Apple M1 e suas perspectivas para o futuro da computação no Mac da Apple

Em junho deste ano, a Apple anunciou seu plano de transição de sua linha de Macs para o silício da Apple — abandonando a Intel, seu fornecedor de SoC para Macs desde 2006. Uma transição que levaria dois anos, segundo o gigante de Cupertino, e estabelecerá uma arquitetura comum que capacitará ainda mais os desenvolvedores de aplicativos a escrever e otimizar melhor os aplicativos para todo o ecossistema. Comprometendo-se com sua promessa, alguns meses depois, ontem, no evento ‘ One More Thing ‘, a empresa revelou sua mais recente linha de Macs alimentada pelo silício da Apple (M1). Aqui está uma visão mais detalhada sobre todos os detalhes essenciais sobre o chip M1 personalizado da Apple, baseado em ARM, e o que isso significa para a computação nos Macs nos próximos anos.

Caminho da Apple para SoCs personalizados

Para lhe dar um pouco de contexto sobre a habilidade da Apple em projetar SoCs personalizados, o gigante da tecnologia tem um total de seis séries até agora. Estas incluem:

i. Série A: para iPhone, iPad e (certos) modelos de iPod
ii. Série S: usada no Apple Watch
iii. Série T: responsável por gerenciar SMC e TouchID, basicamente um chip de segurança para computadores Mac
iv. Série W: chip de conectividade, usado em AirPods e Apple Watch
v. Série H: especificamente usada em produtos de áudio (AirPods e Powerbeats)
vi. Série U: chip capaz de ultrabanda larga encontrado no novo iPhone e Apple Watch

A série M é a mais recente a adicionar à família de SiP (sistemas em um pacote) da Apple, com o M1 sendo o primeiro SoC na linha para alguns de seus computadores Mac. Até agora, a letra ‘ M ‘ foi designada pela Apple para seus coprocessadores de movimento usados para coletar dados de sensores integrados em iPhones e iPads.

Especificações e detalhes do Apple M1

O Apple M1 é o primeiro SoC (sistema em um pacote) baseado em ARM projetado pela Apple. Ele é construído no nó de 5nm da TSMC e atualmente alimenta o Mac mini, MacBook Air e o MacBook Pro (13″). Para lhe dar um contexto, o mais recente processador da Apple para o iPhone, o A14, também é construído no nó de 5nm da TSMC. A Apple afirma que o M1 é o primeiro chip de computador comercial construído usando o processo de 5nm e diz que possui impressionantes 16 bilhões de transistores.

Até agora, Macs e PCs têm empacotado uma infinidade de chips para diferentes necessidades de processamento e conectividade, como CPU, I/O, segurança, memória e mais. No entanto, com o M1, a Apple pretende mudar essa prática com uma abordagem mais compacta e tudo-em-um que integra todos os elementos juntos para oferecer um pacote mais eficiente e poderoso. Ao fazer isso, a empresa visa facilitar para o sistema utilizar todos os diversos recursos necessários para diferentes operações a partir de um único pool dentro do pacote. E, por sua vez, oferecer um desempenho bem equilibrado da máquina (em que está instalado) com eficiência aprimorada.

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CPU, GPU e Neural Engine

Falando sobre a arquitetura em si, o M1 incorpora quatro núcleos de desempenho e quatro núcleos de alta eficiência, que em teoria, afirmam oferecer um desempenho equilibrado nos computadores. Além da CPU, a GPU no M1 também possui algumas especificações promissoras. Ela vem com oito núcleos que prometem entregar 2,6 teraflops de throughput, de acordo com a Apple.

A Apple tem se mantido com o Neural Engine no lado móvel das coisas para oferecer todos os recursos de processamento para desempenho de aprendizado de máquina (ML). Com o M1, está elevando as coisas a um novo patamar e oferecendo uma arquitetura de 16 núcleos que afirma oferecer 11 trilhões de operações por segundo, o que possibilita um processamento mais rápido em tarefas como processamento de imagem, reconhecimento de voz e análise de vídeo.

Secure Enclave e ISP

Além das três entidades principais, o M1 também incorpora o enclave seguro para proteger os dados do usuário e lidar com todas as operações de segurança. E com isso, também apresenta um processador de sinal de imagem (ISP), que permite vídeo de alta qualidade com melhor faixa dinâmica e balanço de branco.

Significado das especificações e detalhes do Apple M1

Bem, pelo menos por enquanto, até que os novos Macs anunciados estejam disponíveis, temos que nos ater às afirmações da Apple, apresentadas no evento ao vivo.

Aqui está o que o gigante da tecnologia tinha a dizer com base em todo o poder de processamento que apoia o processador: “ O M1 oferece até 3,5x mais desempenho de CPU, até 6x mais desempenho de GPU e até 15x mais desempenho em aprendizado de máquina, tudo isso enquanto permite uma vida útil da bateria até 2x mais longa do que os Macs da geração anterior. ”

O gráfico de desempenho em relação ao consumo de energia que a empresa usou para tirar a conclusão — até 2x mais desempenho de CPU, com desempenho máximo com apenas 25% da energia — parece vago devido à falta de escala de referência. Mas, como já mencionado, estas são, é claro, apenas afirmações apresentadas pela Apple, então precisamos tomá-las com cautela. Pois, como não há distinções claras feitas aqui sobre quais dispositivos/chipsets a empresa comparou o M1 para extrair esses números, teremos que esperar e ver como o processador se comporta nas operações do dia a dia. E é somente então que saberemos se essas afirmações se sustentam na teoria e justificam os números que a Apple afirma.

M1 + Big Sur = desempenho e eficiência melhorados?

A próxima atualização do sistema operacional da Apple para o Mac, o macOS Big Sur, foi revelada na WWDC 2020 no início deste ano. E enquanto outros sistemas operacionais anunciados no evento — iOS, iPadOS, watchOS, foram lançados ao público, o macOS Big Sur foi adiado para um lançamento posterior. Em retrospecto, isso parece uma manobra deliberada da Apple, pois parece que eles estavam ganhando tempo e queriam que seu mais recente hardware Mac fosse os primeiros dispositivos a rodar o Big Sur.

De acordo com a Apple, o macOS Big Sur é projetado para aproveitar todas as capacidades de processamento do Apple M1 para oferecer uma melhoria no desempenho geral, juntamente com uma vida útil da bateria aprimorada. Além das mudanças e melhorias de desempenho, o novo SoC também abre portas para uma coleção ainda mais ampla de aplicativos do que antes. Ele permite que os usuários executem aplicativos de iPhone e iPad nativamente em seus computadores Mac, com aplicativos existentes que não foram atualizados para Universal tendo que recorrer à tecnologia Rosetta 2 da Apple. Para os não iniciados, Rosetta é um tradutor binário (código-fonte –> conjunto de instruções) que permite que os desenvolvedores de aplicativos executem aplicativos antigos em hardware mais novo até que sejam atualizados. E a versão mais recente para isso, Rosetta 2, é o que está incluído no macOS Big Sur para traduzir aplicativos escritos para Macs baseados em Intel para rodar no novo chip M1 baseado em ARM durante a fase de transição.

Por que mudar para um processador personalizado?

Bem, esta não é a primeira vez que a Apple está abandonando um fabricante de silício para seus computadores Mac. Em 2005, a empresa se afastou da IBM (com seu PowerPC G5) para a Intel x86 em favor de um melhor desempenho. O PowerPC foi criado pela aliança AIM criada pela Apple, IBM e Motorola em 1991. Mas como ele carecia de velocidades e não atendeu às exigências da Apple, a empresa decidiu deixá-lo de lado e se juntar à Intel. Depois disso, a empresa tem usado os processadores da Intel em seus computadores Mac todos esses anos — até junho, quando anunciou seu plano de transição para seu próprio silício personalizado.

Uma das maiores razões por trás da mudança para um SoC baseado em ARM personalizado parece ser o fortalecimento do controle sobre o hardware. Enquanto a Apple pode fazer todas as modificações em seu sistema operacional para obter mais do hardware em suas máquinas, ainda existem certos elementos que impedem a empresa de utilizar o potencial dos componentes internos — especialmente o processador. Não é preciso dizer que isso também se traduz nos aplicativos que são desenvolvidos para os Macs, que às vezes lutam para entregar seu máximo devido à falta de otimização que os desenvolvedores pretendem empregar.

Mover-se para seu próprio hardware personalizado significa que a Apple agora tem controle tanto do hardware quanto do software — algo que deve colocar a empresa em uma posição melhor para oferecer mais de suas máquinas. Um bom exemplo de onde a Apple brilha nesse aspecto é com seu iPhone e iPad, que são alimentados pelo silício da empresa e têm seus sistemas operacionais rodando por cima.

Perspectivas futuras da computação para computadores Mac

Com a Apple assumindo o controle de toda a vertical — hardware e software — há muito poucas coisas que podem ir contra a vontade da Apple. Pois, como não há dependência de um terceiro para o SoC, a Apple não está restrita a limitações de hardware que a impeçam de aproveitar ao máximo suas capacidades para implementar certos recursos ou funcionalidades nos Macs. Assim, eles estão livres para usar o hardware conforme suas necessidades e, de fato, obter o máximo dele.

Uma das maiores aplicações dessa implementação que podemos ver imediatamente é a capacidade dos novos Macs de executar aplicativos nativos de iPhone e iPad, o que não era possível anteriormente com máquinas alimentadas por Intel. E como esses aplicativos agora são Universais, há muito pouca ou nenhuma tradução de código-fonte envolvida.

Além disso, com base no que a Apple apresentou durante o evento, a mudança para um chip M1 personalizado também permitirá que uma ampla gama de usuários (de programadores a profissionais criativos) obtenham a melhor experiência de seus Macs. Para passar por alguns números, a Apple afirma que o novo MacBook Pro de 13 polegadas, alimentado pelo chip M1, pode compilar código no Xcode até 2,8x mais rápido; projetar cenas de jogos intrincadas no Unity Editor até 3,5x mais rápido; realizar tarefas de ML no Create ML até 11x mais rápido; renderizar um título 3D complexo no Final Cut Pro X até 5,9x mais rápido, e reproduzir vídeo 8K ProRes no DaVinci Resolve sem perder nenhum quadro. Da mesma forma, com o novo MacBook Air, a Apple traz suporte para reprodução e edição de vídeo 4K ProRes no Final Cut Pro, o que parece muito exigente em uma máquina sem ventoinhas. Mas, se formos pela afirmação da Apple para o chip M1, tais afirmações certamente não podem ser ignoradas imediatamente.

Falando sobre as desvantagens da transição, bem, é muito cedo para dizer quais problemas ou obstáculos podem surgir devido à mudança para o SoC personalizado. Além de problemas de compatibilidade com aplicativos mais antigos, ou certas limitações que poderiam ser impostas logo no início da fase de transição, que poderiam tirar o controle das mãos dos usuários, ou algumas pequenas falhas aqui e ali, as vantagens parecem superar as desvantagens — pelo menos por enquanto.

Macs alimentados pelo Apple M1

Até agora, temos três novos Macs: Mac mini, MacBook Air e MacBook Pro rodando o novo chip M1 baseado em ARM, com o iMac, iMac Pro e Mac Pro ainda aguardando a transição. O Mac mini começa em $699 (Rs 84,900), enquanto o MacBook Air e o MacBook Pro (13″) custam $999 (Rs 92,900) e $1299 (Rs 1,22,900), respectivamente.

Com base no que os números sugerem (e se eles se traduzirem em uma melhoria no desempenho e eficiência geral), podemos esperar que os desktops da Apple façam a transição para o M1 nos próximos meses ou talvez anos, uma vez que a Apple já declarou que espera transitar todos os seus Macs da Intel para seus próprios processadores nos próximos dois anos.