Apple m1 тактовая частота процессора

Такой ли быстрый чип Apple M1, как нам говорят?

10 ноября, представляя M1, старший вице-президент Apple по технологиям аппаратного обеспечения Джони Сруджи назвал Firestorm, “силовые” ядра в M1, самыми быстрыми в мире – но уже с 5 ноября это не соответствовало действительности. Ядра в вышедших на рынок за пять дней до объявления M1 процессоров AMD Ryzen 5000 с микроархитектурой Zen3 — быстрее. У Apple не хватило времени внести в уже утвержденный ролик изменения или это умышленная ложь? Сверхъестественные успехи M1 подозрительны, с этим чипом давно пора разобраться.

Apple нас обманула, но это оказалось неважно

Похоже, изменения в видео виртуальной презентации “Еще кое-что” не внесли умышленно, AMD Ryzen 5000 с микроархитектурой Zen3 были представлены еще 8 октября, а в Apple о том, что эти чипы из себя представляют, не могли не узнать еще раньше. Но мы не будем слишком суровы к руководству Apple: они считают, что лишние технические подробности и прочая заумь публике не очень интересна – и они не так уж и не правы.

У AMD Ryzen 5000 и M1, мягко говоря, разные весовые категории. Про Ryzen известно всё, а вот про M1 – немногое, лишь то, что по мнению руководства Apple, не помешает зрителям услышать главное. Из-за этого Apple обвиняют в обмане, доказать её невиновность, не опускаясь до пошлых деталей и технических подробностей, невозможно.

Сравнение AMD Ryzen 5000 и Apple M1

AMD Ryzen все же чип больше для мощных и игровых компьютеров

Требования по теплоотводу у 12-ядерного AMD Ryzen 5 5600X, самого маломощного и дешевого из AMD Ryzen 5000 – 65 Вт. То есть разработчикам компьютера, в котором предполагается использовать этот чип, следует парировать это количество тепла, иначе будут проблемы. Для M1 этот параметр официально не сообщается. Во всех M1 Mac’ах с отводом тепла все в порядке, а другим компаниям Apple свои чипы не продаёт.

Выяснить количество рассеиваемого M1 тепла при соответствующей квалификации нетрудно, и все это уже измерено. В центральном процессоре системы-на-кристалле M1 8 ядер, из них четыре “силовых” ядра Firestorm и четыре энергосберегающих ядра Icestorm. Тактовую частоту M1 Apple тоже не сообщает – по более чем уважительным причинам. Во-первых, у силовых и экономичных ядер тактовые частоты разные; во-вторых, в зависимости от нагрузки, нагрева и других обстоятельств личной жизни процессора, они меняются в широких пределах.

Частоты Firestorm – от 0,6 до 3,204 ГГц, частоты Icestorm – от 0,6 до 2,064 ГГц. При максимальных для них частотах четыре ядра Firestorm рассеивают, все вместе, до 13,8 Вт, а четыре ядра Icestorm – до 1,3 Вт. Будем считать, что требования M1 по теплоотводу – 13,8 + 1,3 Вт, то есть, 15,1 Вт. На самом деле даже ниже.

Структура чипа Apple M1 под микроскопом

Чип, от которого требуется отводить 65 Вт тепла, уместен в рабочей станции или в мощном настольном компьютере. 15 Вт – это система-на-кристалле для легкого и не слишком мощного ноутбука, возможно, даже без вентилятора. При этом M1 в некоторых тестах уступает AMD Ryzen, в некоторых – наоборот. Пожалуй, такому поражению Apple нужно завидовать.

Как Intel и AMD ответят Apple?

О том, что M1 – первая серийная компьютерная система-на-чипе от Apple, и следующие за ней будут мощнее, нетрудно догадаться. Intel и AMD (особенно AMD, у Intel сейчас не лучшие времена) сделают все возможное, чтобы свести преимущества Apple в области их жизненно важных интересов – тоже очевидно. Но похоже, что шансов на это у них немного. У Apple другая бизнес-модель и другая, более перспективная архитектура процессоров (собственная RISC-архитектура, использующая систему команд ARM). Apple разрабатывает чипы не для продажи, в точности зная, для чего они будут использованы.

И из-за этого, кроме центральных и графических процессоров и других более или менее универсальных элементов, Apple может безнаказанно размещать на кристалле чипа то, что обычно размещают вне его. Преимущества очевидны: расстояния между блоками почти нулевые, скорость обмена данными недостижимо высока, конструкция устройств с такими чипами проще и надёжнее.

Кто мешает AMD поступить также? AMD и Intel продают чипы самым разным клиентам, заранее предсказать потребности всех клиентов невозможно, и это – фатально. Это “другая бизнес-модель”.

Что такое RISC

RISC – это архитектура процессора, в которой используются короткие и очень быстрые (потому что простые) инструкции, одинакового размера. Из-за RISC пришлось придумать имя и для традиционной архитектуры, её назвали CISC. RISC – архитектура с набором уменьшенных (Reduced) команд, CISC – с набор сложных (Complex) команд. Как это всегда и бывает, в спорах истина так и не родилась. Между тем, за исключением главного своего недостатка (её непохожести на код в других архитектурах и почти полной её нечитаемости), во всем остальном RISC не имела себе равных.

RISC была настоящим хитом своего времени

Но с конца 80-х и до наших дней самая распространенная в мире архитектура – x86 – внешне полный CISC, а внутри, на микроуровне, это RISC. Если бы в отделении Intel в Хайфе в середине нулевых не придумали и не разработали этот гибрид, x86, скорее всего, уже не было бы. Кстати, в том отделении в то самое время работал Джони Сруджи, он родом из Хайфа. Имел ли он отношение к проекту Intel Core – неизвестно.

Предлагаем подписаться на наш канал в «Яндекс.Дзен». Там вы сможете найти эксклюзивные материалы, которых нет на сайте.

Почему Apple M1 такой быстрый?

В Apple Silicon производительность существенно ускоряется из-за большего числа декодеров (преобразующих команды в микрокод) и из-за большего размера буфера переупорядочения. В лучших ядрах от Intel и AMD декодеров не больше четырех. Одновременно в микрокод расщепляются четыре инструкции x86. А этих декодеров и не может быть больше – в x86 длина инструкции (команды) – от 1 до 15 байт. Найти в потоке команд следующие четыре, причем безошибочно – невозможно, ошибки даже при четырех случаются одна за другой. В Apple Silicon все команды одного размера.

Если в этом возникнет потребность, в Apple Silicon число декодеров и размер буфера переупорядочения можно увеличивать почти без предела, в x86 этой возможности нет. Главный конкурент Apple уже не Intel и не AMD. Теперь это Microsoft и Qualcomm, разрабатывающие системы-на-кристалле SQ для Surface Pro X с ARM-процессорами (RISC) внутри.

Источник

Всё, что важно знать про чипсет Apple M1: из чего состоит, на что способен, чего не умеет

Первым продуктом, который Apple показала на презентации 10 ноября 2020 года, оказался не полноценный гаджет, но его часть — главная часть. Речь про чип M1, который становится первым в линейке Silicon — на нее компания планирует перевести все свои Mac в ближайшее время. Пора познакомиться с ним поближе.

Предисловие

Впервые про перевод Mac на чипы собственного производства Apple рассказала на WWDC 2020 в начале июня. Компьютеры компании используют решения Intel с 2006 года — переход на них был фантастическим скачком для производителя, но сегодня мы фактически переживаем следующий.

M1 — куда более важный шаг для Apple, потому что именно она целиком и полностью контролирует его производство, а также дальнейшее использование вместе с фирменным программным обеспечением. Для разработчиков же она приготовила массу способов для комфортного «конвертирования» софта.

M1 разработан с учетом 5-нанометрового технологического процесса и использует 16 миллиардов транзисторов. Он создан специально для компьютеров Apple, для которых критически важны минимальные габариты и энергоэффективность — как они смогут показать себя на более серьезных машинах, еще предстоит увидеть.

Структура M1

Конечно, очень здорово, что Apple — одна из немногих компаний, у которой есть возможность создавать не только железо, но и софт. Поэтому заслуга в скорости работы M1, в том числе, лежит на плечах операционной системы macOS 11 Big Sur, которая заточена под работу со всеми компонентами, входящими в его комплект.

Центральный процессор

Основой чипа M1 стал 8-ядерный процессор, изготовленный по 5-нм технологическому процессу, — самый производительный из тех, которые когда-либо делала Apple. Он состоит из четырех быстрых и такого же количества эффективных ядер, которые распределяют нагрузку между собой, чтобы добиться максимальной скорости и рекордной автономности.

На фоне других чипов с низким потреблением энергии ядра, производительности центрального процессора M1 отличаются максимальной скоростью работы. Они предназначены для взаимодействия со сложным программным обеспечением: программирования в Xcode, музыкальной обработки в Logic Pro, монтажа в Final Cut. Энергоэффективные ядра в это же время потребляют до десяти раз меньше энергии, но справляются с повседневными задачами. В их число может входить взаимодействие с мессенджерами и клиентами электронной почты, менеджерами задач и заметочниками, простыми мультимедийными приложениями.

Сравнительные тесты производительности Mac mini с M1 и Mac mini с 4‑ядерным процессором Intel Core i3 3,6 ГГц:

Сравнительные тесты производительности MacBook Air с M1 и MacBook Air с 4‑ядерным процессором Intel Core i7 1,2 ГГц:

Сравнительные тесты производительности MacBook Pro с M1 и MacBook Pro 13 дюймов с 4‑ядерным процессором Intel Core i7 1,7 ГГц:

По данным Apple, чтобы утверждать о максимальной производительности быстрых ядер, она сравнивала MacBook Pro 13″ с чипом M1 и 16 ГБ оперативной памяти с ноутбуками, укомплектованными наиболее производительными процессорами, которые были доступны в продаже на момент тестирования. В Apple ссылаются на то, что проводили измерение пиковой однопоточной производительности рабочих нагрузок с использованием стандартных тестов производительности, платных приложений и приложений с открытым исходным кодом. Все это звучит прекрасно, но не указывает на правдивость заявлений конкретно.

Кстати, в Geekbench 5 уже появились первые тесты нового MacBook Air под управлением чипа M1 — его производительность впечатляет:

В одноядерном тесте MacBook Air на M1 оказался быстрее других ноутбуков.

Графический процессор

Отдельного внимания заслуживает и графический процессор, который является частью M1. В компьютерах Apple, которые уже представлены сегодня, он может быть либо 7-ядерным (базовый MacBook Air), либо 8-ядерным (MacBook Air с накопителем 512 ГБ, MacBook Pro 13″ и Mac mini). Представители компании утверждают, что это — самое быстрое решение, использующееся в ноутбуках сегодня. Конечно, под этими словами они подразумевают интегрированные графические решения, а не дискретные. С подобным уточнением, которое в компании принято писать мелким шрифтом, в реалистичность информации хочется верить.

Сравнительные тесты графической производительности Mac mini с M1 и Mac mini с 4‑ядерным процессором Intel Core i3 3,6 ГГц и графическим процессором Intel Iris UHD Graphics 630:

Сравнительные тесты графической производительности MacBook Air с M1 и MacBook Air с 4‑ядерным процессором Intel Core i7 1,2 ГГц и графическим процессором Intel Iris Plus Graphics:

Сравнительные тесты графической производительности MacBook Pro с M1 и MacBook Pro 13 дюймов с 4‑ядерным процессором Intel Core i7 1,7 ГГц и графическим процессором Intel Iris Plus Graphics 645:

По заверениям Apple, графический процессор M1 способен обеспечивать плавное воспроизведение 8K-видео, он гарантирует просмотр нескольких потоков 4K-видео без потери качества. Его достаточно для создания сложных композиций в Unity — все ядра работают именно на то, чтобы обеспечить скорость работы графики.

Система Neural Engine

Нельзя не отметить и систему Neural Engine, которая входит в состав M1, — она отвечает за взаимодействие с нейронными сетями. Сегодня можно с уверенностью заявить, что она заслуживает отдельного внимания, ведь софт активно обзаводится возможностями, которые связаны с искусственным интеллектом. В системе Neural Engine нового поколения используется 16 выделенных ядер, которые обеспечивают выполнение до 11 триллионов операций в секунду. Благодаря этому, к примеру, в приложении djay Pro Al можно в реальном времени разделить музыкальную композицию на дорожки с вокалом и инструментами.

Контроллер машинного обучения устроен таким образом, чтобы максимально правильно разделить нагрузку между центральным и графическим процессорами, а также другими системами, чтобы добиться максимальной производительности. В Neural Engine также входят два ускорителя машинного обучения для умножения матриц.

Кстати, несмотря на то, что в новых MacBook Air и MacBook Pro 13″ используются точно такие же камеры для видеосвязи, сегодня в Apple утверждают, что они должны работать куда лучше. За это, в том числе, отмечает система Neural Engine, которая заметно лучше обрабатывает поток изображения.

Оперативная память

Да, далеко не все понимают, что оперативная память, которой на данном этапе может быть до 16 ГБ, также входит в состав чипа Apple M1. Для чего это нужно? Все просто: чтобы сократить до минимума любые задержки при обращении — центральный и графический процессоры получают мгновенный доступ к ней. Это здорово.

Нельзя не отметить и специальный контроллер, который предназначен для работы с твердотельными накопителями. В Apple обещают до двух раз более быструю работу с SSD. Конечно, в этом еще предстоит убедиться, но уже сегодня понятно, что это должно обеспечить ощутимый прирост в скорости работы.

Сопроцессор Secure Enclave

Он предназначен для аппаратного обеспечения безопасности критически важных функций, в число которых, в том числе, входят сканер отпечатков пальцев Touch ID и работа Apple Pay в целом. Важно также отметить, что за счет чипа M1 эти возможности должны начать работать еще быстрее, чем раньше.

Ранее Apple была вынуждена использовать для этого отдельный чип. Речь про T1 и T2, который отвечал за доступ к особенно важным защищенным данным, сенсору отпечатков пальцев и так далее. M1 развязывает компании руки, и в дальнейшем от нее стоит ждать новых свершений на данном поприще.

Выделенный AES‑модуль

Он нужен для аппаратной защиты и обеспечения безопасности ключей шифрования. С помощью него получится обеспечить максимально эффективную работу хранилища зашифрованных данных и общую защиту информации. Судя по всему, это, в том числе, касается и работы «Связки ключей».

Конечно, как и раньше можно не беспокоиться про загрузку программного обеспечения из App Store от проверенных разработчиков. Более того, если компьютер будет украден, получится защитить свои данные от злоумышленников с помощью блокировки активации даже в этом случае.

Особенности M1

Несмотря на то, что новый чип кажется максимально интересным практически во всех отношениях, вопросы к нему все равно остаются. M1 — первая фирменная система Apple, предназначенная для компьютеров. Несмотря на удачный опыт компании в этом плане в мобильном сегменте, избежать этого было крайне сложно.

🖥 Подключение одного монитора. Mac mini, MacBook Air и MacBook Pro 13″ — все новые компьютеры, сердцем которых стал M1, комплектуются парой портов Thunderbolt/USB 4. Пока сложно сказать почему, но к ним можно подключить только один монитор — да, это может быть 6K-решение, но все же.

Кто-то может парировать утверждением тем, что к Mac mini, согласно утверждениям Apple, можно подключись сразу два монитора. Это правда, но для одного из них придется использовать порт HDMI — он ограничен разрешением 4K. Почему нельзя использовать для данной задачи второй Thunderbolt/USB 4 — вопрос.

💾 Ограничения в объеме памяти. Оперативная память в M1 встроена — ее максимальный объем может достигать 16 ГБ, а стандартный находится на уровне 8 ГБ. Странно, что ни одно из представленных сегодня решений не может комплектоваться увеличенным хотя бы до 32 ГБ объемом ОЗУ.

Это же касается накопителей. Да, в M1 есть отдельный контроллер для работы с твердотельными дисками, но, судя по всему, он не тянет больше 2 ТБ. В MacBook Pro на базе Intel может быть и 4 ТБ в хранилище — быть может, старшие модели пока просто не успели обновить, но опасения остаются.

💽 Программное обеспечение. Важно, в том числе, напомнить и о том, что в основе чипа M1 лежит архитектура ARM. Это говорит о том, что привычный софт не будет работать на нем нативно. Да, его в итоге адаптируют, но определенные нюансы в этом процессе наблюдаться будут точно.

Более того, под большим вопросом до сих пор находится судьба Boot Camp — установки операционной системы Windows в отдельный раздел Mac. На данный момент никаких заявлений по этому поводу нет ни от Apple, ни от Microsoft. На старте с этим точно возникнут проблемы — в этом можно не сомневаться.

🎥 Внешние графические системы. Сложно сказать, что это действительно имеет значение для массового пользователя. Тем не менее, важно также отметить, что для компьютеров Apple на базе чипа M1 на данный момент не заявлена поддержка внешних графических систем, которые подключаются через Thunderbolt.

Пока нельзя сказать, Apple ограничила эту возможность программно, чтобы продвигать M1 в качестве решения с действительно мощной графикой, или она закрыта на аппаратном уровне. В любом случае, если вы пользуетесь чем-то вроде Blackmagic eGPU, то с новыми Mac она может не заработать даже спустя время.

Послесловие

Можно не сомневаться в том, что M1 — лишь первый чип из линейки Apple Silicon. Он разработал для портативных систем, и хочется верить, что серьезные компьютеры компании получат еще более «злое» решение с существенным скачком в производительности не только на каждый Вт, но и в целом.

Есть даже мысль, что буква «M» в названии расшифровывается как «Mobile» — чип для мобильных компьютеров. Быть может, следующим в линейке станет система D1, где «D» — «Desktop». Тем не менее, пока это — лишь мысль, которая появилась в рамках рассуждений на тему M1 во время записи тематического подкаста.

Источник