Apple M1 และโอกาสสำหรับอนาคตของการประมวลผลบน Mac ของ Apple

ในเดือนมิถุนายนเมื่อต้นปีที่ผ่านมา Apple ได้ประกาศแผนการที่จะเปลี่ยนกลุ่มผลิตภัณฑ์ Mac ไปเป็น Apple ซิลิคอน — ทิ้ง Intel ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์ SoC สำหรับ Mac ตั้งแต่ปี 2549 การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะใช้เวลาสองปีตามข้อมูลของ Cupertino-giant และจะสร้างการเปลี่ยนแปลงร่วมกัน สถาปัตยกรรมที่จะช่วยให้นักพัฒนาแอปสามารถเขียนและเพิ่มประสิทธิภาพแอปให้ดียิ่งขึ้นสำหรับระบบนิเวศทั้งหมด เมื่อวานนี้ ที่งาน ' One More Thing ' ไม่กี่เดือนต่อมา ตามคำมั่นสัญญา บริษัทได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ Mac รุ่นล่าสุดที่ขับเคลื่อนโดยซิลิคอน (M1) ของ Apple ต่อไปนี้คือรายละเอียดสำคัญทั้งหมดโดยละเอียดเกี่ยวกับชิป M1 ที่ใช้ ARM แบบกำหนดเองของ Apple และความหมายของการประมวลผลบน Mac ในช่วงหลายปีต่อจากนี้

เส้นทางของ Apple สู่ SoC แบบกำหนดเอง

เพื่อให้คุณทราบถึงความเป็นมาเกี่ยวกับความสามารถในการออกแบบ SoC แบบกำหนดเองของ Apple ยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีนี้มีทั้งหมดหกชุดภายใต้เข็มขัด ซึ่งรวมถึง:

ผม. A-series : สำหรับ iPhone, iPad และ iPod (บางรุ่น)
ii. S-series : ใช้ใน Apple Watch
สาม. T-series : รับผิดชอบในการจัดการ SMC และ TouchID โดยพื้นฐานแล้วเป็นชิปรักษาความปลอดภัยสำหรับคอมพิวเตอร์ Mac
iv. W-series : ชิปเชื่อมต่อที่ใช้กับ AirPods และ Apple Watch
v. H-series : ใช้กับผลิตภัณฑ์เครื่องเสียงโดยเฉพาะ (AirPods และ Powerbeats)
vi. U-series : ชิปที่รองรับ ultrawideband พบได้ใน iPhone ใหม่และ Apple Watch

M-series เป็นรุ่นล่าสุดในตระกูล SiP ของ Apple (ระบบในแพ็คเกจ) โดย M1 เป็น SoC ตัวแรกในกลุ่มผลิตภัณฑ์สำหรับคอมพิวเตอร์ Mac บางรุ่น จนถึงปัจจุบัน Apple ได้กำหนดตัวอักษร ' M ' สำหรับตัวประมวลผลร่วมในการเคลื่อนไหวที่ใช้ในการรวบรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์แบบบูรณาการบน iPhone และ iPad

สเปกและรายละเอียดของ Apple M1

Apple M1 เป็น SoC แบบ ARM (ระบบบนแพ็คเกจ) ตัวแรกที่ออกแบบโดย Apple มันถูกสร้างขึ้นบนโหนด 5nm จาก TSMC และปัจจุบันขับเคลื่อน Mac mini, MacBook Air และ MacBook Pro (13″) เพื่อให้บริบทแก่คุณ โปรเซสเซอร์ล่าสุดของ Apple สำหรับ iPhone คือ A14 นั้นสร้างบนโหนด 5nm ของ TSMC ด้วย Apple อ้างว่า M1 เป็นชิปคอมพิวเตอร์เชิงพาณิชย์ตัวแรกที่สร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการ 5nm และบอกว่ามันบรรจุทรานซิสเตอร์ 16 พันล้านตัวที่น่าประหลาดใจ

จนถึงขณะนี้ Mac และ PC ได้บรรจุชิปจำนวนมากสำหรับความต้องการในการประมวลผลและการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน เช่น CPU, I/O, ความปลอดภัย, หน่วยความจำ และอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ด้วย M1 Apple ตั้งเป้าที่จะเปลี่ยนแนวทางปฏิบัตินี้ด้วยวิธีการที่กะทัดรัดและครบวงจรยิ่งขึ้น ซึ่งรวมองค์ประกอบทั้งหมดเข้าด้วยกันเพื่อเสนอแพ็คเกจที่มีประสิทธิภาพและทรงพลังยิ่งขึ้น การทำเช่นนี้ บริษัทมีเป้าหมายที่จะทำให้ระบบใช้ทรัพยากรต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการต่างๆ ได้ง่ายขึ้นจากกลุ่มเดียวภายในแพ็คเกจ และในทางกลับกันก็ให้ประสิทธิภาพที่รอบด้านของตัวเครื่อง (ติดตั้งไว้) พร้อมประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

CPU, GPU และ Neural Engine

เมื่อพูดถึงสถาปัตยกรรม M1 ประกอบด้วยคอร์ประสิทธิภาพสี่คอร์และคอร์ประสิทธิภาพสูงสี่คอร์ ซึ่งในทางทฤษฎีอ้างว่าให้ประสิทธิภาพที่สมดุลบนคอมพิวเตอร์ นอกจาก CPU แล้ว GPU บน M1 ยังมีสเปคที่มีแนวโน้มว่าจะดีอีกด้วย มันมาพร้อมกับแปดคอร์ที่สัญญาว่าจะส่งมอบปริมาณงาน 2.6 เทราฟลอปตามที่ Apple กล่าว

Apple ยึดมั่นใน Neural Engine ในด้านอุปกรณ์พกพาเพื่อเสนอทรัพยากรการประมวลผลทั้งหมดสำหรับประสิทธิภาพการเรียนรู้ของเครื่อง (ML) ด้วย M1 มันทำให้สิ่งต่าง ๆ ดีขึ้นและนำเสนอสถาปัตยกรรม 16 คอร์ที่อ้างว่ามีการดำเนินการ 11 ล้านล้านต่อวินาที ซึ่งช่วยให้สามารถประมวลผลงานต่างๆ ได้เร็วขึ้น เช่น การประมวลผลภาพ การจดจำเสียง และการวิเคราะห์วิดีโอ

Secure Enclave และ ISP

นอกจากสามเอนทิตีหลักแล้ว M1 ยังรวมเอาวงล้อมที่ปลอดภัยเพื่อปกป้องข้อมูลผู้ใช้และจัดการการดำเนินการด้านความปลอดภัยทั้งหมด และด้วยเหตุนี้ จึงยังมีตัวประมวลผลสัญญาณภาพ (ISP) ซึ่งช่วยให้วิดีโอคุณภาพสูงพร้อมช่วงไดนามิกและสมดุลสีขาวที่ดีขึ้น

ความสำคัญของสเปกและรายละเอียดของ Apple M1

อย่างน้อยก็ในตอนนี้ จนกว่า Mac ที่ประกาศใหม่จะออก เราต้องยึดถือคำกล่าวอ้างของ Apple ที่นำเสนอในงานถ่ายทอดสด

นี่คือสิ่งที่ยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีได้กล่าวไว้โดยอิงจากกำลังประมวลผลทั้งหมดที่สนับสนุนโปรเซสเซอร์: “ M1 มอบประสิทธิภาพของ CPU ที่เร็วขึ้น 3.5 เท่า ประสิทธิภาพของ GPU เร็วขึ้นสูงสุด 6 เท่า และการเรียนรู้ของเครื่องเร็วขึ้นสูงสุด 15 เท่า ทั้งหมดนี้ช่วยให้แบตเตอรี่ใช้งานได้นานขึ้น ยาวนานกว่า Mac รุ่นก่อนถึง 2 เท่า ”

กราฟแสดงประสิทธิภาพการทำงานที่บริษัทใช้ในการสรุป — ประสิทธิภาพของ CPU เร็วขึ้นถึง 2 เท่า โดยมีประสิทธิภาพสูงสุดเพียง 25% ของพลังงาน — ดูเหมือนคลุมเครือเนื่องจากขาดมาตราส่วนอ้างอิง แต่อย่างที่กล่าวไปแล้ว แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงข้ออ้างที่ Apple อ้าง ดังนั้นเราต้องนำเกลือเม็ดหนึ่งมาใส่ เนื่องจากไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจนเกี่ยวกับอุปกรณ์/ชิปเซ็ตที่บริษัทใช้ M1 เพื่อแยกตัวเลขเหล่านี้ เราจึงต้องรอดูว่าโปรเซสเซอร์ทำงานอย่างไรในการทำงานในแต่ละวัน และเมื่อถึงตอนนั้นเราจะรู้ว่าการอ้างสิทธิ์เหล่านี้ยืนหยัดในทางทฤษฎีและพิสูจน์ตัวเลขที่ Apple อ้างสิทธิ์หรือไม่

M1 + Big Sur = ปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ?

การอัปเดตระบบปฏิบัติการครั้งต่อไปของ Apple สำหรับ Mac คือ macOS Big Sur ได้รับการเปิดเผยที่ WWDC 2020 เมื่อต้นปีนี้ และในขณะที่ระบบปฏิบัติการอื่นๆ ที่ประกาศในงาน — iOS, iPadOS, watchOS ได้รับการเผยแพร่สู่สาธารณะแล้ว macOS Big Sur ถูกเลื่อนออกไปสำหรับการเปิดตัวในภายหลัง เมื่อมองย้อนกลับไป ดูเหมือนว่าจะเป็นการจงใจย้ายจาก Apple เนื่องจากดูเหมือนว่าพวกเขาได้ซื้อเวลามาบ้างแล้วและต้องการให้ฮาร์ดแวร์ Mac รุ่นล่าสุดเป็นอุปกรณ์แรกที่ใช้ Big Sur

ตาม Apple macOS Big Sur ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถในการประมวลผลทั้งหมดของ Apple M1 เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมควบคู่ไปกับอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ดีขึ้น นอกจากการเปลี่ยนแปลงและการปรับปรุงประสิทธิภาพแล้ว SoC ใหม่ทั้งหมดยังเปิดประตูสู่คอลเลกชั่นแอพที่กว้างกว่าที่เคย ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถเรียกใช้แอป iPhone และ iPad บนคอมพิวเตอร์ Mac ของตนได้ โดยแอปที่มีอยู่ซึ่งยังไม่ได้อัปเดตเป็น Universal จะต้องใช้เทคโนโลยี Rosetta 2 ของ Apple สำหรับผู้ที่ไม่ได้ฝึกหัด Rosetta เป็นนักแปลไบนารี (ซอร์สโค้ด -> ชุดคำสั่ง) ที่ช่วยให้นักพัฒนาแอปสามารถเรียกใช้แอปเก่าบนฮาร์ดแวร์ที่ใหม่กว่าได้จนกว่าจะมีการอัปเดต และเวอร์ชันล่าสุดสำหรับเวอร์ชันเดียวกันคือ Rosetta 2 ซึ่งรวมอยู่ใน macOS Big Sur เพื่อแปลแอปที่เขียนขึ้นสำหรับ Mac ที่ใช้ Intel เพื่อให้ทำงานบนชิป M1 ที่ใช้ ARM ใหม่ในระหว่างช่วงการเปลี่ยนภาพ

ทำไมต้องย้ายไปใช้โปรเซสเซอร์แบบกำหนดเอง?

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ Apple เลิกผลิตซิลิคอนสำหรับคอมพิวเตอร์ Mac ย้อนกลับไปในปี 2548 บริษัทย้ายจาก IBM (พร้อม PowerPC G5) ไปใช้ Intel x86 เพื่อให้มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น PowerPC ถูกสร้างขึ้นโดยพันธมิตร AIM ที่สร้างโดย Apple, IBM และ Motorola ในปี 1991 แต่เนื่องจากมันขาดความเร็วและไม่สามารถทำตามข้อกำหนดของ Apple ได้ บริษัทจึงตัดสินใจเลิกใช้และเข้าร่วมกับ Intel หลังจากนี้ บริษัทได้ใช้โปรเซสเซอร์ของ Intel บนคอมพิวเตอร์ Mac มาหลายปีแล้ว จนถึงเดือนมิถุนายน เมื่อมีการประกาศแผนการที่จะเปลี่ยนเป็นซิลิกอนแบบกำหนดเอง

เหตุผลที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งที่อยู่เบื้องหลังการเปลี่ยนไปใช้ SoC แบบ ARM แบบกำหนดเองนั้นดูเหมือนจะเป็นการเสริมความแข็งแกร่งให้กับการควบคุมฮาร์ดแวร์ แม้ว่า Apple จะทำการปรับเปลี่ยนระบบปฏิบัติการทั้งหมดเพื่อใช้ประโยชน์จากฮาร์ดแวร์ในเครื่องของตนได้มากขึ้น แต่ก็ยังมีองค์ประกอบบางอย่างที่ขัดขวางไม่ให้บริษัทใช้ศักยภาพภายในได้ โดยเฉพาะโปรเซสเซอร์ จำเป็นต้องพูดซึ่งแปลเป็นแอพที่พัฒนาขึ้นสำหรับ Mac ซึ่งบางครั้งพยายามดิ้นรนเพื่อส่งมอบอย่างเต็มที่เนื่องจากขาดการเพิ่มประสิทธิภาพที่นักพัฒนาตั้งใจจะใช้

การเปลี่ยนไปใช้ฮาร์ดแวร์ที่กำหนดเองทำให้ Apple สามารถควบคุมทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ได้ ซึ่งสิ่งนี้จะทำให้บริษัทอยู่ในตำแหน่งที่ดีขึ้นในการส่งมอบเครื่องจักรของตนให้มากขึ้น ตัวอย่างที่ดีที่ Apple ให้ความสำคัญในเรื่องนี้คือ iPhone และ iPad ซึ่งขับเคลื่อนโดยซิลิคอนของบริษัทเองและมีระบบปฏิบัติการที่ทำงานอยู่ด้านบน

อนาคตของการประมวลผลสำหรับคอมพิวเตอร์ Mac

เมื่อ Apple ยึดครองทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ในแนวดิ่งทั้งหมด มีบางสิ่งที่ขัดกับความประสงค์ของ Apple ได้น้อยมาก เนื่องจากไม่มีการพึ่งพา SoC ของบริษัทอื่น Apple จึงไม่ถูกจำกัดอยู่เพียงข้อจำกัดใดๆ ของฮาร์ดแวร์ที่ป้องกันไม่ให้ใช้ความสามารถอย่างเต็มที่ในการปรับใช้คุณสมบัติหรือฟังก์ชันบางอย่างบน Mac ดังนั้น พวกเขาจึงมีอิสระในการใช้ฮาร์ดแวร์ตามความต้องการ และที่จริงแล้ว ใช้ประโยชน์สูงสุดจากฮาร์ดแวร์นั้น

หนึ่งในแอปพลิเคชั่นที่ใหญ่ที่สุดของการใช้งานนี้ที่เราสามารถมองเห็นได้ทันทีคือความสามารถของ Mac ใหม่ในการเรียกใช้แอพสำหรับ iPhone และ iPads ดั้งเดิม ซึ่งไม่สามารถทำได้ก่อนหน้านี้ด้วยเครื่องที่ขับเคลื่อนด้วย Intel และเนื่องจากตอนนี้แอปเหล่านี้เป็น Universal จึงมีการแปลซอร์สโค้ดน้อยมากหรือไม่มีเลยที่เกี่ยวข้อง

นอกจากนี้ ตามสิ่งที่ Apple นำเสนอในระหว่างงาน การย้ายไปยังชิป M1 แบบกำหนดเองจะช่วยให้ผู้ใช้ที่หลากหลาย (ตั้งแต่ผู้เขียนโค้ดไปจนถึงมืออาชีพด้านครีเอทีฟ) เพื่อรับประสบการณ์ที่ดีที่สุดจาก Mac Apple กล่าวว่า MacBook Pro รุ่น 13 นิ้ว ใหม่ทั้งหมด ขับเคลื่อนโดยชิป M1 ทำงานผ่านตัวเลขบางส่วน สามารถสร้างโค้ดใน Xcode ได้เร็วขึ้นสูงสุด 2.8 เท่า; ออกแบบฉากเกมที่ซับซ้อนใน Unity Editor เร็วขึ้นสูงสุด 3.5 เท่า; ทำงาน ML ใน Create ML ได้เร็วกว่าถึง 11 เท่า; เรนเดอร์ชื่อ 3D ที่ซับซ้อนใน Final Cut Pro X เร็วขึ้นสูงสุด 5.9 เท่า และเล่นวิดีโอ 8K ProRes ใน DaVinci Resolve โดยไม่ต้องลดเฟรมใดๆ ในทำนองเดียวกันกับ MacBook Air ใหม่ Apple รองรับการเล่นและตัดต่อวิดีโอ 4K ProRes ใน Final Cut Pro ซึ่งฟังดูยากเกินไปสำหรับเครื่องที่ไม่มีพัดลม แต่ถ้าเราทำตามข้อเรียกร้องของ Apple สำหรับชิป M1 การอ้างสิทธิ์ดังกล่าวไม่สามารถมองข้ามได้ในทันที

เมื่อพูดถึงข้อเสียของการเปลี่ยนแปลง ยังเร็วเกินไปที่จะบอกว่าปัญหาหรืออุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนไปใช้ SoC แบบกำหนดเองนั้นยังเร็วเกินไป นอกเหนือจากปัญหาความเข้ากันได้กับแอปที่เก่ากว่า หรือมีข้อจำกัดบางประการที่อาจกำหนดได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ระหว่างช่วงการเปลี่ยนภาพ ซึ่งอาจควบคุมจากมือของผู้ใช้ หรือข้อบกพร่องเล็กน้อยที่นี่และที่นั่น ข้อดีดูเหมือนจะมีค่ามากกว่าข้อเสีย — อย่างน้อย สำหรับตอนนี้.

Mac ที่ขับเคลื่อนโดย Apple M1

จนถึงตอนนี้ เรามี Mac ใหม่สามเครื่อง ได้แก่ Mac mini, MacBook Air และ MacBook Pro ที่ใช้ชิป M1 ที่ใช้ ARM ใหม่หมด โดยที่ iMac, iMac Pro และ Mac Pro ยังคงรอการเปลี่ยนแปลงอยู่ Mac mini เริ่มต้นที่ 699 ดอลลาร์ (84,900 รูปี) ในขณะที่ MacBook Air และ MacBook Pro (13 นิ้ว) มาในราคา 999 ดอลลาร์ (Rs 92,900) และ 1299 ดอลลาร์ (1,22,900 รูปี) ตามลำดับ

ตามตัวเลขที่แนะนำ (และหากพวกเขาแปลเป็นการปรับปรุงในประสิทธิภาพและประสิทธิภาพโดยรวม) เราสามารถคาดหวังให้เดสก์ท็อปของ Apple จะเปลี่ยนไปใช้ M1 ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้าหรืออาจจะเป็นปีเนื่องจาก Apple ได้ระบุไว้แล้วว่าคาดว่าจะ เปลี่ยน Macs ทั้งหมดจาก Intel ไปเป็นโปรเซสเซอร์ของตนเองในอีกสองปีข้างหน้า