22 июняnd, 2020 год ознаменовал собой очень важную веху для Apple, когда была анонсирована новая линейка специализированных процессоров для настольных и мобильных устройств под торговой маркой «Apple Silicon». Вплоть до этого момента и даже на момент написания статьи Apple была партнером Intel для предоставления процессоров для своих ноутбуков и настольных компьютеров, таких как MacBook Pro и Mac Pro. С анонсом этой новой линейки нестандартных микросхем Apple планирует отказаться от процессоров, предоставляемых Intel, в пользу процессоров, которые она намерена разрабатывать и производить самостоятельно.
Apple заявляет о большом количестве улучшений в Apple Silicon - Изображение: Apple
Apple уже с огромным успехом разрабатывает и производит собственные микропроцессоры для своих iPhone, и неудивительно, что теперь она хочет усилить это признание, ориентируясь на рынок процессоров для мобильных и настольных ПК. Этот шаг еще больше оправдывается полным отсутствием инноваций и прогресса Intel в последнее время не только в линейках процессоров для настольных ПК, но и на рынке процессоров для ноутбуков, где главенствуют такие параметры, как эффективность. У Intel были хорошо задокументированные проблемы с ее целевым переходом на 10-нанометровый производственный процесс, поэтому они все еще придерживаются 14-нанометрового стандарта для большинства своих продуктов. Это делает переход от Intel к собственному Silicon от Apple тем более важным для компании с такой репутацией, как Apple.
Apple Silicon
Мы уже рассмотрели основы Apple Silicon и что это значит для Intel в этой статье, но в сегодняшнем материале у нас есть множество новой информации об Apple Silicon, включая первый продукт, который Apple официально выпустила под брендом Apple Silicon. Apple Silicon в основном предназначена для линейки процессоров, над которыми Apple полностью контролирует, будь то дизайн, производство, производство, производительность, оптимизация или что-то еще. Apple стремится экспоненциально улучшить взаимодействие с пользователем и производительность своих ноутбуков и настольных компьютеров с помощью этой линейки процессоров, поскольку эти продукты несколько стагнируют из-за отсутствия значительного прироста производительности со стороны Intel.
Apple Silicon также придерживается совершенно другого подхода к производству самих процессоров по сравнению с Intel. В отличие от процессоров Intel, основанных на архитектуре x86, Apple строит свои собственные процессоры на архитектуре ARM, которая имеет множество преимуществ и недостатков, о которых будет рассказано далее в статье. Сочетая архитектуру ARM с 5-нанометровым производственным процессом Apple, Apple стремится производить индивидуальные микропроцессоры, которые превосходят предложения Intel не только по производительности, но и по эффективности, что является серьезной проблемой для ноутбуков, таких как серия MacBook.
Чип Apple M1
Первый продукт Apple под брендом Apple Silicon появился 10 ноября.th, 2020 назван Apple M1. Это специальный чип, разработанный Apple на основе архитектуры ARM и изготовленный по 5-нм техпроцессу. Apple M1 обещает лучшую в отрасли производительность, мощные функции и невероятную эффективность пользователям ноутбуков и настольных ПК, использующих всю мощь этого чипа. Как система на кристалле (SoC) M1 сочетает в себе ряд мощных технологий в одном чипе с действительно интересным и новаторским дизайном, который еще не был замечен ни Intel, ни AMD. Не говоря уже о том, что M1 - первая микросхема для персонального компьютера, построенная с использованием 5-нм техпроцесса.
Apple M1 - первый процессор, выпущенный под брендом Apple Silicon - Изображение: Apple
Apple сделала множество смелых заявлений относительно прогнозируемой производительности и эффективности чипа Apple M1. По данным Apple, M1 оснащен самым быстрым в мире ядром процессора на маломощном кристалле, лучшей в мире производительностью на ватт, самой быстрой в мире интегрированной графикой в персональном компьютере, а также революционной производительностью машинного обучения с Apple Neural Engine. Apple утверждает, что M1 представляет собой самый большой скачок в истории Mac.
Продукты
На момент написания Apple выпустила чип M1 на 3 своих основных потребительских товарах. Apple Mac Mini, MacBook Air и MacBook Pro 13 ”теперь предлагают конфигурацию с чипом Apple M1 вместо ЦП Intel x86, которые ранее были преобладающими в этих продуктах. Фактически, Apple не удаляет продукты MacBook и Mac на базе Intel внезапно, скорее, эти продукты предназначены для сосуществования в одной линейке друг с другом в течение как минимум двух лет. Apple запланировала переходный период для своих продуктовых линеек, который, как ожидается, продлится около 2 лет. К концу переходного периода все устройства Apple должны работать на процессорах Apple Silicon вместо процессоров Intel x86.
Mac Mini с Apple M1 стоит от 699 долларов, MacBook Air - с 999 долларов, а MacBook Pro - с 1299 долларов.
Первые 3 продукта с чипом Apple M1 внутри - Изображение: Apple
Основная архитектура и дизайн
До сих пор продукту Mac или MacBook требовалось несколько микросхем для реализации всех его функций. Множественные компоненты, такие как ЦП, память, графический процессор, компоненты ввода-вывода и безопасности, необходимо было собрать внутри продукта и связать друг с другом, чтобы обеспечить максимальную производительность, заявленную в продукте. Чип Apple M1 представляет собой единую систему на кристалле (SoC), которая объединяет ряд основных компонентов в единый небольшой корпус и обеспечивает высокий уровень интеграции, что жизненно важно для повышения эффективности и производительности. Микросхема M1 оснащена 16 миллиардами транзисторов, что является самым большим количеством транзисторов, которые Apple когда-либо вставляла в один чип.
Основной процессор внутри чипа M1 содержит 8 ядер - Изображение: Apple
По сути, M1 - это 8-ядерный процессор, который был разработан для максимальной производительности и эффективности. По этой причине он имеет четыре высокопроизводительных ядра и четыре высокоэффективных ядра, которые позволяют чипу M1 при необходимости менять производительность на эффективность. Apple утверждает, что ее высокопроизводительное ядро является самым быстрым ядром ЦП в мире, когда речь идет о микросхемах с низким энергопотреблением, поэтому многопоточные рабочие нагрузки должны быть легким ветерком для этих ядер. Высокоэффективные ядра используют десятую часть мощности более быстрых ядер, сохраняя при этом базовую производительность. Эти ядра выполняют легкие задачи и фоновые приложения, а мощные ядра обрабатывают самые требовательные рабочие нагрузки.
Неудивительно, что Apple также интегрировала графический процессор в чип M1, что еще раз подтверждает заявление Apple о том, что M1 является законченной «системой на чипе». Встроенный графический процессор M1 нацелен на достижение баланса между производительностью и эффективностью, что жизненно важно для мобильных продуктов, таких как MacBook. По данным Apple, графический процессор также состоит из 8 ядер и способен выполнять почти 25 000 потоков одновременно. Apple также утверждает, что это самый продвинутый графический процессор из когда-либо созданных.
M1 также имеет 16-ядерный нейронный движок, встроенный в ядро процессора. Neural Engine, по-видимому, способен выполнять огромные 11 триллионов операций в секунду, что может оказать огромную помощь в приложениях машинного обучения и AI. Этот нейронный движок в сочетании с превосходным встроенным графическим процессором M1 делает его отличным кандидатом на редактирование и рендеринг в таких приложениях, как Final Cut Pro. Новый Neural Engine может похвастаться до 15 раз более высокой производительностью машинного обучения, чем предыдущие продукты Mac.
Apple также пошла вперед и объединила системную память с остальными компонентами чипа M1. Оперативная память Mac Mini или MacBook теперь будет интегрирована непосредственно в сам чип, поэтому у нее будет прямая связь с процессором и другими компонентами внутри SoC. UMA утверждает, что объединяет память с высокой пропускной способностью и малой задержкой в единый пул в рамках настраиваемого пакета, чтобы все компоненты SoC могли получать доступ к одним и тем же данным, не копируя их между несколькими пулами памяти. Однако у встроенной ОЗУ есть серьезный недостаток, поскольку теперь ОЗУ не может быть обновлено или заменено пользователем.
Все компоненты были плотно интегрированы в небольшой пакет SoC - Изображение: Apple
Улучшения по сравнению с процессорами Intel x86
Решение Apple уйти от Intel и перейти к собственной линейке процессоров на базе ARM было продиктовано тремя основными факторами.
Эффективность
Основываясь на устаревшем 14-нм техпроцессе, процессоры Intel в современных MacBook и продуктах Mac крайне неэффективны, что приводит к высокому энергопотреблению и проблемам с тепловым регулированием, особенно в ноутбуках. Эти проблемы снизили потенциальную производительность продуктов MacBook и Mac, и Apple, конечно же, была недовольна отсутствием инноваций Intel.
С введением чипа M1 Apple заявляет о колоссальном увеличении производительности на ватт в 3 раза по сравнению с процессорами последнего поколения. Это позволяет SoC внутри MacBook работать с меньшим охлаждением и потреблять гораздо меньше энергии по сравнению с процессорами Intel на базе x86. Устранение каких-либо тепловых ограничений позволяет чипу M1 достичь максимального потенциала производительности даже без активного охлаждения, как это было в Mac Mini и MacBook Air.
Повышение производительности процессора до 3 раз на ватт обещает высокую эффективность - Изображение: Apple
Еще более впечатляющим является значительно улучшенное время автономной работы новых MacBook на базе M1. Apple заявляет о 17 часах беспроводного просмотра веб-страниц и 20 часах воспроизведения фильмов на 13-дюймовом MacBook Pro. Это нелепые цифры, которые кажутся точными с точки зрения первоначального тестирования. Такое удивительное время автономной работы является прямым результатом повышения эффективности чипа Apple M1 Chip.
Скорость
Чип M1 является чемпионом не только по эффективности, но и по производительности. Плотная структура SoC в сочетании с дизайном высокопроизводительных и высокоэффективных ядер обеспечивает до 2 раз более высокую производительность ЦП по сравнению с аналогом Intel предыдущего поколения. Еще более впечатляющим является тот факт, что он использует только 25% мощности, которую чип ПК использовал в том же сценарии. Это красноречиво говорит о производительности и эффективности чипа M1 не только сегодня, но и в будущем.
Производительность процессора выросла экспоненциально по сравнению с MacBook последнего поколения - Изображение: Apple
Apple также заявила, что встроенный графический процессор внутри M1 обеспечивает значительно более высокую графическую производительность, чем самый последний чип для ПК для ноутбуков, обеспечивая скорость графики до 2 раз выше. Он не только превосходит или соответствует этому аналогу ПК, но также делает это, используя только 33% мощности, которую чип ПК использовал в том же сценарии. Apple заявляет, что с пропускной способностью 2,6 терафлопс, M1 имеет самую быструю в мире интегрированную графику в персональном компьютере. Подобная эффективность и производительность в сочетании с обширной работой по оптимизации, которой известна Apple, могут сделать M1 и будущие продукты Apple Silicon чрезвычайно трудными для конкуренции среди конкурентов ПК.
Согласно Apple, в результате всех этих улучшений M1 обеспечивает до 3,5 раз более высокую производительность процессора, до 6 раз более высокую производительность графического процессора и до 15 раз более быстрое машинное обучение, при этом время автономной работы до 2 раз больше, чем у предыдущего поколения. Mac.
Оптимизация
Apple - компания, которая любит контролировать все аспекты производственного процесса, когда дело касается их собственных продуктов. Поскольку у Apple уже есть собственная операционная система, производство пользовательских процессоров и других компонентов, адаптированных для этой операционной системы, позволит Apple значительно оптимизировать работу конечного пользователя. Apple может точно настроить производительность чипа M1 в соответствии с требованиями и ожиданиями операционной системы и ее приложений, в то время как операционной системе будет намного проще взаимодействовать с чипом M1 и его различными компонентами. Это обеспечит гораздо более высокий уровень детализации и контроля, что может привести к гораздо лучшему опыту, чем это было возможно ранее с процессорами Intel.
В дополнение к этому, macOS Big Sur спроектирован так, чтобы в полной мере использовать все возможности и мощность чипа M1, поскольку Apple утверждает, что это их самое мощное программное обеспечение, когда-либо работающее на их самом передовом оборудовании. M1 и Big Sur не только обещают молниеносную производительность и такие функции, как Instant Wake, но также обеспечивают высокий уровень безопасности устройства, блокируя все в экосистеме Apple.
Получение контроля над всем процессом производства и разработки позволило Apple внедрить в чип Apple M1 ряд специальных технологий, в том числе:
- Новейший процессор обработки сигналов изображения (ISP) Apple обеспечивает более высокое качество видео с улучшенным шумоподавлением, расширенным динамическим диапазоном и улучшенным автоматическим балансом белого.
- Последняя версия Secure Enclave для лучшей в своем классе безопасности.
- Высокопроизводительный контроллер хранения с оборудованием для шифрования AES для более быстрой и безопасной работы SSD.
- Маломощные, высокоэффективные механизмы кодирования и декодирования мультимедиа для отличной производительности и увеличения срока службы батареи.
- Контроллер Thunderbolt, разработанный Apple, с поддержкой USB 4, скоростью передачи данных до 40 Гбит / с и совместимостью с большим количеством периферийных устройств, чем когда-либо.
Эти специальные технологии добавляют к многообещающему списку пользовательских функций, которые Apple встраивает в свои процессоры Apple Silicon.
Neural Engine сильно выигрывает от оптимизации программного обеспечения - Изображение: Apple
Переход
Сразу после этого объявления Apple планирует сделать этот переход как можно более плавным и беспроблемным как для разработчиков, так и для конечных пользователей. Помня об этом, Apple выбрала вариант оставить компьютеры Mac на базе процессоров Intel на рынке, а также представила новые Mac на базе Apple Silicon. Это сосуществование станет движущей силой запланированного Apple плавного перехода. К концу этого года мы можем ожидать, что Mac на базе Apple Silicon выйдут на рынок, в то время как Mac на базе Intel пока также разделят рыночное пространство. Если все пойдет по плану, полный переход займет около двух лет.
Apple предприняла соответствующие шаги в процессе переноса своих существующих приложений в новую экосистему, основанную на новом кристалле. В macOS Big Sur Apple предоставила разработчикам XCode 12, в котором есть встроенные инструменты, такие как собственные компиляторы, редакторы и инструменты отладки. Apple утверждает, что с помощью этого пакета большинство разработчиков смогут перенести свои приложения на компьютеры Mac на базе Apple Silicon в считанные дни. Apple также выпустила двоичные файлы приложений Universal 2, которые позволят разработчикам создавать одно приложение, которое будет совместимо как с более новыми Mac на базе Apple Silicon, так и со старыми Mac на базе Intel. Благодаря переходной технологии Rosetta 2 пользователи смогут использовать существующие приложения, которые не были обновлены. Эти программы позволят максимально плавно перейти с Intel на собственные процессоры Apple.
Будущее
Хотя никто не может с уверенностью сказать, какое будущее ожидает продукты Apple Silicon, все, безусловно, кажется, идет в правильном направлении, если начало положено. Apple заняла чрезвычайно прочную позицию в области процессоров с помощью M1, и, хотя он, возможно, еще не является прямым конкурентом самых мощных процессоров для настольных ПК, производительность и эффективность, которые он предлагает прямо сейчас, не имеют себе равных среди современных ноутбуков. Это, в сочетании с обширной оптимизацией, на которую способна Apple, делает M1 сильным выбором для потенциальных покупателей на момент написания статьи.
Тем не менее, вся экосистема Apple Silicon все еще находится в зачаточном состоянии и переживает переходный период. Потенциальные покупатели могут захотеть сделать шаг назад и немного проанализировать ситуацию, прежде чем принять решение. Первая попытка Apple создать собственный кристалл кремния принесла нам экспоненциальное улучшение производительности, эффективности и времени автономной работы по сравнению с аналогами Intel последнего поколения, поэтому можно с уверенностью предположить, что будущие итерации M1 или других продуктов Apple Silicon могут принести даже прыжки большего размера и, возможно, даже с меньшими затратами. Не говоря уже о том, что вся система перехода все еще нуждается в совершенстве, поскольку пользователи сообщали о нескольких ранних ошибках в различных профессиональных и потребительских приложениях. Как профессионалу вам определенно следует избегать выбора этой новой технологии по крайней мере в течение следующих двух лет, пока не будет завершен весь переход.
Несмотря на то, что M1 очень хорош, профессионалам следует дождаться версий Apple Silicon для Mac Pro и iMac, прежде чем переходить на него - Изображение: Apple
Apple, очевидно, уже планирует анонсировать M1X Chip, который является улучшенной версией Apple M1 с большим количеством ядер для 16-дюймового MacBook Pro. Ожидается, что больше процессоров с большим количеством ядер будет объявлено позже. для настольных компьютеров iMac и Mac Pro, поэтому в линейке довольно быстро будет много людей. Поэтому рекомендуется переждать первую волну продуктов Apple Silicon и дождаться более зрелых выпусков процессоров позже, которые могут идеально удовлетворить ваши потребности.
Заключительные слова
Apple, безусловно, очень уверенно вышла на рынок процессоров для настольных ПК, перенеся свой обширный инженерный опыт от iPhone до продуктов Apple Silicon на базе ARM. Эти процессоры обещают значительно улучшить по сравнению с последним поколением продуктов Mac не только производительность, но и эффективность, чтобы максимизировать такие функции, как время автономной работы. Используя полностью индивидуальный дизайн, Apple, похоже, сделала именно это с M1, первым потребительским чипом, выпущенным под брендом Apple Silicon.
M1 - это специальный SoC, разработанный и произведенный Apple, который объединяет ЦП, графический процессор, память и нейронный движок в один небольшой пакет, чтобы упростить обмен данными и уменьшить задержку между различными компонентами. Конструкция SoC, основанная на 5-нанометровом техпроцессе, обеспечивает значительное повышение эффективности и производительности благодаря нескольким факторам по сравнению с аналогами Intel.
Apple наметила двухлетний переходный период для всех своих продуктов Mac, чтобы полностью перейти с процессоров Intel на собственные процессоры Apple Silicon. Хотя в течение этого периода Apple стремится поддерживать как версию Intel, так и версии Apple компьютеров Mac и MacBook одновременно, предполагается, что расширенный период поддержки и оптимизации для компьютеров Mac на базе Apple Silicon будет дольше. Apple также проделала потрясающую работу по оптимизации приложений не только для разработчиков, но и для обычных потребителей с помощью таких программ, как Rosetta 2.
Тем не менее, важно отметить, что весь переход все еще находится на начальной стадии. Во всем этом процессе еще предстоит сгладить множество нюансов, и переход на первые несколько процессоров на базе Apple Silicon просто сродни настроению на «угрызения совести покупателя». Поэтому, по крайней мере, для профессионалов, которые используют свои машины Apple для работы, перед переходом на новую технологию рекомендуется дождаться появления более зрелых процессоров Apple с большим количеством ядер и улучшенными производственными процессами. Программа Apple Silicon никуда не делась, и, похоже, она на данный момент используется для всех продуктов Apple.
