Apple M1 وآفاقه لمستقبل الحوسبة على أجهزة Mac من Apple

في يونيو في وقت سابق من هذا العام ، أعلنت شركة Apple عن خطتها لنقل تشكيلة Mac الخاصة بها إلى Apple silicon - تخلت عن Intel ، مورد SoC لأجهزة Mac منذ عام 2006. الانتقال الذي سيستغرق عامين ، وفقًا لعملاق Cupertino ، وسيؤسس مشتركًا مشتركًا بنية من شأنها تمكين مطوري التطبيقات من كتابة التطبيقات وتحسينها بشكل أفضل للنظام البيئي بأكمله. التزاما بوعدها ، بعد بضعة أشهر ، أمس ، في حدث " One More Thing " ، كشفت الشركة النقاب عن أحدث تشكيلة لأجهزة Mac مدعومة من السيليكون من Apple (M1). إليك نظرة فاحصة على جميع التفاصيل الأساسية حول شريحة M1 المخصصة القائمة على ARM من Apple وماذا يعني ذلك للحوسبة على أجهزة Mac في السنوات التالية.

طريق Apple لتخصيص SoCs

لإعطائك بعض المعلومات الأساسية حول براعة Apple في تصميم SoCs المخصصة ، تمتلك شركة التكنولوجيا العملاقة ما مجموعه ست سلاسل تحت حزامها حتى الآن. وتشمل هذه:

أنا. السلسلة A : لأجهزة iPhone و iPad و (معينة) iPod
ثانيا. سلسلة S : تُستخدم في Apple Watch
ثالثا. سلسلة T : مسؤولة عن إدارة SMC و TouchID ، وهي في الأساس شريحة أمان لأجهزة Mac
رابعا. سلسلة W : شريحة اتصال ، تُستخدم في AirPods و Apple Watch
v. سلسلة H : تُستخدم خصيصًا في المنتجات الصوتية (AirPods و Powerbeats)
السادس. سلسلة U : شريحة ذات نطاق فائق السرعة توجد في iPhone و Apple Watch الجديدتين

سلسلة M هي الأحدث التي تمت إضافتها إلى عائلة SiP من Apple (أنظمة في حزمة) ، مع كون M1 أول شركة نفط الجنوب في تشكيلة بعض أجهزة كمبيوتر Mac الخاصة بها. حتى الآن ، تم تعيين الحرف " M " بواسطة Apple لمعالجات الحركة المشتركة المستخدمة لجمع البيانات من أجهزة الاستشعار المدمجة على أجهزة iPhone و iPad.

مواصفات وتفاصيل Apple M1

Apple M1 هو أول نظام SoC قائم على ARM (نظام على حزمة) صممه Apple. إنه مبني على عقدة 5nm من TSMC ويعمل حاليًا على تشغيل Mac mini و MacBook Air و MacBook Pro (13 ″). لإعطائك بعض السياق ، فإن أحدث معالج من Apple لجهاز iPhone ، A14 ، مبني أيضًا على عقدة TSMC's 5nm. تدعي شركة Apple أن M1 هي أول شريحة كمبيوتر تجارية تم إنشاؤها باستخدام عملية 5nm وتقول إنها تحتوي على 16 مليار ترانزستور مذهل.

حتى الآن ، تقوم أجهزة Mac وأجهزة الكمبيوتر بتعبئة العديد من الشرائح لتلبية احتياجات المعالجة والاتصال المختلفة ، مثل وحدة المعالجة المركزية ، والإدخال / الإخراج ، والأمان ، والذاكرة ، والمزيد. ومع ذلك ، مع M1 ، تهدف Apple إلى تغيير هذه الممارسة من خلال نهج أكثر إحكاما وشاملة يدمج جميع العناصر معًا لتقديم حزمة أكثر كفاءة وقوة. من خلال القيام بذلك ، تهدف الشركة إلى تسهيل استخدام النظام لجميع الموارد المختلفة المطلوبة للعمليات المختلفة من مجموعة واحدة داخل الحزمة. وبالمقابل ، تقدم أداءً شاملاً خارج الماكينة (يتم تثبيتها عليها) بكفاءة محسّنة.

وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات والمحرك العصبي

عند الحديث عن الهندسة المعمارية نفسها ، يشتمل M1 على أربعة نوى أداء وأربعة نوى عالية الكفاءة ، والتي تدعي نظريًا أنها تقدم أداءً متوازنًا على أجهزة الكمبيوتر. بالإضافة إلى وحدة المعالجة المركزية ، فإن وحدة معالجة الرسومات في M1 لديها أيضًا بعض المواصفات الواعدة. يأتي مزودًا بثمانية نوى تعد بتقديم 2.6 تيرافلوب من الإنتاجية ، وفقًا لشركة Apple.

تلتزم Apple بالمحرك العصبي Neural Engine في الجانب المحمول من الأشياء لتقديم جميع موارد المعالجة لأداء التعلم الآلي (ML). مع M1 ، فإنه يرتقي بالأمور ويقدم بنية ذات 16 نواة تدعي أنها تقدم 11 تريليون عملية في الثانية ، مما يتيح معالجة أسرع في مهام مثل معالجة الصور والتعرف على الصوت وتحليل الفيديو.

Secure Enclave و ISP

إلى جانب الكيانات الأساسية الثلاثة ، يشتمل M1 أيضًا على الجيب الآمن لحماية بيانات المستخدم والتعامل مع جميع العمليات الأمنية. وبهذا ، فإنه يتميز أيضًا بمعالج إشارة الصور (ISP) ، والذي يتيح إمكانية مشاهدة مقاطع فيديو عالية الجودة مع نطاق ديناميكي أفضل وتوازن بياض أفضل.

أهمية مواصفات وتفاصيل Apple M1

حسنًا ، على الأقل في الوقت الحالي ، حتى يتم إصدار أجهزة Mac المُعلن عنها حديثًا ، يتعين علينا التمسك بمطالبات Apple المقدمة في الحدث المباشر.

إليك ما قاله عملاق التكنولوجيا استنادًا إلى كل طاقة المعالجة التي تدعم المعالج: " يوفر M1 أداء أسرع لوحدة المعالجة المركزية يصل إلى 3.5x ، وأداء GPU أسرع بما يصل إلى 6x ، وتعلم آلي أسرع 15 مرة ، كل ذلك مع تمكين عمر البطارية أطول بمرتين من الجيل السابق من أجهزة Mac. "

يبدو أن أداء الرسم البياني الذي استخدمته الشركة لتوصل إلى النتيجة - أداء أسرع لوحدة المعالجة المركزية يصل إلى 2x ، مع ذروة الأداء بنسبة 25٪ فقط من الطاقة - غامض بسبب عدم وجود مقياس مرجعي. ولكن كما ذكرنا سابقًا ، هذه ، بالطبع ، مجرد ادعاءات قدمتها شركة Apple ، لذلك علينا أن نتعامل معها بحذر. نظرًا لعدم وجود تمييزات واضحة هنا حول الأجهزة / الشرائح التي قامت الشركة بتكديس M1 مقابلها لاستخراج هذه الأرقام ، يتعين علينا الانتظار ونرى كيف يعمل المعالج في العمليات اليومية. وعندها فقط سنعرف ما إذا كانت هذه الادعاءات تقف من الناحية النظرية وتبرر الأرقام التي تدعيها شركة Apple.

M1 + Big Sur = تحسين الأداء والكفاءة؟

تم الكشف عن تحديث نظام التشغيل التالي من Apple لنظام التشغيل Mac ، macOS Big Sur ، في WWDC 2020 في وقت سابق من هذا العام. وبينما تم طرح أنظمة التشغيل الأخرى التي تم الإعلان عنها في الحدث - iOS و iPadOS و watchOS ، للجمهور ، تم تأجيل macOS Big Sur لإصداره لاحقًا. بالنظر إلى الوراء ، يبدو هذا وكأنه خطوة متعمدة من Apple حيث يبدو أنهم كانوا يشترون بعض الوقت وأرادوا أن تكون أحدث أجهزة Mac الخاصة بهم أول الأجهزة التي تشغل Big Sur.

وفقًا لـ Apple ، تم تصميم macOS Big Sur للاستفادة من جميع إمكانات المعالجة الخاصة بـ Apple M1 لتقديم تحسين في الأداء العام ، إلى جانب عمر بطارية محسّن. إلى جانب التغييرات والتحسينات في الأداء ، تفتح شركة SoC الجديدة تمامًا الباب أمام مجموعة أكبر من التطبيقات أكثر من ذي قبل. إنه يمكّن المستخدمين من تشغيل تطبيقات iPhone و iPad محليًا على أجهزة كمبيوتر Mac الخاصة بهم ، مع اضطرار التطبيقات الحالية التي لم يتم تحديثها إلى Universal إلى اللجوء إلى تقنية Rosetta 2 من Apple. بالنسبة للمبتدئين ، يعد Rosetta مترجمًا ثنائيًا (رمز المصدر -> مجموعة التعليمات) يمكّن مطوري التطبيقات من تشغيل التطبيقات القديمة على أجهزة أحدث حتى يتم تحديثها. وأحدث إصدار له ، Rosetta 2 ، هو ما تم تضمينه في macOS Big Sur لترجمة التطبيقات المكتوبة لأجهزة Mac المستندة إلى Intel لتعمل على شريحة M1 المستندة إلى ARM أثناء مرحلة الانتقال.

لماذا الانتقال إلى معالج مخصص؟

حسنًا ، هذه ليست المرة الأولى التي تتخلى فيها Apple عن صانع السيليكون لأجهزة كمبيوتر Mac الخاصة بها. في عام 2005 ، انتقلت الشركة من شركة IBM (مع PowerPC G5) إلى Intel x86 لصالح أداء أفضل. تم إنشاء PowerPC بواسطة تحالف AIM الذي أنشأته Apple و IBM و Motorola في عام 1991. ولكن نظرًا لأنه يفتقر إلى السرعات ويفشل في تلبية متطلبات Apple ، قررت الشركة التخلي عنه والانضمام إلى Intel. بعد ذلك ، كانت الشركة تستخدم معالجات Intel على أجهزة كمبيوتر Mac الخاصة بها طوال هذه السنوات - حتى يونيو ، عندما أعلنت عن خطتها للانتقال إلى السيليكون المخصص الخاص بها.

يبدو أن أحد أكبر الأسباب وراء التبديل إلى SoC مخصص قائم على ARM هو تعزيز التحكم في الأجهزة. بينما يمكن لشركة Apple إجراء جميع التعديلات على نظام التشغيل الخاص بها للاستفادة بشكل أكبر من الأجهزة الموجودة على أجهزتها ، لا تزال هناك بعض العناصر التي تمنع الشركة من الاستفادة من إمكانات العناصر الداخلية - خاصةً المعالج. وغني عن القول ، أن هذا يترجم أيضًا إلى التطبيقات التي تم تطويرها لأجهزة Mac ، والتي تكافح أحيانًا لتقديمها إلى أقصى حد بسبب الافتقار إلى التحسين الذي ينوي المطورون توظيفه.

يعني الانتقال إلى أجهزتها المخصصة أن Apple تتحكم الآن في كل من الأجهزة والبرامج - وهو أمر يجب أن يضع الشركة في وضع أفضل لتقديم المزيد من أجهزتها. من الأمثلة الجيدة على المكان الذي تتألق فيه شركة Apple في هذا الصدد أجهزة iPhone و iPad الخاصة بها ، والتي يتم تشغيلها بواسطة السيليكون الخاص بالشركة ويتم تشغيل أنظمة التشغيل الخاصة بها في الأعلى.

الآفاق المستقبلية للحوسبة لأجهزة كمبيوتر Mac

مع حصول شركة Apple على القطاع الرأسي بالكامل - الأجهزة والبرامج - هناك عدد قليل جدًا من الأشياء التي يمكن أن تتعارض مع إرادة Apple. نظرًا لعدم وجود اعتماد على جهة خارجية لشركة نفط الجنوب ، فإن شركة Apple غير مقيدة بأي قيود على الأجهزة تمنعها من الاستفادة من إمكاناتها الكاملة لتنفيذ ميزات أو وظائف معينة على أجهزة Mac. لذلك ، فإنهم أحرار في استخدام الأجهزة وفقًا لمتطلباتهم ، وفي الواقع ، تحقيق أقصى استفادة منها.

أحد أكبر تطبيقات هذا التطبيق التي يمكننا رؤيتها على الفور هو قدرة أجهزة Mac الجديدة على تشغيل تطبيقات iPhone و iPad الأصلية ، وهو ما لم يكن ممكنًا في السابق مع الأجهزة التي تعمل بنظام Intel. ونظرًا لأن هذه التطبيقات أصبحت عالمية الآن ، فهناك القليل جدًا من ترجمة شفرة المصدر أو لا تتضمنها على الإطلاق.

علاوة على ذلك ، بناءً على ما قدمته Apple خلال الحدث ، فإن الانتقال إلى شريحة M1 المخصصة سيمكن أيضًا مجموعة واسعة من المستخدمين (من المبرمجين إلى المحترفين المبدعين) للحصول على أفضل تجربة من أجهزة Mac الخاصة بهم. للتشغيل من خلال بعض الأرقام ، تقول Apple إن جهاز MacBook Pro الجديد بالكامل مقاس 13 بوصة ، والمدعوم بشريحة M1 ، يمكنه إنشاء كود في Xcode بسرعة تصل إلى 2.8x ؛ تصميم مشاهد ألعاب معقدة في Unity Editor حتى 3.5x أسرع ؛ أداء مهام ML في Create ML حتى 11x أسرع ؛ اعرض عنوانًا معقدًا ثلاثي الأبعاد في Final Cut Pro X أسرع حتى 5.9x ، وقم بتشغيل فيديو 8K ProRes في DaVinci Resolve دون إفلات أي إطارات. وبالمثل ، مع MacBook Air الجديد ، تقدم Apple الدعم لتشغيل وتحرير فيديو 4K ProRes في Final Cut Pro ، والذي يبدو متطلبًا للغاية على جهاز بدون مراوح. ولكن ، إذا ذهبنا إلى مطالبات Apple بشريحة M1 ، فلا يمكن بالتأكيد التغاضي عن هذه الادعاءات على الفور.

عند الحديث عن عيوب الانتقال ، حسنًا ، من السابق لأوانه تحديد المشكلات أو العقبات التي يمكن أن تظهر بسبب التبديل إلى SoC المخصص. بصرف النظر عن مشكلات التوافق مع التطبيق الأقدم ، أو بعض القيود التي يمكن فرضها مبكرًا أثناء مرحلة الانتقال ، والتي قد تتحكم في أيدي المستخدمين ، أو بعض أوجه القصور التافهة هنا وهناك ، يبدو أن المزايا تفوق العيوب - على الأقل الى الان.

أجهزة Mac التي تعمل بنظام Apple M1

حتى الآن ، لدينا ثلاثة أجهزة Mac جديدة: Mac mini و MacBook Air و MacBook Pro التي تعمل بشريحة M1 الجديدة كليًا المستندة إلى ARM ، ولا يزال iMac و iMac Pro و Mac Pro في انتظار الانتقال. يبدأ Mac mini بسعر 699 دولارًا (84،900 روبية) ، بينما يأتي MacBook Air و MacBook Pro (13 ″) بسعر 999 دولارًا (92،900 روبية) و 1299 دولارًا (1،22،900 روبية) على التوالي.

بناءً على ما تقترحه الأرقام (وإذا كانت تُترجم إلى تحسن في الأداء العام والكفاءة) ، يمكننا أن نتوقع أن تقوم أجهزة سطح المكتب من Apple بالتبديل إلى M1 في الأشهر المقبلة أو ربما سنوات منذ أن صرحت Apple بالفعل أنها تتوقع ذلك نقل جميع أجهزة Mac الخاصة بها من Intel إلى معالجاتها الخاصة خلال العامين المقبلين.