Czym jest układ M1 firmy Apple?

Po raz pierwszy od prawie 15 lat najnowsze MacBooki i Mac mini firmy Apple nie są wyposażone w procesory Intela. Zamiast tego używają zupełnie nowego układu Apple M1, zaprezentowanego we wtorek jako potężny zamiennik dla wielu generacji procesorów Intela, które napędzały komputery Apple od 2006 r.

M1 to pierwsze pojawienie się nowego paradygmatu, który firma Apple nazwała Apple Silicon. Nowe komputery Mac z M1, dostępne w przedsprzedaży, to MacBook Air, 13-calowy MacBook Pro i Mac mini. Jeśli rozważasz zakup jednego z nich od razu po wejściu na rynek, wkraczasz na nieznane wody, ponieważ jedyne informacje, jakie do tej pory mamy na temat ich wydajności, pochodzą od samej firmy Apple. Czekamy na uzyskanie tych nowych urządzeń w PC Labs ASAP dla niektórych obszernych testów i czas hands-on. Ale w międzyczasie, spójrzmy na wszystko, co wiemy do tej pory o Apple Silicon w Mac.

The M1: An Entire System on a Chip

Wszystkie dzisiejsze komputery PC, niezależnie od tego, czy pracują pod kontrolą systemu Windows, macOS czy Chrome, są wyposażone w szereg komponentów obliczeniowych, z których każdy wykonuje inne zadania. Obejmują one jeden procesor (CPU) do obsługi podstawowych obliczeń, w tym tych używanych do przeglądania Internetu oraz otwierania i zamykania aplikacji, oraz inny procesor (GPU) do przetwarzania obliczeń graficznych i wyprowadzania sygnału na ekran monitora lub laptopa.

Na dużych, potężnych maszynach, takich jak stacje robocze i platformy do gier, CPU i GPU są całkowicie oddzielnymi elementami, z których każdy jest podłączony do płyty głównej. Mniejsze ultraprzenośne laptopy zazwyczaj łączą CPU i GPU w jeden komponent, wykorzystując to, co jest znane w branży jako zintegrowane przetwarzanie grafiki, z pozostałymi komponentami komputera, w tym pamięcią podręczną, pamięcią i przechowywaniem, umieszczonymi w różnych miejscach na płycie głównej.

Jako ewolucja procesorów Apple z serii A, które od dawna zasilają iPhone’a i iPada, układ M1 przyjmuje inne podejście. Zamiast zbioru oddzielnych części przetwarzających, jest to pojedynczy system na chipie (SoC). SoC zajmuje się wszystkimi obliczeniami, w tym graficznymi, co oznacza, że każda instrukcja oprogramowania może korzystać z najbardziej wydajnej części M1.

Po części dlatego, że musi robić wszystko naraz, M1 ma aż 16 rdzeni procesora. Brzmi to jak tona w porównaniu z sześcioma rdzeniami, które znajdują się w najmocniejszych procesorach Intela dla laptopów. W rzeczywistości M1 ma tak wiele rdzeni nie dlatego, że może wykonywać zadania szybciej, ale dlatego, że może wykonywać więcej zadań. Cztery z tych rdzeni to rdzenie obliczeniowe przeznaczone do skomplikowanych obliczeń wymagających dużej mocy obliczeniowej. Cztery kolejne są przeznaczone do lżejszych zadań, które nie wymagają tak dużej mocy, aby zapewnić, że układ nie zużywa więcej energii, niż jest to konieczne. Zadania są na bieżąco przenoszone do odpowiedniego zestawu rdzeni.

Aż osiem dodatkowych rdzeni jest przeznaczonych do przetwarzania grafiki, podobnie jak w przypadku zintegrowanego układu graficznego Iris firmy Intel. W komputerach Mac mini, MacBook Pro i MacBook Air część graficzna M1 jest w stanie zasilić zewnętrzny monitor pracujący z częstotliwością 60 Hz i rozdzielczością do 6K, taki jak Apple Pro Display XDR.

Dodatkowo M1 ma wbudowany kontroler pamięci masowej, który przesyła dane do i z dysku półprzewodnikowego (SSD) komputera Mac, a także różne inne procesory, kontrolery i czujniki, które obsługują szyfrowanie, przetwarzanie obrazu z kamer internetowych i inne drugorzędne zadania, które są wymagane do funkcjonowania komputera.

Układ M1 wykorzystuje 5-nanometrowy proces produkcyjny, podobny do najnowszego układu A14 w iPhonie 12. Tymczasem najnowsze procesory Intela 11. generacji wykorzystują 10-nanometrowy proces produkcyjny, a Intel nie spodziewa się nowych chipów opartych na 7-nanometrowych procesach lub niższych do 2022 roku najwcześniej. Intel powiedział we wtorek w oświadczeniu, że jego procesory „zapewniają globalnym klientom najlepsze doświadczenia w obszarach, które cenią najbardziej, a także najbardziej otwartą platformę dla programistów, zarówno dziś, jak i w przyszłości”. Jednak duża rozbieżność w technologiach procesowych mówi sama za siebie. Komputerowy rywal AMD, najnowsze układy dla komputerów stacjonarnych i mobilnych są wykonane w 7-nanometrowym procesie technologicznym.

Sztuczna inteligencja i chip M1

Algorytmy sztucznej inteligencji (AI) i uczenia maszynowego (ML) są niezbędne, aby nowoczesne oprogramowanie działało płynnie. Procesory Apple z serii A i Intel Core od dawna mają wbudowane możliwości AI, a M1 nie jest inny. Ma on dedykowany silnik neuronowy z 16 własnymi rdzeniami obliczeniowymi do obsługi zadań AI. Czy kiedykolwiek poprawiałeś zdjęcie używając automatycznego filtra, lub przewijałeś listę wstępnie wypełnionych wyników wyszukiwania? Oba te zadania i wiele innych często polegają przynajmniej częściowo na ML, aby działać szybciej.

Silnik neuronowy układu M1 do prawidłowego działania opiera się na instrukcjach oprogramowania. Wielu zewnętrznych twórców oprogramowania integruje algorytmy AI i ML w swoich aplikacjach, w tym w wielu częściach pakietu Adobe Creative Suite. Firma Apple twierdzi, że nowy MacBook Air z silnikiem M1 może obsługiwać obciążenia ML nawet dziewięciokrotnie szybciej niż poprzedni MacBook Air z silnikiem Intela.

Czy wszystkie układy M1 są sobie równe?

Niezależnie od tego, czy komputer korzysta z układu SoC, czy z kolekcji oddzielnych komponentów obliczeniowych, nadal podlega pewnym niezłomnym właściwościom informatyki i fizyki. Im więcej rdzeni procesor dedykuje do wykonania określonego zadania, i im szybciej każdy z tych rdzeni pracuje, tym szybciej zadanie zostanie wykonane. Proces ten generuje również dużo ciepła, dlatego większość komputerów ma wentylatory, radiatory i inne urządzenia.

While Apple nie wydała wiele szczegółów jeszcze, wiemy, że nie będzie nieco inne wersje M1 dla każdego z różnych Macs to zasila. Wynika to głównie z faktu, że każde urządzenie inaczej radzi sobie z ciepłem. Nowy MacBook Air nie ma wentylatora chłodzącego, a wiemy, że układ M1 w podstawowej konfiguracji Air będzie wyposażony w nieco mniej wydajny procesor graficzny, z siedmioma rdzeniami zamiast ośmiu.

Tymczasem większe MacBooki Pro i Mac mini będą wyposażone w wentylatory chłodzące, dzięki czemu ich układy M1 będą miały pełnowartościowe procesory graficzne. Jest możliwe, że wersje Mac mini i MacBook Pro M1 będą miały również wyższe częstotliwości taktowania niż układ MacBooka Air, ale Apple nie podzielił się tą informacją.

Jak szybki jest układ M1?

Według firmy Apple układ M1 jest szybszy niż procesory Intela w komputerach Mac, które zastępuje. W niektórych przypadkach, jak twierdzi firma, jest znacznie szybszy. Ogólna wydajność MacBooka Air z M1 jest 3,5-krotnie wyższa niż wcześniej, a wydajność grafiki – pięciokrotnie wyższa, jak twierdzi Apple. Na M1 MacBook Pro, obliczenia AI jest 11 razy szybciej niż wcześniej, a Apple mówi, że może budować kod w aplikacji Xcode do 2,8 razy szybciej.

Apple twierdzi również, że komputery Mac napędzane M1 są szybsze niż ich odpowiedniki z systemem Windows. Firma szacuje, że nowy M1 w MacBook Air będzie przewyższać 98 procent laptopów PC sprzedanych w zeszłym roku. Twierdzenia te oparte są na testach wydajności, które Apple przeprowadził w domu, choć firma nie zapewnia więcej szczegółów na ich temat, z wyjątkiem powiedzieć, że są one „przemysł-standard” benchmarks.

Benchmarks są łatwo manipulowane, jednak, więc jest zbyt wcześnie, aby zdecydowanie powiedzieć, czy M1 jest tak zdolny, jak Apple mówi, że jest. Jesteśmy chętni, aby wypróbować M1 przy użyciu naszego własnego obiektywnego procesu benchmarking. Jeśli twierdzenia firmy Apple okażą się prawdziwe, M1 rzeczywiście może przewyższyć obecną ofertę komputerów Mac z procesorami Intela.

Apple twierdzi również, że M1 będzie oferował znakomitą żywotność baterii w MacBooku Air i MacBooku Pro. W praktyce, poprzednie modele Air i Pro z układami Intela już oferują doskonałą żywotność baterii, zazwyczaj od 10 do 20 godzin przy lekkich zadaniach, takich jak oglądanie filmów.

Czy moje aplikacje będą działać na komputerze Mac M1?

Czip jest tylko tak dobry, jak oprogramowanie, które na nim działa, a wiele aplikacji dla macOS zostało zaprojektowanych do działania na procesorach Intela, a nie M1. Programiści mieli trochę przewagi, jak Apple oferowane im zestaw rozwojowy tego lata, aby pomóc im przetłumaczyć swój kod do M1. Ale faktem jest, że podczas gdy sam system operacyjny macOS będzie działał natywnie na M1, wiele aplikacji firm trzecich nie będzie, przynajmniej początkowo.

Brak natywnej obsługi M1 nie oznacza, że aplikacje firm trzecich nie będą działać w ogóle, jednak. Dla aplikacji, które jeszcze nie dokonały przejścia, Apple twierdzi, że programy nadal będą mogły być uruchamiane na nowych komputerach Mac poprzez firmowe oprogramowanie Rosetta 2, które może działać jako emulator. Ale nie zdziwcie się, jeśli programy będą się przeciągać. „Proces tłumaczenia wymaga czasu, więc użytkownicy mogą zauważyć, że przetłumaczone aplikacje uruchamiają się lub działają wolniej czasami,” Apple napisał w dokumentacji deweloperskiej dla Rosetta 2.

Tymczasem Apple potwierdził we wtorek, że począwszy od macOS Big Sur, wszystkie jego oprogramowanie Mac działa natywnie na obu systemach Intel i M1. Dodatkową korzyścią jest to, że aplikacje dla iPhone’a i iPada mogą teraz działać bezpośrednio na komputerach Mac z procesorem M1. Big Sur będzie standardowym wyposażeniem wszystkich nowych systemów M1, a dla starszych komputerów Mac będzie dostępny jako aktualizacja jeszcze w tym tygodniu.

A co, jeśli zamiast tego chcę mieć komputer Mac z procesorem Intel?

Choć krzem Apple jest niewątpliwie przyszłością ekosystemu Mac, komputery Mac z procesorami Intela nie znikną z dnia na dzień. Nowy MacBook Air i Mac mini korzystają wyłącznie z M1, ale Apple nadal oferuje 13-calowego MacBooka Pro z opcjonalnymi procesorami Intel Core i5 lub Core i7. A inne komputery Mac w linii Apple – w tym iMac, Mac Pro, iMac Pro i 16-calowy MacBook Pro – nie zostały zaktualizowane we wtorek i nadal są napędzane wyłącznie przez procesory Intel i (w niektórych przypadkach) opcjonalne procesory graficzne AMD.

.