Apple M1 Chip vs. Intel x86-prosessorer: Hva er forskjellen?

22. juni^nd, 2020 markerte en veldig viktig milepæl for Apple med kunngjøringen om en helt ny serie tilpassede stasjonære og mobile CPUer merket som "Apple Silicon". Fram til det tidspunktet, og til og med i skrivende stund, har Apple inngått et samarbeid med Intel for å levere CPUer til sine bærbare og stasjonære produkter som MacBook Pro og Mac Pro. Med kunngjøringen om denne nye serien med tilpasset silisium, planlegger Apple å gå over fra CPUene som Intel leverer til fordel for prosessorer som det tar sikte på å utvikle og produsere uavhengig.

Apple har allerede utviklet og produsert sine egne mikroprosessorer for sine iPhones med enorm suksess, og det er ingen overraskelse at de nå ønsker å forsterke den anerkjennelsen ved å målrette markedet for mobile og stasjonære CPUer. Dette trekket er ytterligere begrunnet med Intels fullstendige mangel på innovasjon og fremgang i det siste, ikke bare i stasjonære CPU-oppstillinger, men også i CPU-markedet for bærbare datamaskiner der parametere som effektivitet hersker øverst. Intel har hatt veldokumenterte problemer med det målrettede overgangen til produksjonsprosessen på 10 nm, så de er fortsatt fast på 14 nm for de fleste av produktene sine for øyeblikket. Dette gjør overgangen fra Intel til Apples eget Silicon desto viktigere for et selskap med et rykte som Apples.

Apple Silicon

Vi har allerede dekket det grunnleggende om Apple Silicon og hva det betyr for Intel i denne artikkelen, men i dagens innholdsbit har vi en mengde ny informasjon om Apple Silicon, inkludert det første produktet som Apple offisielt har produsert under Apple Silicon-merkevaren. Apple Silicon er i utgangspunktet ment å være en serie prosessorer som Apple har full kontroll over, det være seg innen design, produksjon, produksjon, ytelse, optimalisering, eller hva har du? Apple har som mål å forbedre brukeropplevelsen og ytelsen til sine bærbare og stasjonære produkter eksponentielt med denne serien av CPUer, ettersom disse produktene har stagnert noe på grunn av mangelen på betydelige ytelsesgevinster fra Intels side.

Apple Silicon tar også en helt annen tilnærming til produksjonen av prosessorene selv sammenlignet med Intel. I motsetning til Intels prosessorer som er basert på x86-arkitekturen, baserer Apple sine egendefinerte CPUer på ARM-arkitekturen, som kommer med sin egen rekke fordeler og ulemper som utforsket senere i artikkelen. Ved å kombinere ARM-arkitekturen med Apples 5nm-produksjonsprosess, har Apple som mål å produsere tilpassede mikroprosessorer som overgår Intels tilbud, ikke bare når det gjelder ytelse, men også i effektivitet, noe som er en stor bekymring for bærbare produkter som MacBook-serien.

Apple M1 Chip

Apples første produkt under merkevaren Apple Silicon kom 10. november^th, 2020 kalt Apple M1. Dette er en tilpasset brikke som er utviklet av Apple basert på ARM-arkitekturen og produsert på 5nm prosessnoden. Apple M1 lover bransjeledende ytelse, kraftige funksjoner og utrolig effektivitet til brukere av bærbare datamaskiner og stasjonære datamaskiner som utnytter kraften til denne brikken. Som et system på en chip (SoC) kombinerer M1 en rekke kraftige teknologier til en enkelt chip i en virkelig interessant og innovativ design som ennå ikke har blitt sett før fra verken Intel eller AMD. For ikke å nevne, M1 er den første PC-brikken som ble bygd ved hjelp av prosessnoden på 5 nm.

Apple har gjort en rekke dristige påstander angående den forventede ytelsen og effektiviteten til Apple M1-brikken. I følge Apple har M1 verdens raskeste CPU-kjerne i silisium med lav effekt, verdens beste ytelse per watt, verdens raskeste integrerte grafikk på en personlig datamaskin, banebrytende maskinlæringsytelse med Apple Neural Engine. Apple hevder at M1 leverer det største spranget noensinne for Mac.

Produkter

I skrivende stund har Apple gitt ut M1-brikken på 3 av sine vanlige forbrukerprodukter. Apple Mac Mini, MacBook Air og MacBook Pro 13 ”tilbyr nå en konfigurasjon med Apple M1-brikken i stedet for Intels x86 CPU-tilbud som var utbredt i disse produktene før. Faktisk fjerner Apple ikke de Intel-baserte MacBooks og Mac-produktene brått, snarere er disse produktene ment å eksistere i samme serie med hverandre i minst to år. Apple har planlagt en overgangsperiode for produktlinjene som for tiden forventes å vare rundt 2 år. Ved slutten av denne overgangsperioden skal alle Apple-enheter drives av Apple Silicon-prosessorer i stedet for Intels x86-prosessorer.

Apple M1-utstyrt Mac Mini starter på $ 699, MacBook Air starter på $ 999, og MacBook Pro starter fra $ 1299.

Kjernearkitektur og design

Inntil nå trengte et Mac- eller MacBook-produkt flere sjetonger for å levere alle funksjonene. Flere komponenter som CPU, minne, GPU, I / O og sikkerhetskomponenter måtte samles inne i produktet og kobles til hverandre for å gi maksimal ytelse som produktet hevdet. Apple M1-brikken er et enkelt system-on-a-chip (SoC) som kombinerer en rekke hovedkomponenter i en enkelt liten pakke og gir et høyt integrasjonsnivå som er viktig for økt effektivitet og ytelse. M1-brikken har hele 16 milliarder transistorer, som er det høyeste antallet transistorer Apple noensinne har satt i en enkelt brikke.

M1 er kjernen, en 8-kjerners CPU som er designet for å maksimere både ytelse og effektivitet. Av denne grunn har den fire kjerner med høy ytelse og fire kjerner med høy effektivitet som gjør at M1-brikken kan bytte ytelse for effektivitet når det er nødvendig. Apple hevder at den høytytende kjernen er verdens raskeste CPU-kjerne når det gjelder silisium med lav effekt, så flertrådede arbeidsbelastninger bør være en lek for disse kjernene. Kjernene med høy effektivitet bruker en tidel av kraften til de raskere kjernene, mens de fremdeles opprettholder en ytelseslinje. Disse kjernene kjører lette oppgaver og bakgrunnsapplikasjoner mens kjernene med høy effekt takler de mest krevende arbeidsbelastningene.

I et overraskende trekk har Apple også integrert GPUen inne i M1-brikken, noe som ytterligere gir vekt på Apples påstand om at M1 er et komplett "System on a Chip". Den integrerte GPUen til M1 tar sikte på å finne en balanse mellom ytelse og effektivitet, noe som er viktig i mobile produkter som MacBook. GPU er også sammensatt av 8 kjerner og er i stand til å utføre nesten 25.000 tråder om gangen ifølge Apple. Apple hevder også at dette er den mest avanserte grafikkprosessoren de noen gang har bygget.

M1 har også en 16-Core Neural Engine innebygd i kjernedesignet på prosessoren. Neural Engine er tilsynelatende i stand til å utføre en massiv 11 billioner operasjoner per sekund, noe som kan være til stor hjelp i maskinlæringsapplikasjoner og AI. Denne nevrale motoren, kombinert med den utmerkede integrerte GPUen til M1, gjør den til en utmerket redigerings- og gjengiverkandidat i apper som Final Cut Pro. Den nye Neural Engine har opptil 15 ganger raskere maskinlæringsytelse enn tidligere Mac-produkter.

Apple har også gått foran og forenet systemminnet med resten av chipkomponentene i M1. RAM på Mac Mini eller MacBook vil nå bli integrert direkte i selve brikken, så den har en direkte kobling til CPU og andre komponenter inne i SoC. UMA hevder å forene minnet med høy båndbredde og lav latens i et enkelt basseng i en tilpasset pakke, slik at alle komponentene i SoC kan få tilgang til de samme dataene uten å kopiere det mellom flere bassenger av minne. Integrert RAM har en stor ulempe, ettersom RAM ikke nå kan oppgraderes eller byttes av brukeren.

Forbedringer over x86 Intel-prosessorer

Apples beslutning om å gå over fra Intel og mot sin egen ARM-baserte serie med CPUer har hovedsakelig blitt diktert av tre hovedfaktorer.

Effektivitet

Basert på den aldrende 14nm prosessen, er Intel-prosessorer i de nåværende MacBooks og Mac-produktene svært ineffektive, noe som fører til problemer med høy effekt og termisk struping, spesielt på bærbare datamaskiner. Disse problemene har hemmet den potensielle ytelsen til MacBook- og Mac-produktene, og Apple var absolutt ikke fornøyd med Intels mangel på innovasjon her.

Med introduksjonen av M1-brikken hevder Apple en hel del 3 ganger høyere ytelse per watt sammenlignet med siste generasjons CPUer. Dette gjør at SoC i MacBooks kan kjøre kjøligere og trekke mye mindre strøm sammenlignet med Intels x86-baserte CPUer. Fjernelsen av eventuelle termiske begrensninger gjør at M1-brikken kan nå sitt maksimale ytelsespotensial selv uten aktiv kjøling, noe som ses i Mac Mini og MacBook Air.

Enda mer imponerende enn det er den nå kraftig forbedrede batterilevetiden til de nye M1-baserte MacBooks. Apple hevder opptil 17 timer med trådløs surfing og 20 timer med filmavspilling i 13 ”MacBook Pro. Dette er latterlige tall som ser ut til å være nøyaktige så langt den første testen går. Denne fantastiske batterilevetiden er et direkte resultat av den forbedrede effektiviteten til Apple M1 Chip.

Hastighet

M1 Chip er ikke bare en mester når det gjelder effektivitet, men også i rå ytelse. Den tettsittende strukturen til SoC kombinert med utformingen av kjerner med høy ytelse og høy effektivitet gir opptil 2x raskere CPU-ytelse sammenlignet med forrige generasjons Intel-ekvivalent. Enda mer imponerende er det faktum at den bare bruker 25% av kraften som PC-brikken brukte i samme scenario. Dette taler volumer om ytelsen og effektiviteten til M1-brikken ikke bare i dag, men også i fremtiden.

Apple har også hevdet at den integrerte GPUen inne i M1 leverer betydelig høyere grafikkytelse enn den aller siste PC-bærbarbrikken for opptil 2x grafikkhastigheten. Ikke bare slår den eller matcher den PC-motparten, men den gjør det også mens den bare bruker 33% av kraften som PC-brikken brukte i samme scenario. Med 2,6 teraflops gjennomstrømning hevder Apple at M1 har verdens raskeste integrerte grafikk i en personlig datamaskin. Effektivitet og ytelse som dette, kombinert med det omfattende optimaliseringsarbeidet som Apple er kjent for, kan gjøre M1 og fremtidige Apple Silicon-produkter ekstremt vanskelig å konkurrere mot om PC-konkurrentene.

Ifølge Apple leverer M1 opptil 3,5 ganger raskere CPU-ytelse, opptil 6 ganger raskere GPU-ytelse og opptil 15 ganger raskere maskinlæring, som samtidig gir batterilevetid opptil 2x lenger enn forrige generasjon. Mac-maskiner.

Optimalisering

Apple er et selskap som liker å ta kontroll over alle aspekter av produksjonsprosessen når det gjelder deres egne produkter. Siden Apple allerede har sitt eget operativsystem, vil produsere tilpassede CPUer og andre komponenter skreddersydd for det operativsystemet, gjøre det mulig for Apple å optimalisere opplevelsen til sluttbrukeren enormt. Apple kan finjustere ytelsen til M1-brikken for å matche kravene og forventningene til operativsystemet og appene, mens operativsystemet vil ha mye lettere tid å snakke med M1-brikken og dens forskjellige komponenter. Dette vil tillate et mye høyere nivå av granularitet og kontroll som kan føre til en mye bedre opplevelse enn det som tidligere var mulig med Intel-prosessorer.

I tillegg til det er macOS Big Sur konstruert for å dra full nytte av all kapasiteten og kraften til M1-brikken, da Apple hevder at det er deres kraftigste programvare som noensinne har kjørt på deres mest avanserte maskinvare ennå. M1 og Big Sur lover ikke bare lynrask ytelse og funksjoner som Instant Wake, men gir også et høyt sikkerhetsnivå for enheten ved å låse alt inn i Apple-økosystemet.

Å ta kontroll over hele produksjons- og utviklingsprosessen har gjort det mulig for Apple å introdusere en rekke tilpassede teknologier i Apple M1-brikken, inkludert:

• Apples siste bildesignalprosessor (ISP) for høyere kvalitet på video med bedre støyreduksjon, større dynamisk område og forbedret automatisk hvitbalanse.
• Den siste Secure Enclave for klassens beste sikkerhet.
• En høyytelses lagringskontroller med AES-krypteringsmaskinvare for raskere og sikrere SSD-ytelse.
• Laveffektive, svært effektive mediekoder og dekoder motorer for god ytelse og forlenget batterilevetid.
• En Apple-designet Thunderbolt-kontroller med støtte for USB 4, overføringshastigheter på opptil 40 Gbps og kompatibilitet med flere eksterne enheter enn noensinne.

Disse egendefinerte teknologiene legger til en lovende liste over tilpassede funksjoner som Apple bygger inn i Apple Silicon-prosessorer.

Overgang

Apples umiddelbare plan etter denne kunngjøringen er å gjøre denne overgangen så smidig og problemfri som mulig både for utviklerne og sluttbrukerne. Med dette i bakhodet har Apple valgt muligheten til å holde Mac-ene basert på Intel-prosessorer fremdeles i markedet, samtidig som de introduserer nye Mac-er basert på Apple Silicon. Denne sameksistensen vil vise seg å være en pådriver for den sømløse overgangen som Apple har planlagt. Ved utgangen av dette året kan vi forvente at Mac-maskiner basert på Apple Silicon vil komme på markedet, mens de Intel-baserte Mac-ene også vil dele markedsrommet foreløpig. Full overgang vil ta omtrent to år hvis alt går etter planen.

Apple har tatt passende skritt i prosessen med å portere sine eksisterende applikasjoner til det nye økosystemet drevet av det nye silisiumet. Med macOS Big Sur har Apple gitt utviklerne XCode 12, som har innebygde verktøy som innfødte kompilatorer, redaktører og feilsøkingsverktøy. Apple hevder at ved bruk av denne suiten vil de fleste utviklere kunne portere applikasjonene sine til Apple Silicon-baserte Mac-maskiner i løpet av få dager. Apple har også lansert Universal 2-applikasjonsbinarier som lar utviklere lage en enkelt app som vil være kompatibel med både de nyere Apple Silicon-baserte Mac-ene og de eldre Intel-baserte Mac-ene. Med overgangsteknologien til Rosetta 2 vil brukere kunne bruke de eksisterende appene som ikke er oppdatert. Disse programmene vil tillate overgangen fra Intel til Apples egne CPUer så sømløs som mulig.

Framtid

Mens ingen kan si sikkert hva fremtiden vil ha for Apple Silicon-produkter, ser det ut til at ting går i riktig retning hvis starten er noe å gå etter. Apple har etablert et ekstremt sterkt fotfeste i CPU-rommet med M1, og selv om det kanskje ikke er en direkte rival til de kraftigste stasjonære CPU-ene ennå, er ytelsen og effektiviteten den tilbyr akkurat nå uten sidestykke i dagens bærbare produkter. Dette, kombinert med den omfattende optimaliseringen som Apple er i stand til, gjør M1 til et sterkt valg for potensielle kjøpere i skrivende stund.

Imidlertid er hele dette Apple Silicon-økosystemet fortsatt i sin barndom og går gjennom en overgangsperiode. Potensielle kjøpere vil kanskje ta et skritt tilbake og analysere situasjonen litt før de tar en beslutning. Apples første forsøk på sitt eget tilpassede silisium har gitt oss eksponensielle forbedringer i ytelse, effektivitet og batterilevetid sammenlignet med siste generasjons Intel-kolleger, så det er trygt å anta at fremtidige iterasjoner av M1 eller andre Apple Silicon-produkter kan gi jevn større hopp, og kanskje til og med til en lavere pris. For ikke å nevne at hele overgangssystemet fortsatt må strykes perfekt, ettersom brukere har rapportert om noen få tidlige feil med forskjellige profesjonelle applikasjoner og forbrukerapplikasjoner. Som profesjonell bør du absolutt unngå å velge denne nye teknologien i det minste de neste to årene til hele overgangen er fullført.

Apple planlegger tilsynelatende allerede å kunngjøre M1X Chip, som er en forbedret versjon av Apple M1 med høy kjerne for 16-tommers MacBook Pro. Flere CPUer med høyere kjernetall forventes å bli kunngjort senere for Desktop iMacs og Mac Pros, så det kommer til å bli ganske overfylt i oppstillingen ganske raskt. Derfor er det en god idé å vente på den første bølgen av Apple Silicon-produkter og vente på mer modne CPU-utgivelser senere på linjen, som passer perfekt til dine behov.

Avsluttende ord

Apple har absolutt kommet inn på desktop-CPU-markedet på en veldig sterk måte, og bringer sin enorme tekniske erfaring fra iPhones til ARM-baserte Apple Silicon-produkter. Disse CPUene lover å levere massive forbedringer i løpet av den siste generasjonen av Mac-produkter, ikke bare i ytelse, men også i effektivitet for å maksimere funksjoner som batterilevetid. Ved å bruke en helt tilpasset design ser det ut til at Apple har gjort akkurat det med M1, den første forbrukerbrikken som ble gitt ut under Apple Silicon-merkevaren.

M1 er en tilpasset SoC utviklet og produsert av Apple som kombinerer CPU, GPU, minne og nevrale motor i en liten pakke for å forenkle kommunikasjonen og redusere ventetiden mellom de forskjellige komponentene. SoC-designen basert på 5nm-prosessen gir enorme forbedringer i effektivitet og ytelse på grunn av flere medvirkende faktorer sammenlignet med Intel-kolleger.

Apple har kartlagt en to-års overgangsperiode for alle Mac-produktene sine for å gå helt fra Intel-prosessorer til egne Apple Silicon-prosessorer. Mens Apple i den perioden har som mål å støtte både Intel-versjonen og Apple-versjonene av Mac-ene og MacBook-ene samtidig, skal den utvidede støtte- og optimaliseringsperioden for Apple Silicon-baserte Mac-maskiner være lengre. Apple har også gjort en fantastisk jobb med appoptimalisering, ikke bare for utviklere, men også for generelle forbrukere med programmer som Rosetta 2.

Det er likevel viktig å merke seg at hele overgangen fortsatt er i sine tidlige faser. Det er fortsatt mange kinks å stryke ut i hele denne prosessen, og å hoppe på de første få Apple Silicon-baserte prosessorer er rett og slett som å sette deg opp for "kjøpers anger". Derfor, i det minste for fagpersoner som bruker Apple-maskinene sine for arbeid, er det tilrådelig å vente på mer modne Apple-prosessorer med høyere kjernetall og forbedrede produksjonsprosesser før du gjør skiftet. Apple Silicon-programmet er kommet for å bli og ser ut til å være veien å gå for alle Apple-produkter per nå.