Apple M1 及其對 Apple Mac 計算未來的展望

今年 6 月初，Apple 宣布了將其 Mac 產品線轉換為 Apple 芯片的計劃——放棄自 2006 年以來為 Mac 提供 SoC 供應商的英特爾。根據庫比蒂諾巨頭的說法，這一轉變將需要兩年時間，並將建立一個共同的架構將進一步使應用程序開發人員能夠更好地為整個生態系統編寫和優化應用程序。 幾個月後，昨天，在“ One More Thing ”活動中，該公司承諾兌現其承諾，推出了由 Apple 芯片 (M1) 提供支持的最新 Mac 系列。 以下是有關 Apple 定制的基於 ARM 的 M1 芯片的所有基本細節的詳細信息，以及它對未來幾年在 Mac 上的計算意味著什麼。

Apple 的定制 SoC 之路

為了讓您了解 Apple 設計定制 SoC 的能力，這家科技巨頭到目前為止共有六個系列。 這些包括：

一世。 A 系列：適用於 iPhone、iPad 和（某些）iPod 型號
ii. S系列：用於Apple Watch
iii. T系列：負責管理SMC和TouchID，基本上是Mac電腦的安全芯片
iv. W 系列：連接芯片，用於 AirPods 和 Apple Watch
v. H系列：專門用於音頻產品（AirPods和Powerbeats）
六。 U 系列：新 iPhone 和 Apple Watch 上的超寬帶芯片

M 系列是 Apple 的 SiP（封裝系統）系列的最新成員，M1 是其部分 Mac 計算機系列中的第一個 SoC。 到目前為止，字母“ M ”被 Apple 指定為用於從 iPhone 和 iPad 上的集成傳感器收集數據的運動協處理器。

Apple M1 規格和詳細信息

Apple M1 是 Apple 設計的第一款基於 ARM 的 SoC（系統級封裝）。 它基於台積電的 5nm 節點構建，目前為 Mac mini、MacBook Air 和 MacBook Pro（13 英寸）提供動力。 為您提供一些背景信息，Apple 最新的 iPhone 處理器 A14 也是基於台積電的 5nm 節點構建的。 蘋果聲稱 M1 是第一款使用 5nm 工藝製造的商用計算機芯片，並表示它包含驚人的 160 億個晶體管。

到目前為止，Mac 和 PC 一直在封裝大量芯片以滿足不同的處理和連接需求，例如 CPU、I/O、安全性、內存等。 然而，對於 M1，Apple 旨在通過更緊湊和一體化的方法改變這種做法，將所有元素集成在一起，以提供更高效、更強大的包裝。 通過這樣做，該公司旨在使系統更容易利用軟件包中單個池中不同操作所需的所有各種資源。 並且，反過來，在機器（安裝在其上）提供全面的性能並提高效率。

CPU、GPU 和神經引擎

談及架構本身，M1 包含四個性能核心和四個高效核心，理論上聲稱可以在計算機上提供平衡的性能。 除了 CPU，M1 上的 GPU 也有一些很有前途的規格。 據蘋果公司稱，它有八個內核，承諾提供 2.6 teraflops 的吞吐量。

Apple 一直堅持在移動端使用神經引擎，為機器學習 (ML) 性能提供所有處理資源。 借助 M1，它更上一層樓，提供 16 核架構，聲稱每秒可提供 11 萬億次操作，從而可以更快地處理圖像處理、語音識別和視頻分析等任務。

安全飛地和 ISP

除了三個核心實體外，M1 還包含安全飛地來保護用戶數據並處理所有安全操作。 此外，它還配備了圖像信號處理器 (ISP)，可實現具有更好動態範圍和白平衡的高質量視頻。

Apple M1 規格和細節的意義

好吧，至少就目前而言，在新發布的 Mac 發布之前，我們必須堅持 Apple 在現場活動中提出的聲明。

根據支持處理器的所有處理能力，這家科技巨頭不得不說：“ M1 提供高達 3.5 倍的 CPU 性能、高達 6 倍的 GPU 性能和高達 15 倍的機器學習速度，同時還能延長電池壽命比上一代 Mac 長 2 倍。 ”

該公司用來得出結論的性能功耗圖——CPU 性能提高了 2 倍，峰值性能僅為功耗的 25%——由於缺乏參考規模，似乎含糊不清。 但正如已經提到的，這些當然只是 Apple 提出的聲明，所以我們需要對它們持保留態度。 因為，由於這裡沒有明確區分公司將 M1 堆疊在哪些設備/芯片組上以提取這些數字，我們必須拭目以待，看看處理器在日常操作中的表現如何。 只有到那時，我們才能知道這些說法在理論上是否成立，並證明蘋果公司聲稱的數字是正確的。

M1 + Big Sur = 提高性能和效率？

Apple 的下一個 Mac 操作系統更新 macOS Big Sur 於今年早些時候在 WWDC 2020 上亮相。 雖然在活動中宣布的其他操作系統——iOS、iPadOS、watchOS 已經向公眾發布，但 macOS Big Sur 被推遲到以後發布。 回想起來，這似乎是 Apple 有意採取的舉措，因為他們似乎一直在爭取一些時間，並希望他們最新的 Mac 硬件成為第一批運行 Big Sur 的設備。

根據 Apple 的說法，macOS Big Sur 旨在利用 Apple M1 的所有處理能力來提高整體性能，同時延長電池壽命。 除了性能變化和改進之外，全新的 SoC 還為比以前更廣泛的應用程序集合打開了大門。 它使用戶能夠在他們的 Mac 計算機上本地運行 iPhone 和 iPad 應用程序，而尚未更新到 Universal 的現有應用程序不得不求助於 Apple 的 Rosetta 2 技術。 對於初學者來說，Rosetta 是一個二進制翻譯器（源代碼 -> 指令集），它使應用程序開發人員能夠在較新的硬件上運行舊應用程序，直到它們被更新。 最新版本 Rosetta 2 包含在 macOS Big Sur 中，用於翻譯為基於 Intel 的 Mac 編寫的應用程序，以便在過渡階段在新的基於 ARM 的 M1 芯片上運行。

為什麼要轉向定制處理器？

好吧，這不是蘋果第一次放棄其 Mac 電腦的矽製造商。 早在 2005 年，該公司就從 IBM（使用 PowerPC G5）轉向英特爾 x86，以支持更好的性能。 PowerPC 是由蘋果、IBM 和摩托羅拉於 1991 年創建的 AIM 聯盟創建的。但由於它缺乏速度並且未能達到蘋果的要求，該公司決定放棄它並加入英特爾。 此後，該公司多年來一直在其 Mac 計算機上使用英特爾的處理器——直到 6 月，該公司宣布計劃過渡到自己的定制芯片。

切換到基於 ARM 的定制 SoC 背後的最大原因之一似乎是加強了對硬件的控制。 儘管 Apple 可以對其操作系統進行所有修改，以充分利用其機器上的硬件，但仍有某些因素阻止該公司利用內部的潛力——尤其是處理器。 毋庸置疑，這也適用於為 Mac 開發的應用程序，由於開發人員打算採用的優化缺乏，這些應用程序有時難以充分發揮作用。

轉向自己的定制硬件意味著蘋果現在可以控制硬件和軟件——這應該使公司處於更好的位置，可以從他們的機器中提供更多的東西。 蘋果公司在這方面大放異彩的一個很好的例子是其 iPhone 和 iPad，它們由公司自己的芯片驅動，並在其上運行操作系統。

Mac電腦計算的未來前景

隨著蘋果掌握了整個垂直領域——硬件和軟件——幾乎沒有什麼事情可以違背蘋果的意願。 因為，由於 SoC 不依賴第三方，Apple 不受硬件限制，無法利用其全部功能在 Mac 上實現某些特性或功能。 因此，他們可以根據自己的要求自由使用硬件，並且實際上可以充分利用硬件。

我們可以立即看到這種實現的最大應用之一是新 Mac 能夠運行原生 iPhone 和 iPad 應用程序，這在早期的英特爾驅動的機器上是不可能的。 而且由於這些應用程序現在是通用的，因此很少或根本不涉及源代碼翻譯。

此外，根據 Apple 在活動期間展示的內容，轉向定制 M1 芯片還將使廣大用戶（從編碼人員到創意專業人士）能夠從他們的 Mac 中獲得最佳體驗。 蘋果表示，全新的 13 英寸 MacBook Pro 採用 M1 芯片，在 Xcode 中構建代碼的速度可以提高 2.8 倍。 在 Unity Editor 中設計複雜的遊戲場景，速度提高 3.5 倍； 在 Create ML 中執行 ML 任務的速度提高了 11 倍； 在 Final Cut Pro X 中將復雜的 3D 字幕渲染速度提高 5.9 倍，並在 DaVinci Resolve 中播放 8K ProRes 視頻而不會丟幀。 同樣，在新款 MacBook Air 中，Apple 支持在 Final Cut Pro 中播放和編輯 4K ProRes 視頻，這對於沒有風扇的機器來說聽起來要求太高了。 但是，如果我們按照蘋果公司對 M1 芯片的說法，這種說法肯定不能立即被忽視。

談到過渡的弊端，現在說切換到定制 SoC 會出現什麼問題或障礙還為時過早。 除了與舊應用程序的兼容性問題，或者在過渡階段早期可能施加的某些限制（可能會從用戶手中控制），或者一些瑣碎的缺點，優點似乎超過缺點 - 至少目前。

搭載 Apple M1 的 Mac

到目前為止，我們推出了三款新 Mac：Mac mini、MacBook Air 和 MacBook Pro，運行全新的基於 ARM 的 M1 芯片，而 iMac、iMac Pro 和 Mac Pro 仍在等待過渡。 Mac mini 的起價為 699 美元（84,900 盧比），而 MacBook Air 和 MacBook Pro（13 英寸）的起價分別為 999 美元（92,900 盧比）和 1299 美元（1,22,900 盧比）。

根據這些數字所表明的（如果它們轉化為整體性能和效率的提高），我們可以預期蘋果的台式機將在未來幾個月或幾年內切換到 M1，因為蘋果已經表示希望在接下來的兩年內，將其所有 Mac 從英特爾轉換為自己的處理器。