Wat is de Apple M1-chip?

Voor het eerst in bijna 15 jaar worden de nieuwste MacBooks en Mac mini’s van Apple niet geleverd met Intel-processors. In plaats daarvan wordt de gloednieuwe Apple M1-chip gebruikt, die dinsdag is onthuld als krachtige vervanger van de vele generaties Intel CPU’s waarmee Apple computers sinds 2006 zijn uitgerust.

De M1 is de eerste verschijning van het nieuwe paradigma dat Apple Apple Silicon heeft gedoopt. De nieuwe Macs met de M1 kunnen nu alvast worden besteld: de MacBook Air, de 13-inch MacBook Pro en de Mac mini. Als je overweegt om er meteen een te kopen, begeef je je op onbekend terrein, aangezien de enige informatie die we tot nu toe hebben over hoe goed ze presteren van Apple zelf afkomstig is. We kijken ernaar uit om deze nieuwe apparaten zo snel mogelijk in PC Labs te krijgen voor wat uitgebreide tests en hands-on tijd. Maar laten we in de tussentijd eens kijken naar alles wat we tot nu toe weten over Apple Silicon in de Mac.

De M1: An Entire System on a Chip

Of ze nu Windows, macOS of Chrome draaien, de meeste pc’s van vandaag hebben een reeks computercomponenten in zich die elk verschillende verwerkingstaken afhandelen. Deze omvatten een processor (de CPU) voor het verwerken van essentiële berekeningen, waaronder die voor het surfen op internet en het openen en sluiten van apps, en een andere (de GPU) voor het verwerken van grafische berekeningen en het uitvoeren van een signaal naar uw monitor of laptopscherm.

Op grote, krachtige machines zoals workstation-desktops en gaming rigs, de CPU en GPU zijn volledig afzonderlijke items die elk zijn aangesloten op het moederbord. Kleinere ultradraagbare laptops combineren meestal de CPU en GPU in een enkele component met behulp van wat in de industrie bekend staat als geïntegreerde grafische verwerking, met de rest van de computer componenten, met inbegrip van cache, geheugen en opslag, gelegen op verschillende plaatsen op het moederbord.

Als een evolutie van de Apple A-serie processors die lange tijd de iPhone en de iPad hebben aangedreven, kiest de M1-chip voor een andere aanpak. In plaats van een verzameling van afzonderlijke verwerkingsonderdelen, is het een enkel systeem op een chip (SoC). De SoC neemt alle berekeningen voor zijn rekening, inclusief de grafische uitvoer, wat betekent dat elke software-instructie gebruik kan maken van het meest efficiënte deel van de M1.

Deel omdat hij alles tegelijk moet doen, heeft de M1 een wenkbrauwverhogend maximum van 16 processorkernen. Dat klinkt als een ton vergeleken met de zes cores die in de krachtigste CPU’s van Intel-laptops zitten. In feite heeft de M1 zoveel cores niet om taken sneller te kunnen uitvoeren, maar om meer taken te kunnen uitvoeren. Vier van de kernen zijn rekenkernen die worden gebruikt voor complexe berekeningen die veel rekenkracht vergen. Vier andere zijn gewijd aan lichtere taken die niet zo veel energie vergen, om ervoor te zorgen dat de chip niet meer energie verbruikt dan nodig is. Taken worden in een oogwenk naar de juiste kern gerangeerd.

Zo veel als acht extra cores zijn gewijd aan grafische verwerking, vergelijkbaar met de manier waarop Intels Iris geïntegreerde graphics werken. Op de Mac mini, de MacBook Pro en de MacBook Air kan het grafische gedeelte van de M1 een extern beeldscherm met 60 Hz en een resolutie tot 6K voeden, zoals het Apple Pro Display XDR.

Daarnaast heeft de M1 een ingebouwde opslagcontroller voor het dataverkeer van en naar de solid-state drive (SSD) van de Mac, evenals diverse andere processors, controllers en sensoren die zorgen voor de codering, beeldverwerking van webcams en andere secundaire taken die nodig zijn voor het functioneren van de computer.

De M1-chip maakt gebruik van een 5-nanometer productieproces, vergelijkbaar met de nieuwste A14-chip in de iPhone 12. Ondertussen gebruiken Intel’s nieuwste 11e-generatie CPU’s een 10-nanometer productieproces, en Intel verwacht op zijn vroegst in 2022 nieuwe chips op basis van 7-nanometerprocessen of lager. Intel zei dinsdag in een verklaring dat zijn CPU’s “wereldwijde klanten de beste ervaring bieden op de gebieden die zij het belangrijkst vinden, evenals het meest open platform voor ontwikkelaars, zowel vandaag als in de toekomst”. Maar het grote verschil in procestechnologieën spreekt wel voor zich. Computerchip rivaal AMD’s nieuwste desktop en mobiele chips zijn op een 7-nanometer proces.

Artificial Intelligence en de M1 Chip

Artificial intelligence (AI) en machine learning (ML) algoritmen zijn essentieel om moderne software soepel te laten lopen. De A-serie en Intel Core-processors van Apple hebben al lang AI-mogelijkheden ingebouwd, en de M1 is niet anders. Hij heeft een speciale neurale engine met 16 eigen verwerkingskernen om AI-taken uit te voeren. Ooit een foto bijgewerkt met een automatisch filter, of door een lijst met vooraf ingevulde zoekresultaten gescrolld? Beide taken en vele anderen zijn vaak ten minste gedeeltelijk afhankelijk van ML om sneller te werken.

De neurale motor van de M1-chip is afhankelijk van instructies van software om goed te kunnen werken. Veel externe softwareontwikkelaars integreren AI- en ML-algoritmen in hun apps, waaronder veel onderdelen van de Adobe Creative Suite. Apple zegt dat de nieuwe M1-aangedreven MacBook Air ML-werkbelastingen tot negen keer sneller kan verwerken dan de vorige Intel-aangedreven MacBook Air.

Zijn alle M1-chips gelijk geschapen?

Of een computer nu een SoC gebruikt of een verzameling afzonderlijke computercomponenten, hij is nog steeds onderhevig aan bepaalde onbreekbare eigenschappen van computer- en natuurkunde. Hoe meer kernen een processor toewijst aan een bepaalde taak, en hoe sneller elk van die kernen loopt, hoe sneller de taak zal worden voltooid. Dit proces genereert ook veel warmte, wat de reden is waarom de meeste computers ventilatoren, koellichamen en andere apparatuur hebben.

Hoewel Apple nog niet veel details heeft vrijgegeven, weten we wel dat er iets verschillende versies van de M1 zullen zijn voor elk van de verschillende Macs die hij aandrijft. Dit is voornamelijk te wijten aan het feit dat elk apparaat anders omgaat met warmte. De nieuwe MacBook Air heeft geen koelventilator, en we weten wel dat de M1-chip in de basisconfiguratie van de Air een iets minder krachtige grafische processor zal hebben, met zeven kernen in plaats van acht.

Ondertussen zullen de grotere MacBook Pro en de Mac mini beide worden geleverd met koelventilatoren, waardoor hun M1-chips full-powered GPU’s kunnen hebben. Het is mogelijk dat de Mac mini en MacBook Pro M1-versies ook hogere kloksnelheden zullen hebben dan de chip van de MacBook Air, maar Apple heeft deze informatie niet gedeeld.

Hoe snel is de M1-chip?

Volgens Apple is de M1-chip sneller dan de Intel-processors in de Macs die hij vervangt. In sommige gevallen is hij zelfs veel sneller, aldus het bedrijf. De algemene prestaties van de M1 MacBook Air zijn 3,5 keer sneller dan voorheen, terwijl de grafische prestaties vijf keer sneller zijn, aldus Apple. Op de M1 MacBook Pro zijn AI-rekeningen 11 keer sneller dan voorheen, en Apple zegt dat het tot 2,8 keer sneller code kan bouwen in de Xcode-app.

Apple beweert ook dat M1-aangedreven Macs sneller zijn dan hun Windows-tegenhangers. Het bedrijf schat dat de nieuwe M1 in de MacBook Air 98 procent van de pc-laptops die in het afgelopen jaar zijn verkocht, zal overtreffen. Deze beweringen zijn gebaseerd op prestatietests die Apple intern heeft uitgevoerd, maar het bedrijf geeft niet meer details over de tests, behalve dat het om “industriestandaard”-benchmarks gaat.

Benchmarks zijn echter gemakkelijk te manipuleren, dus het is nog te vroeg om met zekerheid te zeggen of de M1 zo capabel is als Apple beweert. We staan te popelen om de M1 uit te proberen met behulp van ons eigen objectieve benchmarkingproces. Als de beweringen van Apple kloppen, is de M1 inderdaad klaar om de huidige generatie Intel-aangedreven Macs te overtreffen.

Apple beweert ook dat de M1 een uitstekende batterijduur in de MacBook Air en de MacBook Pro zal bieden. In de praktijk bieden eerdere modellen van de Air en Pro met Intel-chips al een uitstekende batterijlevensduur, meestal tussen de 10 en 20 uur voor lichte taken zoals het bekijken van video’s.

Worden mijn programma’s uitgevoerd op een M1 Mac?

Een chip is slechts zo goed als de software die erop draait, en veel macOS-programma’s zijn ontworpen om op Intel-processors te draaien, niet op de M1. Ontwikkelaars hebben een beetje een voorsprong gehad, omdat Apple hen deze zomer een ontwikkelingskit heeft aangeboden om hen te helpen hun code naar de M1 te vertalen. Maar het feit blijft dat, terwijl het macOS-besturingssysteem zelf natuurlijk zal draaien op de M1, veel apps van derden dat niet zullen doen, althans in eerste instantie.

Het ontbreken van native M1-ondersteuning betekent echter niet dat apps van derden helemaal niet zullen draaien. Programma’s die de overstap nog niet hebben gemaakt, kunnen volgens Apple nog steeds op de nieuwe Macs draaien met behulp van de Rosetta 2-software van het bedrijf, die als emulator kan fungeren. Maar wees niet verbaasd als de programma’s slepen. “Het vertaalproces kost tijd, dus gebruikers kunnen merken dat vertaalde programma’s soms langzamer starten of draaien”, schrijft Apple in de ontwikkelaarsdocumentatie voor Rosetta 2.

Ondertussen bevestigde Apple dinsdag dat vanaf macOS Big Sur al zijn Mac-software native draait op zowel Intel- als M1-systemen. Een bijkomend voordeel is dat iPhone- en iPad-programma’s nu rechtstreeks op de M1-aangedreven Macs kunnen draaien. Big Sur wordt standaard geleverd op alle nieuwe M1-systemen, en komt later deze week als update beschikbaar voor oudere Macs.

Wat als ik in plaats daarvan een Intel Mac wil?

Hoewel Apple-silicium duidelijk de toekomst is voor het Mac-ecosysteem, zullen Intel-aangedreven Macs niet van de ene op de andere dag verdwijnen. De nieuwe MacBook Air en Mac mini gebruiken uitsluitend de M1, maar Apple blijft de 13-inch MacBook Pro aanbieden met Intel Core i5- of Core i7-processors als optie. En de andere Macs in Apple’s line-up, waaronder de iMac, de Mac Pro, de iMac Pro en de 16-inch MacBook Pro, zijn dinsdag niet bijgewerkt en worden nog steeds uitsluitend aangedreven door Intel CPU’s en (in sommige gevallen) optionele AMD GPU’s.