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苹果的M1芯片具有哪些创新性?控制成本与功耗才是核心目的

不久前,苹果设计了M1片上系统(SoC),这颗芯片采用5纳米制程工艺,CPU、GPU、缓存集成在一起,其中包含160亿个晶体管,在一颗M1芯片上完全集成了8核心CPU、8核心GPU、16核心的神经网络引擎,M1的集成显卡采用最多8个核心,可同时运行将近25000个线程,拥有每秒2.6万亿次浮点运算的数据处理能力,而神经网络引擎采用16核架构,每秒能进行11万亿次运算。同时SoC上又封装了内存颗粒,这也就是苹果官网所强调的所谓统一内存体系结构。

相比之下,在传统X86架构PC上,这些组件通常是散落在主板各处的,Intel只负责在处理器中封装CPU部分(顶多再加上核显)。M1的优势是所有RAM都紧邻CPU,而Intel可以拥有较大的内存。从设计上看其内存包含在板上,它可以加快数据的传输速度,并提高整体性能,因此软件优化无疑会发挥作用。这么一看M1的确是极具创新性和重要性,因为它为台式计算机创建了新的范例,其卓越性能震惊了计算机世界。

而且从优化上讲,Apple可以从芯片中获得比Intel更高的性能。这就是为什么Apple A系列处理器比android同类产品更高效的原因。这种优化使它们苹果公司站在了世界芯片设计的领先位置。

这并不是说仍在销售的英特尔MacBook Pro速度很慢,而是M1代表了苹果公司对未来笔记本核心的展望。

M1是现代ARM技术的巅峰之作?

M1在目前看的确是现代ARM技术的巅峰之作,2008年,苹果公司收购了一家名叫PA Semi的小公司,该公司实际上在进行PowerPC设计,并将设计团队带入内部。自2010年A4发行以来,他们和其他工程师一直在开发基于ARM知识产权的苹果品牌RISC CPU设计。可以看出,苹果一直在追寻低功耗高性能的设计理念。

M1基于8GB的ram和256gb的存储空间。虽然它可以提供相当大的容量,但它们还可以分别升级到16GB和2TB。相反,Intel系列的有16GB的ram和512gb的存储空间,最高可达32GB和4tb。

现在考虑一下,由于上面描述的统一内存体系结构,M1机器可能不需要像Intel机器一样提供的额外空间,也就是说它没有升级的空间。

在外接显示方面,基于Intel处理器的Mac电脑要连接多台显示器,必须使用eGPU(外接显卡)才有办法办到,不然单靠Intel内显性能不足以驱动这么多台显示器,但M1 Mac是无法使用eGPU来强化显示性能,单使用M1的8核心显示单元与16核神经网络引擎,就能办到。

在散热技术方面,M1与同级别相比要快得多,如今大多的手机采用被动散热,而早期的笔记本电脑也曾考虑过被动散热,但最后还是所剩无几,其实假设只有被动散热,Intel的x86 CPU由于处理器速度的热限制,无法最大限度地提高其处理能力。Intel的x86 CPU是为主动冷却而设计的,因此您当然需要在被动冷却环境中对它们进行比较。对于笔记本电脑类型的CPU,M1仍然要快得多,但如果放在主动冷却的桌面环境中,它仍将输给x86芯片。

但是M1是超级静音的,风扇几乎不会执行所有高性能任务(在M1 MacBook Pro和Mac min上)。 这对于喜欢安静的朋友们是绝对的好消息。

关于板载显卡的问题,其实除了视频转码(播放视频、录制或转换视频格式)外,其他所有指标都是费时费力的。比如现在的GTX 1650 Ti,其性能也是大大优于Apple的M1的板载显卡的。

总而言之,如果您需要图形处理能力,而又不关心体积大,电池寿命低和风扇噪音大的问题,又需要一台游戏笔记本,那么你就可以不用考虑M1了。

但是,如果便携性,电池寿命和静音操作对您很重要,那么Apple的M1在高效的微处理器技术上将是一个飞跃性的进步。

苹果本可以在很久以前就做到这一点,但要花很多时间才能推出可以与英特尔CPU相匹配且功耗更低的产品。他们需要Mac中的Apple Silicon产品提供引人注目的价值和性能,因为由于CPU的改变,它们将失去与Windows的直接兼容性。

M1目前无法运行Windows和其他应用

平台的变化意味着现有的应用程序将不得不进行修改以在新的硬件上运行。苹果已经使用自己的所有应用程序做到了这一点,但其他公司要赶上时间还需要一些时间。那么还有许多依赖于Windows 10或更低版本的小型应用程序之类的软件,那么现在迁移到M1机器上这些应用程序可能根本无法运作。

使用Rosetta 2的基于Intel的应用程序的出色过渡

众所周知,M1是基于ARM的5nm芯片,而不是常规的台式机架构,因此需要对基于Intel的应用程序进行转换-为此,他们带来了Rosetta 2翻译二进制文件。除了很少的应用程序外,Rosetta 2的性能很好。但是,基于本机ARM的应用程序具有其他优势。很快,许多应用程序开发人员将进行微调,并提出适用于Apple Silicon的本机应用程序。

如果可执行文件仅包含Intel指令,则macOS会自动启动Rosetta 2并开始翻译过程。翻译完成后,系统将启动翻译后的可执行文件,而不是原始文件。这样从而可以使用未经优化的应用程序,但可以肯定的是,这不是无缝的体验。

随着M1的出现,苹果生态系统将变得更加封闭,这是因为如果未来Apple成了笔记本、台式机ARM芯片的唯一主流制造商,那么什么都将是它们说了算。

而且由于必须为其独特的硬件编写代码,因此增加了开发成本。那些与移动应用程序共同开发应用程序的人不会有太大问题,但是现在仅使用桌面应用程序的人必须同时为x86和ARM进行编码。因此,他们必须进行计算并确定其Mac用户群是否足够大,才能保证额外的工作量。如果不是这样,那么整个用户群就会被淘汰。

最后

正如史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)早在2005年指出,在未来他们在移动型CPU电源管理方面的经验将会超过英特尔。目前看苹果已经控制了iPhone中的CPU设计,并且正在使用自己的GPU。现在又选择自己设计台式芯片,这使他们可以随心所欲地控制成本,功耗和功能。 这可能才是苹果放弃使用Intel的核心目的。

总之,X86架构是美国的,ARM架构是英国的,而还在成长的RISC-V(开源指令集架构)在未来是否能抗衡这两个架构,还要拭目以待。

但毫无疑问,M1改变了芯片行业的游戏规则,但是这样也让消费者多了几分选择性。

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