaana korvaajana useiden sukupolvien Intel-suorittimille, jotka ovat toimineet Applen tietokoneiden voimanlähteenä vuodesta 2006 lähtien.

M1-siru on ensimmäinen esiintyminen uudessa paradigmassa, jota Apple on kutsunut nimellä Apple Silicon. M1:llä varustettuja uusia Mac-tietokoneita, jotka ovat nyt ennakkotilattavissa, ovat MacBook Air, 13-tuumainen MacBook Pro ja Mac mini. Jos harkitset sellaisen ostamista heti alkuunsa, astut tuntemattomille vesille, sillä toistaiseksi ainoat tiedot niiden suorituskyvystä ovat peräisin Applelta itseltään. Odotamme innolla, että saamme nämä uudet laitteet PC Labsiin mahdollisimman pian perusteellista testausta ja käytännön kokeilua varten. Mutta sillä välin katsomme kaiken, mitä tähän mennessä tiedämme Apple Silicon Macista.

M1: An Entire System on a Chip

Käyttivätpä ne sitten Windowsia, macOS:ää tai Chromea, useimmissa nykypäivän PC-tietokoneissa on sisällä joukko laskentakomponentteja, jotka kukin hoitavat erilaisia prosessointitehtäviä. Näihin kuuluu yksi prosessori (CPU), joka käsittelee keskeisiä laskutoimituksia, kuten internetin selaamista ja sovellusten avaamista ja sulkemista, ja toinen prosessori (GPU), joka käsittelee grafiikkalaskutoimituksia ja antaa signaalin näytölle tai kannettavan tietokoneen näytölle.

Suurissa ja tehokkaissa koneissa, kuten työasemapöytätietokoneissa ja pelilaitteissa, prosessori ja näytönohjain ovat täysin erillisiä elementtejä, jotka on kytketty emolevyyn. Pienemmät ultrakannettavat kannettavat tietokoneet yhdistävät yleensä suorittimen ja näytönohjaimen yhdeksi komponentiksi käyttämällä niin sanottua integroitua grafiikkaprosessoria, ja muut tietokoneen komponentit, kuten välimuisti, muisti ja tallennustila, sijaitsevat eri kohdissa emolevyä.

M1-siru on jatkoa Applen A-sarjan prosessoreille, jotka ovat pitkään toimineet iPhonen ja iPadin voimanlähteenä, mutta sen lähestymistapa on erilainen. Erillisten prosessoriosien sijaan kyseessä on yksi järjestelmä yhdellä sirulla (SoC). SoC käsittelee kaikki laskutoimitukset, myös grafiikkatulostuksen, mikä tarkoittaa, että kukin ohjelmistokäsky voi käyttää M1:n tehokkainta osaa.

Johtuen osittain siitä, että M1:n on tehtävä kaikki kerralla, siinä on kulmakarvoja nostattava maksimissaan 16 prosessoriydintä. Se kuulostaa tonnilta verrattuna kuuteen ytimeen, jotka ovat tehokkaimmissa Intelin kannettavien tietokoneiden suorittimissa. Itse asiassa M1:ssä on niin monta ydintä ei siksi, että se voisi suorittaa tehtäviä nopeammin, vaan siksi, että se voisi suorittaa enemmän tehtäviä. Neljä ytimistä on laskentaytimiä, jotka on tarkoitettu monimutkaisiin laskutoimituksiin, jotka vaativat paljon laskentatehoa. Neljä muuta on tarkoitettu kevyempiin tehtäviin, jotka eivät vaadi niin paljon tehoa, jotta siru ei kuluttaisi energiaa enempää kuin on tarpeen. Tehtävät siirretään sopivalle ydinsarjalle lennossa.

Jopa kahdeksan lisäydintä on varattu grafiikan käsittelyyn, samaan tapaan kuin Intelin integroitu Iris-grafiikka toimii. Mac minissä, MacBook Prossa ja MacBook Airissa M1:n grafiikkaosa pystyy syöttämään virtaa ulkoiselle näytölle 60 Hz:n taajuudella ja jopa 6K-resoluutiolla, kuten Apple Pro Display XDR:lle.

Lisäksi M1:ssä on sisäänrakennettu tallennusohjain, joka siirtää tietoja Macin SSD-asemalle (solid-state drive) ja sieltä pois, sekä useita muita prosessoreita, ohjaimia ja antureita, jotka käsittelevät salausta, webkameroiden kuvankäsittelyä ja muita toissijaisia tehtäviä, joita tietokoneen toiminta edellyttää.

M1-piiri käyttää 5 nanometrin tuotantoprosessia, joka on samanlainen kuin iPhone 12:n uusin A14-piiri. Samaan aikaan Intelin uusimmat 11. sukupolven suorittimet käyttävät 10 nanometrin tuotantoprosessia, eikä Intel odota uusia 7 nanometrin tai sitä pienempiin prosesseihin perustuvia siruja aikaisintaan vuonna 2022. Intel sanoi tiistaina antamassaan lausunnossa, että sen suorittimet ”tarjoavat globaaleille asiakkaille parhaan käyttökokemuksen heidän eniten arvostamillaan alueilla sekä avoimimman alustan kehittäjille sekä nyt että tulevaisuudessa”. Prosessoriteknologioiden suuri ero puhuu kuitenkin puolestaan. Tietokonesirujen kilpailijan AMD:n uusimmat työpöytä- ja mobiilisirut ovat 7 nanometrin prosessilla.

Tekoäly ja M1-siru

Tekoäly (AI) ja koneoppimisen (ML) algoritmit ovat välttämättömiä nykyaikaisten ohjelmistojen sujuvan toiminnan kannalta. Applen A-sarjan ja Intel Core -prosessoreissa on jo pitkään ollut sisäänrakennettuna tekoälyominaisuuksia, eikä M1-piiri poikkea tästä. Siinä on oma neuromoottori, jossa on 16 omaa prosessoriydintä tekoälytehtäviä varten. Oletko koskaan korjaillut valokuvaa automaattisella suodattimella tai selannut valmiiksi täytettyjen hakutulosten luetteloa? Molemmat näistä tehtävistä ja monet muut perustuvat usein ainakin osittain ML:ään, jotta ne toimisivat nopeammin.

M1-piirin neuraalimoottori on riippuvainen ohjelmistojen antamista ohjeista toimiakseen oikein. Monet kolmannen osapuolen ohjelmistokehittäjät integroivat tekoäly- ja ML-algoritmeja sovelluksiinsa, mukaan lukien monet Adobe Creative Suiten osat. Applen mukaan uusi M1-piirillä varustettu MacBook Air pystyy käsittelemään ML-työkuormia jopa yhdeksän kertaa nopeammin kuin edellinen Intelillä varustettu MacBook Air.

Ovatko kaikki M1-piirit samanarvoisia?

Riippumatta siitä, käyttääkö tietokone SoC:tä vai kokoelmaa erillisiä laskentakomponentteja, se on silti tiettyjen laskennan ja fysiikan murtumattomien ominaisuuksien alainen. Mitä enemmän ytimiä prosessori omistaa tietylle tehtävälle ja mitä nopeammin kukin näistä ytimistä toimii, sitä nopeammin tehtävä valmistuu. Tämä prosessi tuottaa myös paljon lämpöä, minkä vuoksi useimmissa tietokoneissa on tuulettimia, jäähdytyslevyjä ja muita laitteita.

Vaikka Apple ei ole vielä julkaissut monia yksityiskohtia, tiedämme, että M1:stä tulee olemaan hieman erilaisia versioita kutakin sen käyttämää eri Macia varten. Tämä johtuu lähinnä siitä, että jokainen laite käsittelee lämpöä eri tavalla. Uudessa MacBook Airissa ei ole jäähdytystuuletinta, ja tiedämme, että Airin peruskokoonpanon M1-sirussa on hieman tehottomampi grafiikkasuoritin, jossa on seitsemän ydintä kahdeksan sijaan.

Kookkaammassa MacBook Prossa ja Mac minissä on puolestaan jäähdytystuulettimet, joiden ansiosta niiden M1-piireissä on täysitehoiset näytönohjaimet. On mahdollista, että Mac minin ja MacBook Pron M1-versioissa on myös korkeampi kellotaajuus kuin MacBook Airin piirissä, mutta Apple ei ole jakanut tätä tietoa.

Miten nopea M1-siru on?

Applen mukaan M1-siru on nopeampi kuin Intelin prosessorit Maceissa, jotka se korvaa. Joissakin tapauksissa se on yhtiön mukaan paljon nopeampi. M1 MacBook Airin yleinen suorituskyky on 3,5 kertaa aiempaa nopeampi ja grafiikkasuorituskyky viisi kertaa nopeampi, Apple sanoo. M1 MacBook Prossa tekoälylaskenta on 11 kertaa aiempaa nopeampaa, ja Apple sanoo, että koodin rakentaminen Xcode-sovelluksessa onnistuu jopa 2,8 kertaa nopeammin.

Apple väittää myös, että M1-käyttöjärjestelmällä varustetut Macit ovat nopeampia kuin Windows-versiot. Yhtiö arvioi, että MacBook Airissa oleva uusi M1 on nopeampi kuin 98 prosenttia viime vuonna myydyistä PC-kannettavista. Nämä väitteet perustuvat Applen omiin suorituskykytesteihin, joista yhtiö ei kuitenkaan kerro tarkempia yksityiskohtia kuin sen, että ne ovat ”alan standardien mukaisia” vertailuarvoja.

Vertailuarvoja on kuitenkin helppo manipuloida, joten on liian aikaista sanoa varmasti, onko M1 niin suorituskykyinen kuin Apple väittää. Olemme innokkaita kokeilemaan M1:ää oman objektiivisen benchmarking-prosessimme avulla. Jos Applen väitteet pitävät paikkansa, M1 on todellakin valmis ylittämään nykyiset Intel-käyttöjärjestelmällä varustetut Macit.

Apple väittää myös, että M1 tarjoaa erinomaisen akunkeston MacBook Airissa ja MacBook Prossa. Käytännössä aiemmat Intelin siruilla varustetut Air- ja Pro-mallit tarjoavat jo erinomaisen akunkeston, joka on tyypillisesti 10-20 tuntia kevyissä tehtävissä, kuten videoiden katselussa.

Toimivatko sovellukseni M1-Macissa?

Siru on vain niin hyvä kuin sillä toimiva ohjelmisto, ja monet macOS-sovellukset on suunniteltu toimimaan Intelin prosessoreilla, ei M1:llä. Kehittäjät ovat saaneet hieman etumatkaa, sillä Apple tarjosi heille kesällä kehityspaketin, joka auttaa heitä kääntämään koodinsa M1:lle. Tosiasia kuitenkin on, että vaikka itse macOS-käyttöjärjestelmä toimii natiivisti M1:llä, monet kolmannen osapuolen sovellukset eivät toimi ainakaan aluksi.

Natiivin M1-tuen puute ei kuitenkaan tarkoita, etteivätkö kolmannen osapuolen sovellukset toimisi lainkaan. Niiden sovellusten osalta, jotka eivät ole vielä tehneet siirtymää, Apple sanoo, että ohjelmat pystyvät silti toimimaan uusilla Maceilla yhtiön Rosetta 2 -ohjelmiston kautta, joka voi toimia emulaattorina. Älä kuitenkaan ylläty, jos ohjelmat laahaavat. ”Käännösprosessi vie aikaa, joten käyttäjät saattavat huomata, että käännetyt ohjelmat käynnistyvät tai toimivat ajoittain hitaammin”, Apple kirjoitti Rosetta 2:n kehittäjädokumentaatiossa.

Oplen tiistaina vahvisti, että macOS Big Surista alkaen kaikki sen Mac-ohjelmistot toimivat natiivisti sekä Intel- että M1-järjestelmissä. Lisäetuna iPhone- ja iPad-sovellukset voivat nyt toimia suoraan M1-käyttöjärjestelmällä varustetuissa Maceissa. Big Sur tulee vakiona kaikkiin uusiin M1-järjestelmiin, ja se on saatavilla päivityksenä vanhemmille Maceille myöhemmin tällä viikolla.

Mitä jos haluan sen sijaan Intel-Macin?

Macien ekosysteemin tulevaisuus on selvästi Applen pii, mutta Intel-käyttöjärjestelmällä varustetut Macit eivät katoa yhdessä yössä. Uusi MacBook Air ja Mac mini käyttävät yksinomaan M1-piiriä, mutta Apple tarjoaa edelleen 13-tuumaista MacBook Prota Intel Core i5- tai Core i7 -suorittimilla varustettuna. Myöskään muita Applen Mac-malliston Mac-malleja, kuten iMacia, Mac Prota, iMac Prota ja 16-tuumaista MacBook Prota, ei päivitetty tiistaina, ja niissä käytetään edelleen yksinomaan Intel-suorittimia ja (joissakin tapauksissa) valinnaisia AMD:n näytönohjaimia.