什么是Apple M1芯片?

博客文章 2021-04-25

苹果最新的Mac没有配备英特尔处理器。相反,他们使用了全新的Apple M1芯片,该芯片是自2006年以来为Apple计算机提供动力的许多代Intel CPU的强大替代品。

M1是苹果称之为Apple Silicon的新范例的首次亮相。M1随附的新Mac包括MacBook Air,13英寸MacBook Pro,Mac mini和新的24英寸iMac。在最新的iPad临也使用M1。

苹果的M1大大提高了计算性能,图形输出和电池寿命。基于M1的MacBook Air表现出的性能与之前的产品和许多Windows竞争对手相同或更好。对于某些在较旧的Intel驱动的计算机上本机运行但在MacBook Air上使用Rosetta 2仿真的应用程序,甚至是如此。

如果您打算购买配备M1的Mac或iPad,则需要熟悉这种仿真情况,以及其他一些怪异,改进以及M1给最新Apple产品带来的偶然缺点。让我们看看它们中的每一个。

M1:整个芯片上的系统

无论是运行Windows,macOS还是Chrome,当今的大多数PC都内置有一系列计算组件,每个组件都处理不同的处理任务。其中包括一个用于处理基本计算的处理器(CPU),包括用于浏览互联网和打开和关闭应用程序的那些处理器,以及另一个用于处理图形计算并将信号输出到显示器或笔记本电脑屏幕的GPU(GPU)。

在大型,功能强大的计算机(如工作站台式机和游戏平台)上,CPU和GPU是完全独立的项目,每个项目均与主板相连。小型超便携式笔记本电脑通常使用业界称为集成图形处理的功能将CPU和GPU组合为一个组件,而其余计算机组件(包括缓存,内存和存储)则位于主板的不同位置。 

随着长期为iPhone和iPad提供动力的Apple A系列处理器的发展,M1芯片采用了不同的方法。它不是一个单独的处理部件的集合,而是一个单芯片系统(SoC)。SoC处理所有计算,包括图形输出,这意味着每个软件指令都可以使用M1的最高效部分。 

部分原因在于M1必须同时执行所有操作,因此令人惊讶的是,M1最多具有16个处理器内核。与功能最强大的英特尔笔记本电脑CPU中的六个核心相比,这听起来像是一大笔钱。实际上,M1没有那么多内核,因此它可以更快地执行任务,但是可以执行更多任务。其中四个核心是专用于需要大量处理能力的复杂计算的计算核心。另外四个专用于不需要大量功率的轻型任务,以确保芯片消耗的能量不会超过所需的能量。任务被动态分配到适当的核心集。

多达八个额外的内核专用于图形处理,类似于Intel的Iris集成图形的工作方式。在所有使用M1的设备上(是的,这包括新的iPad Pro),图形处理器都能够为60Hz且最高6K分辨率的外接显示器供电,例如Apple Pro Display XDR。 

此外,M1还具有一个内置的存储控制器,可以与Mac的固态驱动器(SSD)之间以及与之进行通信的各种其他处理器,控制器和传感器进行处理,以处理来自摄像头的加密,图像处理以及其他辅助设备中的数据。计算机运行所需的任务。 

M1芯片采用5纳米(nm)的生产工艺,类似于iPhone 12中最新的A14芯片。同时,英特尔最新的第11代CPU使用10纳米生产工艺,并且英特尔预计最早要到2022年才能基于7纳米工艺或更低的新芯片。在11月M1首次亮相之后,英特尔表示,其CPU“为全球客户提供了他们最看重的领域的最佳体验,以及为开发人员提供的当今和未来最开放的平台。” 但是过程技术的巨大差异确实说明了一切。计算机芯片竞争对手AMD最新的台式机和移动芯片采用7纳米制程。


人工智能和M1芯片

人工智能(AI)和机器学习(ML)算法对于帮助现代软件平稳运行至关重要。苹果A系列和英特尔酷睿处理器早就内置了AI功能,而M1也不例外。它具有专用的神经引擎,该引擎具有自己的16个处理内核来处理AI任务。您是否曾经使用自动过滤器修饰过照片,或者在预先填充的搜索结果列表中滚动?这些任务和许多其他任务通常至少部分依赖于ML才能更快地运行。 

M1芯片的神经引擎依靠来自软件的指令来正常工作。许多第三方软件开发人员将AI和ML算法集成到他们的应用程序中,包括Adobe Creative Suite的多个部分。苹果公司表示,基于M1的MacBook Air可以处理ML工作负载的速度比以前的基于Intel的MacBook Air快9倍。同样,与运行2英寸iMac的21.5英寸iMac相比,运行使用M1 16核神经引擎的ML应用程序时,它具有3倍的改进。

在iPad Pro上,M1启用了称为ML的独特ML驱动功能,即中心舞台。该芯片处理来自数位板前后摄像头的图像以识别脸部,然后将其居中放置在框架中。当您四处走动时,Center Stage甚至可以自动平移以保持您的视野。如果有更多人加入您进行视频或Face Time通话,Center Stage也会检测到他们,并缩小以适合视图中的所有人。


所有M1芯片都一样吗?

无论计算机使用的是SoC还是单独的计算组件的集合,它都仍然受制于计算机和物理的某些牢不可破的特性。处理器专用于特定任务的内核越多,这些内核中的每个内核运行得越快,任务将完成得越快。此过程还会产生大量热量,这就是为什么大多数计算机都有风扇,散热器和其他设备的原因。

部分原因是需要管理热量,因此M1供电的每个不同设备的M1版本都略有不同。这主要是由于每个设备处理热量的方式不同。例如,MacBook Air没有冷却风扇,因此Air基本配置中的M1芯片使用性能稍差的图形处理器,具有七个核心而不是八个核心。

blank

同时,较大的MacBook Pro和Mac mini都配有散热风扇,这使它们的M1芯片具有全功率GPU。Mac mini和MacBook Pro M1版本的最大时钟速度也可能比MacBook Air的芯片略高一些,但是Apple并未分享有关其硅片的详细信息。

像MacBook Air一样,iPad Pro也没有散热风扇,但仍带有八个图形核心的完整补充。苹果声称配备M1的iPad Pro比其替代的A系列型号具有40%的GPU性能提升。


M1芯片有多快?

根据苹果公司的说法,M1芯片比它所取代的Macs中的英特尔处理器更快。该公司声称,在某些情况下,它的速度快得多。苹果表示,M1 MacBook Air的一般性能比以前快3.5倍,而图形性能则快5倍。在M1 MacBook Pro上,人工智能计算比以前快11倍,苹果公司表示,它可以在Xcode应用程序中构建代码的速度提高了2.8倍。 

苹果还声称,采用M1的Mac电脑比Windows同类产品更快。该公司估计MacBook Air中的M1在2019年10月至2020年10月售出的PC笔记本电脑中胜过98%。该声明基于苹果公司内部进行的性能测试,尽管该公司没有提供有关它们的更多详细信息,但可以说它们是“行业标准”基准。

blank

基准很容易操纵,这就是为什么客观的第三方测试如此重要的原因。我们在MacBook Air,MacBook Pro和Mac mini的PC实验室进行的测试得出的性能略微差异。我们发现,在运行本机应用程序时,M1保持优于英特尔竞争的Core i7笔记本电脑CPU的优势。但是,当使用Rosetta 2仿真运行应用程序时,性能可与Intel芯片媲美,或者在某些情况下会稍差一些。

以视频转换为例。使用在Rosetta 2仿真中运行的开源Handbrake应用程序,最新的13英寸M1驱动的MacBook Pro耗时17分钟,将4K视频片段转码为1080p。这大约相当于在本地运行Handbrake时,由Core i7驱动的前身和由Core i7驱动的Dell XPS 13所花费的15分钟。但是,请使用本机运行在M1处理器上的Beta版本的Handbrake执行相同的任务,而MacBook Pro的编码时间仅为8分钟。速度快了两倍多,这可能会吸引许多创意专业人士,因为他们花费时间进行渲染极大地影响了生产力。


我的应用程序可以在M1 Mac上运行吗? 

芯片仅与其上运行的软件一样好,并且许多macOS应用程序被设计为可在Intel处理器而非M1上运行。开发人员具有领先优势,因为苹果去年向他们提供了一个开发套件,以帮助他们将代码转换为M1。现在,支持M1的Mac已经发售了几个月,越来越多的第三方应用程序可以在其上本地运行。Adobe Photoshop是创意专业人士的主要胜利之一,其今年早些时候推出的最新版本支持M1。

但是,缺少对本机M1的支持并不意味着第三方应用程序将根本无法运行。对于尚未进行过渡的应用程序,它们仍可以通过该公司的Rosetta 2软件在新的Mac上运行,该软件可以充当模拟器。但是,如果程序拖动,请不要感到惊讶。苹果在Rosetta 2开发人员文档中写道:“翻译过程需要时间,因此用户可能会觉得翻译后的应用有时会启动或运行得更慢。”

同时,从macOS Big Sur开始,所有Apple软件都本机运行在Intel和M1系统上。另外一个好处是,iPhone和iPad应用程序现在可以直接在支持M1的Mac上运行。


如果我想要一台Intel Mac,该怎么办? 

尽管苹果芯片是Mac生态系统的未来,但采用Intel技术的Mac并非一夜之间就消失了。新款MacBook Air和Mac mini仅使用M1,但苹果继续提供带有Intel Core i5或Core i7 CPU作为选择的13英寸MacBook Pro。同样,21.5英寸和27英寸iMac仍在继续销售,并选择了Intel处理器。甚至还有10核Core i9芯片为高端27英寸iMac提供动力。

对于需要运行旧版Intel本机应用程序或需要Core i9提供的强大处理能力的用户而言,其中某些型号可能是更好的选择。对于其他所有人,如果您要购买新的Mac或iPad Pro,M1是前进的明确之路。

发表评论