Apple M1 及其对 Apple Mac 计算未来的展望

今年 6 月初，Apple 宣布了将其 Mac 产品线转换为 Apple 芯片的计划——放弃自 2006 年以来为 Mac 提供 SoC 供应商的英特尔。根据库比蒂诺巨头的说法，这一转变将需要两年时间，并将建立一个共同的架构将进一步使应用程序开发人员能够更好地为整个生态系统编写和优化应用程序。 几个月后，昨天，在“ One More Thing ”活动中，该公司承诺兑现其承诺，推出了由 Apple 芯片 (M1) 提供支持的最新 Mac 系列。 以下是有关 Apple 定制的基于 ARM 的 M1 芯片的所有基本细节的详细信息，以及它对未来几年在 Mac 上的计算意味着什么。

Apple 的定制 SoC 之路

为了让您了解 Apple 设计定制 SoC 的能力，这家科技巨头到目前为止共有六个系列。 这些包括：

一世。 A 系列：适用于 iPhone、iPad 和（某些）iPod 型号
ii. S系列：用于Apple Watch
iii. T系列：负责管理SMC和TouchID，基本上是Mac电脑的安全芯片
iv. W 系列：连接芯片，用于 AirPods 和 Apple Watch
v. H系列：专门用于音频产品（AirPods和Powerbeats）
六。 U 系列：新 iPhone 和 Apple Watch 上的超宽带芯片

M 系列是 Apple 的 SiP（封装系统）系列的最新成员，M1 是其部分 Mac 计算机系列中的第一个 SoC。 到目前为止，字母“ M ”被 Apple 指定为用于从 iPhone 和 iPad 上的集成传感器收集数据的运动协处理器。

Apple M1 规格和详细信息

Apple M1 是 Apple 设计的第一款基于 ARM 的 SoC（系统级封装）。 它基于台积电的 5nm 节点构建，目前为 Mac mini、MacBook Air 和 MacBook Pro（13 英寸）提供动力。 为您提供一些背景信息，Apple 最新的 iPhone 处理器 A14 也是基于台积电的 5nm 节点构建的。 苹果声称 M1 是第一款使用 5nm 工艺制造的商用计算机芯片，并表示它包含惊人的 160 亿个晶体管。

到目前为止，Mac 和 PC 一直在封装大量芯片以满足不同的处理和连接需求，例如 CPU、I/O、安全性、内存等。 然而，对于 M1，Apple 旨在通过更紧凑和一体化的方法改变这种做法，将所有元素集成在一起，以提供更高效、更强大的包装。 通过这样做，该公司旨在使系统更容易利用软件包中单个池中不同操作所需的所有各种资源。 并且，反过来，在机器（安装在其上）提供全面的性能并提高效率。

CPU、GPU 和神经引擎

谈及架构本身，M1 包含四个性能核心和四个高效核心，理论上声称可以在计算机上提供平衡的性能。 除了 CPU，M1 上的 GPU 也有一些很有前途的规格。 据苹果公司称，它有八个内核，承诺提供 2.6 teraflops 的吞吐量。

Apple 一直坚持在移动端使用神经引擎，为机器学习 (ML) 性能提供所有处理资源。 借助 M1，它更上一层楼，提供 16 核架构，声称每秒可提供 11 万亿次操作，从而可以更快地处理图像处理、语音识别和视频分析等任务。

安全飞地和 ISP

除了三个核心实体外，M1 还包含安全飞地来保护用户数据并处理所有安全操作。 此外，它还配备了图像信号处理器 (ISP)，可实现具有更好动态范围和白平衡的高质量视频。

Apple M1 规格和细节的意义

好吧，至少就目前而言，在新发布的 Mac 发布之前，我们必须坚持 Apple 在现场活动中提出的声明。

根据支持处理器的所有处理能力，这家科技巨头不得不说：“ M1 提供高达 3.5 倍的 CPU 性能、高达 6 倍的 GPU 性能和高达 15 倍的机器学习速度，同时还能延长电池寿命比上一代 Mac 长 2 倍。 ”

该公司用来得出结论的性能功耗图——CPU 性能提高了 2 倍，峰值性能仅为功耗的 25%——由于缺乏参考规模，似乎含糊不清。 但正如已经提到的，这些当然只是 Apple 提出的声明，所以我们需要对它们持保留态度。 因为，由于这里没有明确区分公司将 M1 堆叠在哪些设备/芯片组上以提取这些数字，我们必须拭目以待，看看处理器在日常操作中的表现如何。 只有到那时，我们才能知道这些说法在理论上是否成立，并证明苹果公司声称的数字是正确的。

M1 + Big Sur = 提高性能和效率？

Apple 的下一个 Mac 操作系统更新 macOS Big Sur 于今年早些时候在 WWDC 2020 上亮相。 虽然在活动中宣布的其他操作系统——iOS、iPadOS、watchOS 已经向公众发布，但 macOS Big Sur 被推迟到以后发布。 回想起来，这似乎是 Apple 有意采取的举措，因为他们似乎一直在争取一些时间，并希望他们最新的 Mac 硬件成为第一批运行 Big Sur 的设备。

根据 Apple 的说法，macOS Big Sur 旨在利用 Apple M1 的所有处理能力来提高整体性能，同时延长电池寿命。 除了性能变化和改进之外，全新的 SoC 还为比以前更广泛的应用程序集合打开了大门。 它使用户能够在他们的 Mac 计算机上本地运行 iPhone 和 iPad 应用程序，而尚未更新到 Universal 的现有应用程序不得不求助于 Apple 的 Rosetta 2 技术。 对于初学者来说，Rosetta 是一个二进制翻译器（源代码 -> 指令集），它使应用程序开发人员能够在较新的硬件上运行旧应用程序，直到它们被更新。 最新版本 Rosetta 2 包含在 macOS Big Sur 中，用于翻译为基于 Intel 的 Mac 编写的应用程序，以便在过渡阶段在新的基于 ARM 的 M1 芯片上运行。

为什么要转向定制处理器？

好吧，这不是苹果第一次放弃其 Mac 电脑的硅制造商。 早在 2005 年，该公司就从 IBM（使用 PowerPC G5）转向英特尔 x86，以支持更好的性能。 PowerPC 是由苹果、IBM 和摩托罗拉于 1991 年创建的 AIM 联盟创建的。但由于它缺乏速度并且未能达到苹果的要求，该公司决定放弃它并加入英特尔。 此后，该公司多年来一直在其 Mac 计算机上使用英特尔的处理器——直到 6 月，该公司宣布计划过渡到自己的定制芯片。

切换到基于 ARM 的定制 SoC 背后的最大原因之一似乎是加强了对硬件的控制。 尽管 Apple 可以对其操作系统进行所有修改，以充分利用其机器上的硬件，但仍有某些因素阻止该公司利用内部的潜力——尤其是处理器。 毋庸置疑，这也适用于为 Mac 开发的应用程序，由于开发人员打算采用的优化缺乏，这些应用程序有时难以充分发挥作用。

转向自己的定制硬件意味着苹果现在可以控制硬件和软件——这应该使公司处于更好的位置，可以从他们的机器中提供更多的东西。 苹果公司在这方面大放异彩的一个很好的例子是其 iPhone 和 iPad，它们由公司自己的芯片驱动，并在其上运行操​​作系统。

Mac电脑计算的未来前景

随着苹果掌握了整个垂直领域——硬件和软件——几乎没有什么事情可以违背苹果的意愿。 因为，由于 SoC 不依赖第三方，Apple 不受硬件限制，无法利用其全部功能在 Mac 上实现某些特性或功能。 因此，他们可以根据自己的要求自由使用硬件，并且实际上可以充分利用硬件。

我们可以立即看到这种实现的最大应用之一是新 Mac 能够运行原生 iPhone 和 iPad 应用程序，这在早期的英特尔驱动的机器上是不可能的。 而且由于这些应用程序现在是通用的，因此很少或根本不涉及源代码翻译。

此外，根据 Apple 在活动期间展示的内容，转向定制 M1 芯片还将使广大用户（从编码人员到创意专业人士）能够从他们的 Mac 中获得最佳体验。 苹果表示，全新的 13 英寸 MacBook Pro 采用 M1 芯片，在 Xcode 中构建代码的速度可以提高 2.8 倍。 在 Unity Editor 中设计复杂的游戏场景，速度提高 3.5 倍； 在 Create ML 中执行 ML 任务的速度提高了 11 倍； 在 Final Cut Pro X 中将复杂的 3D 字幕渲染速度提高 5.9 倍，并在 DaVinci Resolve 中播放 8K ProRes 视频而不会丢帧。 同样，在新款 MacBook Air 中，Apple 支持在 Final Cut Pro 中播放和编辑 4K ProRes 视频，这对于没有风扇的机器来说听起来要求太高了。 但是，如果我们按照苹果公司对 M1 芯片的说法，这种说法肯定不能立即被忽视。

谈到过渡的弊端，现在说切换到定制 SoC 会出现什么问题或障碍还为时过早。 除了与旧应用程序的兼容性问题，或者在过渡阶段早期可能施加的某些限制（可能会从用户手中控制），或者一些琐碎的缺点，优点似乎超过缺点 - 至少目前。

搭载 Apple M1 的 Mac

到目前为止，我们推出了三款新 Mac：Mac mini、MacBook Air 和 MacBook Pro，运行全新的基于 ARM 的 M1 芯片，而 iMac、iMac Pro 和 Mac Pro 仍在等待过渡。 Mac mini 的起价为 699 美元（84,900 卢比），而 MacBook Air 和 MacBook Pro（13 英寸）的起价分别为 999 美元（92,900 卢比）和 1299 美元（1,22,900 卢比）。

根据这些数字所表明的（如果它们转化为整体性能和效率的提高），我们可以预期苹果的台式机将在未来几个月或几年内切换到 M1，因为苹果已经表示希望在接下来的两年内，将其所有 Mac 从英特尔转换为自己的处理器。