Apple M1 и его перспективы для будущего вычислений на Mac от Apple

В июне этого года Apple объявила о своем плане перейти на собственные чипы Apple silicon для линейки Mac, отказавшись от Intel, своего поставщика SoC для Mac с 2006 года. Переход, по словам гиганта из Купертино, займет два года и создаст общую архитектуру, которая позволит разработчикам приложений лучше писать и оптимизировать приложения для всей экосистемы. Выполнив свое обещание, несколько месяцев спустя, вчера, на мероприятии ‘ One More Thing ‘, компания представила свою последнюю линейку Mac, работающую на чипах Apple silicon (M1). Вот более детальный взгляд на все основные детали о пользовательском ARM-чипе M1 от Apple и о том, что это значит для вычислений на Mac в ближайшие годы.

Путь Apple к пользовательским SoC

Чтобы дать вам некоторый контекст о способности Apple разрабатывать пользовательские SoC, у технологического гиганта на данный момент есть шесть серий под его брендом. К ним относятся:

i. Серия A: для iPhone, iPad и (некоторых) моделей iPod
ii. Серия S: используется в Apple Watch
iii. Серия T: отвечает за управление SMC и TouchID, по сути, это чип безопасности для компьютеров Mac
iv. Серия W: чип для подключения, используется в AirPods и Apple Watch
v. Серия H: используется в аудиопродуктах (AirPods и Powerbeats)
vi. Серия U: чип с поддержкой ультраширокополосной связи, найденный на новых iPhone и Apple Watch

Серия M является последней, добавленной к семейству SiP (системы в упаковке) Apple, при этом M1 является первым SoC в линейке для некоторых компьютеров Mac. До сих пор буква ‘ M ‘ использовалась Apple для обозначения своих сопроцессоров движения, используемых для сбора данных с интегрированных датчиков на iPhone и iPad.

Спецификации и детали Apple M1

Apple M1 — это первый ARM-основанный SoC (система на упаковке), разработанный Apple. Он построен на 5-нм техпроцессе от TSMC и в настоящее время используется в Mac mini, MacBook Air и MacBook Pro (13 дюймов). Для контекста, последний процессор Apple для iPhone, A14, также построен на 5-нм техпроцессе от TSMC. Apple утверждает, что M1 — это первый коммерческий компьютерный чип, построенный с использованием 5-нм процесса, и говорит, что он содержит потрясающие 16 миллиардов транзисторов.

До сих пор Mac и ПК использовали множество чипов для различных потребностей в обработке и подключении, таких как CPU, I/O, безопасность, память и многое другое. Однако с M1 Apple стремится изменить эту практику с помощью более компактного и универсального подхода, который объединяет все элементы вместе, чтобы предложить более эффективный и мощный пакет. Делая это, компания стремится упростить системе использование всех различных ресурсов, необходимых для различных операций, из единого пула внутри упаковки. И, в свою очередь, предложить сбалансированную производительность из машины (на которой он установлен) с улучшенной эффективностью.

Также на TechPP

M1 снова сводит Macs с ума… и “Стиву бы это понравилось”Читать далее

CPU, GPU и нейронный движок

Говоря о самой архитектуре, M1 включает четыре производительных ядра и четыре высокоэффективных ядра, которые теоретически должны обеспечивать сбалансированную производительность на компьютерах. В дополнение к CPU, GPU на M1 также имеет некоторые многообещающие характеристики. Он оснащен восемью ядрами, которые, по словам Apple, обещают обеспечить 2,6 терафлопс пропускной способности.

Apple придерживалась нейронного движка на мобильной стороне, чтобы предложить все ресурсы обработки для производительности машинного обучения (ML). С M1 она поднимает планку и предлагает 16-ядерную архитектуру, которая, по ее словам, обеспечивает 11 триллионов операций в секунду, что позволяет быстрее обрабатывать задачи, такие как обработка изображений, распознавание голоса и видеоанализ.

Защищенная область и ISP

Помимо трех основных сущностей, M1 также включает защищенную область для защиты пользовательских данных и обработки всех операций безопасности. И с этим он также включает процессор сигналов изображения (ISP), который обеспечивает высококачественное видео с лучшим динамическим диапазоном и балансом белого.

Значение спецификаций и деталей Apple M1

Что ж, по крайней мере на данный момент, пока новые Mac не выйдут, нам придется полагаться на утверждения Apple, представленные на живом мероприятии.

Вот что технологический гигант сказал на основе всей вычислительной мощности, поддерживающей процессор: “ M1 обеспечивает до 3,5x более быструю производительность CPU, до 6x более быструю производительность GPU и до 15x более быструю производительность машинного обучения, при этом обеспечивая срок службы батареи до 2x дольше, чем у Mac предыдущего поколения. ”

График производительности к мощности, который компания использовала для вывода — до 2x более быстрая производительность CPU, с пиковой производительностью при всего лишь 25% мощности — кажется неопределенным из-за отсутствия масштабной ссылки. Но, как уже упоминалось, это, конечно, всего лишь утверждения, выдвинутые Apple, поэтому нам нужно воспринимать их с долей скептицизма. Поскольку здесь нет четких различий в том, с какими устройствами/чипсетами компания сравнивала M1, чтобы получить эти цифры, нам нужно подождать и увидеть, как процессор будет работать в повседневных операциях. И только тогда мы сможем узнать, оправдывают ли эти утверждения теорию и цифры, которые утверждает Apple.

M1 + Big Sur = улучшенная производительность и эффективность?

Следующее обновление операционной системы Apple для Mac, macOS Big Sur, было представлено на WWDC 2020 ранее в этом году. И хотя другие операционные системы, объявленные на мероприятии — iOS, iPadOS, watchOS, были выпущены для общественности, macOS Big Sur была отложена на более поздний релиз. В ретроспективе это кажется преднамеренным шагом со стороны Apple, так как они, похоже, пытались выиграть время и хотели, чтобы их новое оборудование Mac стало первыми устройствами, работающими на Big Sur.

По словам Apple, macOS Big Sur разработана для использования всех вычислительных возможностей Apple M1, чтобы обеспечить улучшение общей производительности, наряду с улучшенной продолжительностью работы от батареи. Кроме изменений и улучшений производительности, совершенно новый SoC также открывает двери для еще более широкого набора приложений, чем раньше. Он позволяет пользователям запускать приложения iPhone и iPad нативно на своих компьютерах Mac, при этом существующие приложения, которые не были обновлены до Universal, должны будут использовать технологию Rosetta 2 от Apple. Для непосвященных, Rosetta — это бинарный переводчик (исходный код –> набор инструкций), который позволяет разработчикам приложений запускать старые приложения на новом оборудовании, пока они не будут обновлены. И последняя версия для этого, Rosetta 2, включена в macOS Big Sur для перевода приложений, написанных для Mac на базе Intel, чтобы они работали на новом ARM-основанном чипе M1 в переходный период.

Почему переход на пользовательский процессор?

Что ж, это не первый раз, когда Apple отказывается от производителя кремния для своих компьютеров Mac. В 2005 году компания отказалась от IBM (с ее PowerPC G5) в пользу Intel x86 ради лучшей производительности. PowerPC был создан альянсом AIM, созданным Apple, IBM и Motorola в 1991 году. Но поскольку он не соответствовал требованиям Apple, компания решила отказаться от него и перейти на Intel. После этого компания использовала процессоры Intel в своих компьютерах Mac все эти годы — до июня, когда она объявила о своем плане перейти на собственный пользовательский кремний.

Одной из главных причин перехода на пользовательский ARM-основанный SoC, похоже, является укрепление контроля над оборудованием. Хотя Apple может вносить все изменения в свою операционную систему, чтобы извлечь больше из оборудования на своих машинах, все же есть определенные элементы, которые мешают компании использовать потенциал внутренних компонентов — особенно процессора. Не нужно говорить, что это также отражается на приложениях, которые разрабатываются для Mac, которые иногда испытывают трудности с полной реализацией из-за отсутствия оптимизации, которую разработчики намереваются использовать.

Переход на собственное оборудование означает, что Apple теперь контролирует как аппаратное, так и программное обеспечение — что должно поставить компанию в более выгодное положение для извлечения большего из своих машин. Хороший пример того, где Apple преуспевает в этом отношении, — это iPhone и iPad, которые работают на собственном кремнии компании и имеют свои операционные системы, работающие поверх.

Будущие перспективы вычислений для компьютеров Mac

С Apple, контролирующей всю вертикаль — аппаратное и программное обеспечение — очень мало вещей могут пойти против воли Apple. Поскольку нет зависимости от третьей стороны для SoC, Apple не ограничена никакими ограничениями оборудования, которые мешают ей использовать все свои возможности для реализации определенных функций или функциональности на Mac. Таким образом, они могут свободно использовать оборудование в соответствии со своими требованиями и, на самом деле, извлекать из него максимум.

Одним из самых больших применений этой реализации, которое мы можем увидеть сразу, является возможность новых Mac запускать нативные приложения iPhone и iPad, что ранее было невозможно с машинами на базе Intel. И поскольку эти приложения теперь являются универсальными, вовлечено очень мало или вообще нет перевода исходного кода.

Более того, исходя из того, что Apple представила на мероприятии, переход на пользовательский чип M1 также позволит широкому кругу пользователей (от программистов до творческих профессионалов) получить лучший опыт от своих Mac. Чтобы пройтись по некоторым цифрам, Apple утверждает, что совершенно новый 13-дюймовый MacBook Pro, работающий на чипе M1, может компилировать код в Xcode до 2,8x быстрее; разрабатывать сложные игровые сцены в Unity Editor до 3,5x быстрее; выполнять задачи ML в Create ML до 11x быстрее; рендерить сложный 3D-заголовок в Final Cut Pro X до 5,9x быстрее и воспроизводить 8K ProRes видео в DaVinci Resolve без потери кадров. Аналогично, с новым MacBook Air Apple добавляет поддержку воспроизведения и редактирования 4K ProRes видео в Final Cut Pro, что звучит слишком требовательно для машины без вентиляторов. Но если верить утверждениям Apple о чипе M1, такие утверждения определенно не могут быть проигнорированы сразу.

Говоря о недостатках перехода, что ж, пока рано говорить о том, какие проблемы или препятствия могут возникнуть из-за перехода на пользовательский SoC. Помимо проблем совместимости со старыми приложениями или определенных ограничений, которые могут быть наложены на ранних этапах переходного периода, что может забрать контроль у пользователей, или некоторых тривиальных недостатков здесь и там, преимущества, похоже, перевешивают недостатки — по крайней мере, на данный момент.

Macs на базе Apple M1

На данный момент у нас есть три новых Mac: Mac mini, MacBook Air и MacBook Pro, работающие на совершенно новом ARM-основанном чипе M1, в то время как iMac, iMac Pro и Mac Pro все еще ждут перехода. Mac mini начинается с $699 (Rs 84,900), в то время как MacBook Air и MacBook Pro (13 дюймов) стоят $999 (Rs 92,900) и $1299 (Rs 1,22,900) соответственно.

Основываясь на том, что показывают цифры (и если они переводятся в улучшение общей производительности и эффективности), мы можем ожидать, что настольные компьютеры Apple будут переходить на M1 в ближайшие месяцы или, возможно, годы, поскольку Apple уже заявила, что ожидает перейти все свои Mac с Intel на свои собственные процессоры в течение следующих двух лет.