Présentation et compatibilité du processeur Apple M1

Chaque événement Apple attire beaucoup d'attention, mais le lancement des MacBook Air, MacBook Pro et Mac Mini 2020 concernait plus que de nouvelles fonctionnalités et un design industriel élégant. Cette année, la grande nouveauté se cache au plus profond du châssis en aluminium anodisé des nouveaux MacBook, sous la forme du système Apple M1 sur puce (SoC), qui remplace les processeurs Intel des MacBook 13 pouces et du Mac Mini.

Pourquoi la transition vers les processeurs Apple est-elle si importante ? Après tout, Apple conçoit ses processeurs pour smartphones depuis 2010, et ce n'est pas la première fois qu'il adopte une nouvelle architecture CPU. Apple a traversé un certain nombre d'architectures différentes, des processeurs Motorola à l'époque de Wozniak, aux puces PowerPC dans les années 90, en passant par les processeurs Intel x86 en 2005. Maintenant, la société passe à un processeur ARM de sa propre conception. En revanche, la plate-forme PC Windows est restée fidèle aux processeurs x86 depuis le lancement du premier PC IBM en 1981.

Aujourd'hui, nous examinerons de plus près la nouvelle puce M1 d'Apple, ses implications pour les ingénieurs logiciels, les concepteurs, les consommateurs et l'industrie dans son ensemble. Nous ne vous fournirons pas d'examens détaillés des performances ni ne testerons la compatibilité des suites logicielles et des outils individuels, des logiciels hérités, des SDK, etc., par souci de brièveté. Étant donné que vous pouvez facilement trouver des références et des critiques sur des sites de matériel réputés, nous nous concentrerons sur la vue d'ensemble et répondrons à certaines préoccupations exprimées par les concepteurs et les développeurs intéressés par l'achat des nouveaux MacBook M1 d'Apple.

Qu'est-ce qui différencie le processeur Apple M1 ?

Qu'est-ce qui différencie le processeur Apple M1 ? L'Apple M1 diffère des processeurs Intel utilisés dans les MacBook précédents à bien des égards :

• Le M1 est un processeur ARM, pas un processeur x86.
• Il intègre plus de composants qu'un processeur Intel.
• L'Apple M1 intègre également de la RAM dans le même boîtier.
• Il dispose de la traduction binaire dynamique Rosetta 2 qui lui permet d'exécuter un logiciel x86.
• La puce dispose de huit cœurs de processeur, en plus du GPU intégré.
• Il est fabriqué selon le procédé 5 nanomètres et compte 16 milliards de transistors.

Pour l'utilisateur moyen, la plupart de ces spécifications ne signifieront pas grand-chose, mais les utilisateurs expérimentés doivent en prendre note : l'Apple M1 basé sur ARM est censé exécuter un logiciel x86 hérité à l'aide de Rosetta, ce qui pourrait avoir des effets néfastes sur les performances lors de l'exécution d'applications x86. Heureusement, en raison de sa vitesse, le M1 surpassera toujours les anciennes puces Intel dans la plupart des scénarios, même avec les anciennes applications x86. En outre, il faut s'attendre à certains problèmes de démarrage, car des outils et des applications exotiques peuvent ne pas être prêts à l'emploi ou entraîner une baisse des performances. Néanmoins, ces problèmes seront résolus et la plupart des utilisateurs n'auront pas à s'en soucier.

Par exemple, les utilisateurs de Docker ne savaient pas si leurs images x86-64 fonctionneraient correctement ou non. Pour le moment, ils sont confrontés à de sérieux problèmes et Docker ne fonctionne pas correctement. Bien qu'Adobe s'efforce d'optimiser ses produits pour le M1, les concepteurs qui s'appuient sur des plug-ins tiers pour les produits Adobe rencontrent des problèmes de compatibilité.

Il faut s'y attendre sur le nouveau matériel, car les développeurs ont besoin de temps pour rattraper leur retard afin d'assurer la compatibilité et de porter leur logiciel pour le nouveau matériel. Cela peut prendre un certain temps.

Conçu par Apple, commercialisé par Apple

Apple a profité de l'événement pour affirmer que le M1 est le cœur de processeur le plus rapide du marché, mais les passionnés de matériel n'ont pas tardé à souligner que certaines de ses performances étaient vagues et difficiles à confirmer. Nous n'allons pas mettre à l'épreuve toutes les revendications marketing d'Apple, car des critiques indépendants l'ont déjà fait et les critiques sont extrêmement positives. Le M1 n'est pas le processeur le plus rapide de la planète, mais il semble être le processeur le plus rapide pour les ordinateurs portables ultraportables.

Examinons de plus près le design de l'Apple M1 et expliquons ce qui le rend ingénieux et comment il pourrait avoir un impact profond sur l'industrie.

Conception et fonctionnalités Apple M1

La puce Apple M1 comprend quatre gros cœurs de processeur Firestorm pour les scénarios de charge élevée, soutenus par quatre cœurs de processeur Icestorm plus petits conçus pour l'efficacité. Si cela vous semble familier, vous avez probablement rencontré des téléphones Android avec une disposition de processeur ARM similaire. ARM appelle cette disposition ARM big.LITTLE et elle existe depuis 2014. Le processeur utilise l'ensemble d'extensions AArch64 ou ARM64 de l'architecture ARM.

De même, vous êtes probablement également habitué aux GPU intégrés, car ils sont utilisés dans les puces Intel et AMD depuis des années. Le GPU utilisé dans l'Apple M1 a huit cœurs et prend juste un peu plus d'espace sur la puce que les huit cœurs du processeur. Apple affirme que le GPU peut fournir 2,6 TFLOPS. Pour mettre cela en perspective, la GeForce GTX 1050Ti de Nvidia de 2016 gère 2,1 TFLOPS. Il s'agit d'une carte graphique de bureau avec 3,3 milliards de transistors qui consomme jusqu'à 75 W de puissance, battue par des graphiques intégrés sur un MacBook Air refroidi passivement.

Le seul inconvénient est qu'il n'y a pas de support eGPU et que vous ne pouvez pas obtenir de graphiques discrets. Apple n'a pas non plus proposé de GPU discrets en option sur les MacBook 13 pouces équipés de processeurs Intel. Si vous avez besoin d'une Radeon Pro sur votre nouveau MacBook, vous devrez toujours vous procurer un MacBook Pro 16 pouces.

Le M1 intègre également de la RAM dans le package SoC, tout comme les derniers processeurs de la série A de la société utilisés dans les iPhones et iPads. C'est une première pour les processeurs qui ne sont pas conçus pour les appareils de consommation de contenu comme les téléphones.

Auparavant, les MacBook comportaient une mémoire DDR4 soudée sur la carte mère. Cette nouvelle approche permet à Apple d'utiliser une nouvelle architecture de mémoire unifiée. L'Apple M1 utilise une mémoire LP-DDR4X fonctionnant à 3733 MHz. Cela permet à la fois au CPU et au GPU d'y accéder à grande vitesse, mais ce haut degré d'intégration a un prix.

L'inconvénient est que la puce M1 sera disponible avec seulement 8 Go et 16 Go de RAM, du moins pour le moment. S'en tenir à 8 Go ou 16 Go de RAM sur le MacBook Air ou le Mac Mini ne devrait pas être un problème pour la plupart des utilisateurs, mais de nombreux passionnés de MacBook Pro ne seront pas ravis par la perspective d'acheter une machine de 16 Go qui ne peut pas être mise à niveau.

Certes, nous sommes habitués aux ordinateurs portables avec de la RAM soudée, mais c'est différent. Avec la RAM soudée, les fabricants peuvent actualiser leur gamme de produits en remplaçant les puces RAM par des puces de plus grande capacité, par exemple en utilisant deux puces RAM de 16 Go au lieu de deux unités de 8 Go. Cette approche ne devrait nécessiter aucune modification de la carte mère ou d'autres composants. Cependant, avec la RAM intégrée au SoC, cela nécessiterait de doubler la capacité de mémoire dans le boîtier de la puce, c'est-à-dire une puce M1 révisée. Par conséquent, il est peu probable qu'Apple ajoute une option de 32 Go de RAM dans sa mise à jour mi-2021, car il devra très probablement attendre un nouveau processeur de la série M, ce qui pourrait prendre de 12 à 18 mois.

En plus du CPU, du GPU et de la RAM, l'Apple M1 comprend également un moteur neuronal à 16 cœurs, un nouveau processeur de signal d'image (ISP), Secure Enclave, l'optimisation matérielle Rosetta, la prise en charge du matériel de cryptage AES, ainsi qu'un encodage dédié. et décoder les moteurs pour le contenu audio et vidéo. Selon les premières critiques, ce dernier lui permet de dépasser les Mac basés sur x86 par une marge significative.

Le M1 dispose d'une gamme standard d'options d'E/S avec un contrôleur Thunderbolt capable de prendre en charge l'USB 4. Cependant, il n'y a pas de prise en charge de la mise en réseau 10 Gbit prête à l'emploi (si vous en avez besoin), et les nouveaux MacBook n'ont que deux types USB- Ports C/Thunderbolt. Bien entendu, le Mac Mini de bureau dispose de quelques ports supplémentaires par rapport aux MacBook.

Problèmes de compatibilité et de virtualisation Apple M1

Puisque nous discutons de nouveau matériel, nous ne pouvons pas porter de jugement définitif à ce stade précoce, même si les choses se présentent plutôt bien. Certaines applications devront être optimisées pour le nouveau processeur afin d'assurer la prise en charge des processeurs M1 et leur permettre d'utiliser tout son potentiel de performances. Heureusement, l'Apple M1 est si rapide que certaines applications x86 exécutées sur Rosetta 2 fonctionneront toujours plus rapidement que sur les anciennes puces x86. Grâce au matériel optimisé par Rosetta, les nouveaux Mac ont suffisamment de performances pour supporter la pénalité de performances x86 à ARM et sortir en tête.

Il est essentiel de faire la distinction entre les logiciels qui ne sont pas optimisés pour l'Apple M1 et les logiciels qui ne peuvent actuellement pas fonctionner sur Rosetta 2 . Le manque d'optimisation entraînera une dégradation des performances, tandis que le manque de compatibilité entraînera des projets irréalisables et beaucoup de frustration.

La virtualisation est une autre source de problèmes. Nous avons déjà mentionné les problèmes soulevés par la communauté Docker, et il est facile de voir pourquoi les images x86 pourraient s'avérer problématiques à ce stade précoce. Malheureusement, de nombreuses informations sur la prise en charge de la virtualisation sur le processeur M1 ne sont toujours pas disponibles. Bien qu'Apple ne dise pas grand-chose, VMware et Parallels ont déjà annoncé qu'ils travaillaient sur des mises à jour optimisées pour M1, mais il convient de noter que VMware s'est abstenu de révéler un calendrier pour son déploiement.

Quelle est la gravité de ces problèmes ? Pour le moment, certains outils cruciaux ne fonctionneront pas sur les nouveaux Mac ou ne fonctionneront pas correctement. Ceux-ci incluent Docker, Android Studio et Haskell. La liste des outils qui fonctionneront sur Rosetta 2 mais ne sont pas optimisés pour le M1 est beaucoup plus longue et comprend Atom, RStudio, PHPStorm, R, Flutter, VSCode, Golang, .NET et même PHP. Ils devraient être optimisés pour le silicium Apple dans les semaines et les mois à venir.

Vous pouvez consulter IsAppleSiliconReady.com pour des informations supplémentaires et des mises à jour. Bien sûr, vous pouvez également vérifier vous-même l'état de chaque composant de votre pile.

Les concepteurs ont moins à s'inquiéter, car la plupart des suites logicielles fonctionneront bien, même si certaines ne sont toujours pas optimisées pour le M1. Il y a eu beaucoup de discussions sur les produits Adobe et sur leur compatibilité totale ou non au lancement. Il semble que ce ne sera pas un gros problème, car Adobe devrait déployer des mises à jour au début de 2021 et s'assurer que tout fonctionne correctement. En raison de la popularité du matériel Apple parmi les concepteurs, soyez assurés qu'Adobe et d'autres éditeurs de logiciels feront de leur mieux pour optimiser les logiciels pour la nouvelle architecture.

Les plug-ins tiers pour les produits Adobe sont une préoccupation plus importante, car cela peut prendre un certain temps avant qu'ils ne soient tous mis à jour.

N'oublions pas que la plupart des serveurs utilisent encore des puces x86, bien que les processeurs ARM aient fait des percées dans certaines niches du marché des serveurs. Pendant des années, les Mac ont été la plate-forme incontournable des développeurs de logiciels, car ils leur permettaient de travailler sur un système d'exploitation basé sur UNIX fonctionnant sur du matériel x86. Ils produiraient du code conçu pour s'exécuter sur des serveurs utilisant le même jeu d'instructions et un autre système d'exploitation basé sur UNIX. Avec le M1, cela va changer car les développeurs Apple développeront des logiciels sur du matériel ARM, puis les déploieront sur des serveurs x86.

D'autre part, les nouveaux MacBook peuvent exécuter des applications iOS de manière native, car les Mac et les iPhone partagent désormais la même architecture de processeur. Les utilisateurs peuvent télécharger et installer des applications iOS via l'App Store, bien que l'interface utilisateur puisse ne pas offrir une expérience utilisateur raffinée que nous attendons d'Apple.

Implications pour les utilisateurs du monde réel

Apple a réussi à concevoir un puissant processeur mobile qui donnera un nouveau souffle aux MacBook et Mac Mini. Bien que certains chiffres de performance de la société soient vagues, les critiques confirment que le nouveau processeur bat facilement les produits de la génération précédente basés sur les processeurs Intel. Il dépasse même les processeurs de bureau plus puissants d'Intel et d'AMD dans certains scénarios, tels que la vidéo, grâce à des encodeurs matériels dédiés.

Alors, tout va bien dans l'univers MacBook ? Cela semble bien jusqu'à présent, mais cela dépend en fin de compte de vos priorités et de votre pile.

Durée de vie et efficacité de la batterie améliorées

Le M1 excelle dans de nombreux domaines. Les performances dans la plupart des scénarios sont inégalées et, grâce à une efficacité améliorée, votre prochain MacBook pourrait fonctionner quelques heures de plus sans modification de la capacité de la batterie. L'efficacité n'améliore pas seulement la durée de vie de la batterie. Cela signifie également que le MacBook Air peut offrir de nombreuses performances avec un refroidissement passif. Le MacBook Pro est équipé d'un ventilateur, même s'il ne tournera probablement pas tant que vous ne l'aurez pas soumis à une charge importante. Tout le monde aime les ordinateurs silencieux, et le M1 promet beaucoup de performances sans trop de bruit de ventilateur ni de chaleur.

Il y a une mise en garde qui mérite d'être mentionnée. Les processeurs ARM ont tendance à être plus efficaces que leurs homologues x86 dans les scénarios à faible consommation, mais en raison d'une fuite plus élevée et d'une perte d'efficacité à des horloges de cœur élevées, cet avantage est susceptible de diminuer en cas de forte charge. Les améliorations de la durée de vie de la batterie seront plus élevées si vous passez la plupart de votre temps à naviguer, à modifier des documents ou à écrire du code. Ils ne seront probablement pas aussi impressionnants si vous compilez beaucoup de code ou faites du rendu 3D quotidiennement.

Le MacBook Air, généralement utilisé pour la consommation de contenu et les applications Web, devrait bénéficier davantage que le MacBook Pro, qui est principalement utilisé pour la productivité et les applications à forte charge. Dans les deux cas, cependant, les utilisateurs peuvent s'attendre à une autonomie beaucoup plus longue.

Mais les utilisateurs de MacBook Pro gagneront-ils beaucoup de performances grâce à un refroidissement supérieur, qui permettra au processeur de fonctionner à des vitesses d'horloge élevées sans étranglement thermique ? Ce n'est pas aussi simple qu'avec les puces Intel, qui bénéficient grandement d'horloges plus élevées. Comme nous l'avons noté précédemment, les puces ARM sont différentes et elles perdent de leur efficacité et offrent une amélioration des performances moindre à des horloges plus élevées.

Connectivité et extension

Cela a été une source de controverse après chaque lancement de MacBook Pro ces dernières années, car Apple a tendance à supprimer les ports physiques à chaque nouvelle génération. Avec les nouveaux MacBook, les utilisateurs auront encore moins d'options et ils auront peut-être besoin de plus de dongles et de concentrateurs USB Type-C que jamais auparavant.

La connectivité limitée ne sera pas vraiment un problème pour l'utilisateur moyen de MacBook Air, mais les amateurs de MacBook Pro auront de nouveau de quoi se plaindre. N'oublions pas non plus le manque de réseau 10 Gbit intégré. Cela n'affectera pas la plupart des utilisateurs, mais certains professionnels s'appuient toujours sur des réseaux câblés rapides pour copier rapidement des fichiers vidéo et des bases de données volumineux sur leur réseau local. De plus, certains professionnels de la vidéo signalent des problèmes de compatibilité avec du matériel et des périphériques spécialisés.

Une fois de plus, le MacBook Air semble arriver en tête, car la plupart de sa base d'utilisateurs ne manquera pas de choses comme la mise en réseau 10 Gbit. Si vous commencez à voir une tendance ici, vous n'êtes pas seul.

Évolutivité et personnalisation

Enfin, voici quelque chose dans lequel l'Apple M1 n'excelle pas. Nous avons déjà décrit le problème avec la RAM intégrée par opposition aux modules de RAM soudés. L'intégration de la RAM sur le processeur a ses avantages car elle simplifie la fourniture d'énergie, réduit l'encombrement de la carte mère et débloque plus de performances. Pourtant, il y a un prix élevé à payer pour cette approche. Il est difficile de voir comment Apple pourrait proposer des options de 32 Go ou 64 Go de si tôt. Si vous avez besoin de beaucoup de RAM, votre seule option pour le moment est de choisir un MacBook Pro avec un processeur Intel.

Est-ce une rupture pour de nombreux utilisateurs ? Probablement pas, car nous parlons d'ordinateurs portables de 13 pouces. Si vous recherchez une station de travail mobile puissante, vous opterez probablement de toute façon pour la version 16 pouces. Donc quel est le problème? Eh bien, à en juger par les performances, les Mac à processeur Intel peuvent être plus lents dans de nombreux scénarios, de sorte que certains utilisateurs devront peut-être sacrifier les performances du processeur pour obtenir un système avec plus de RAM.

Cependant, si vous cherchez à remplacer votre MacBook Air de 5 ans, vous devriez être satisfait avec 16 Go ou peut-être même 8 Go de mémoire. Encore une fois, le client Air n'a pas à faire de compromis comme son homologue Pro.

Implications à long terme pour les utilisateurs Linux et Windows

Pour la première fois depuis près de deux décennies, les utilisateurs de Mac utiliseront des processeurs supérieurs aux puces x86 alimentant les PC Windows. Depuis 2006, les machines Mac et Windows utilisaient les mêmes processeurs, mais Apple dispose désormais de son propre silicium pour soutenir son système d'exploitation. Ce n'est pas seulement une question de prestige ou de fourrage pour les guerres de flammes en ligne - c'est une intégration verticale à un niveau jamais vu dans l'industrie. Apple contrôle désormais son système d'exploitation ainsi que la conception de son processeur. Il s'appuie sur des tiers uniquement pour la fabrication et les composants banalisés tels que le stockage, les écrans, les pavés tactiles, etc.

L'architecture ARM offre plus d'efficacité et évolue mieux que x86. Les puces x86 d'Intel n'apportent plus d'améliorations substantielles des performances à chaque nouvelle génération, même s'il convient de noter qu'AMD fait mieux avec ses processeurs Ryzen. Les puces ARM évoluent plus rapidement et offrent des performances bien supérieures de génération en génération. En moins de dix ans, les puces pour smartphones de la série A d'Apple ont réussi à rattraper les puces pour ordinateurs portables x86 d'Intel, et la série M les a dépassées. Si nous continuons à voir des améliorations de performances similaires avec les futurs processeurs de la série M, Apple sera dans une position très forte pour les années à venir.

Windows reste bloqué sur x86, non seulement parce que Microsoft n'a pas fait beaucoup de progrès avec Windows sur ARM, mais aussi parce qu'il n'y a pas beaucoup de processeurs ARM et de plates-formes matérielles adaptées aux applications de bureau Windows. En fait, Apple a récemment déclaré que c'était "à Microsoft" de faire fonctionner Windows sur le M1. Cependant, certains développeurs intrépides ont déjà réussi à exécuter Windows pour ARM sur du silicium Apple, et les résultats sont bons, car il a surpassé le propre Surface Pro X de Microsoft.

Bien sûr, Apple ne vendra pas ses puces au plus offrant, mais n'oublions pas les autres fabricants de puces ARM tels que Qualcomm et Samsung. Il convient également de noter que Nvidia est en train d'acquérir ARM, ce qui pourrait également bouleverser le marché.

La communauté Hackintosh pourrait finir par être la plus grande perdante de cette transition. À long terme, alors qu'Apple commence à lier son système d'exploitation à son silicium, le Hackintosh pourrait devenir une note de bas de page dans l'histoire de l'informatique. Pour le moment, vous pouvez également oublier d'exécuter Windows via Bootcamp, et Linus Torvalds a récemment exprimé des doutes quant au portage de Linux sur l'Apple M1. Les systèmes d'exploitation basés sur UNIX peuvent fonctionner sur ARM et x86, donc en théorie, cela ne devrait pas être trop difficile, mais il pourrait y avoir des problèmes avec les pilotes, les chargeurs de démarrage, etc.

Dois-je acheter un Mac Apple M1 ?

Oui, à condition que vous fassiez d'abord vos devoirs, car les premiers utilisateurs pourraient rencontrer des problèmes de compatibilité. Au fur et à mesure que les entreprises mettent à jour et optimisent leurs produits pour le processeur M1, la plupart de ces préoccupations disparaîtront.

Si vous pouvez vivre avec 16 Go de RAM et vous assurer que les outils que vous utilisez fonctionneront dès le premier jour, il n'y a aucune raison d'avoir des doutes quant au passage à une nouvelle architecture. Après tout, nous parlons d'un poids lourd de l'industrie avec une part de marché importante. Chaque fournisseur de logiciels s'assurera que ses produits fonctionnent sur le matériel Apple, bien que cela puisse prendre quelques semaines ou quelques mois. Non, vous ne vous sentirez pas comme un bêta-testeur, et non, Apple ne traitera pas les nouveaux Mac comme l'iPad de première génération ou l'Apple Watch de génération zéro.

Bien que le marketing d'Apple ait pu être vague et trop optimiste à certains égards, il est évident que le M1 est un processeur très performant. Bien qu'il ne dépasse peut-être pas certaines puces Intel et AMD dans le segment haut de gamme, le fait que les utilisateurs de Mac puissent obtenir ce niveau de performances dans un MacBook Air à refroidissement passif ou un ordinateur de bureau compact comme le Mac Mini témoigne des prouesses techniques d'Apple.

Les lecteurs aux yeux d'aigle ont peut-être remarqué que j'ai omis le MacBook Pro, et les passionnés de matériel savent probablement pourquoi. La différence entre les MacBook Pro basés sur M1 et les MacBook Air n'est tout simplement plus si grande. Le Pro a une barre tactile, une batterie légèrement plus grande et un meilleur refroidissement. Malheureusement, nous avons déjà mentionné que les puces ARM n'excellent pas autant sur les horloges élevées que leurs homologues x86, donc cet avantage est émoussé en raison de l'architecture. En d'autres termes, le Pro ne sera pas sensiblement plus rapide que l'Air dans la plupart des scénarios. Dans les charges d'éclatement, ils devraient être à égalité.

Apple supprime les ports physiques du MacBook Pro depuis des années, provoquant beaucoup de frustration dans les milieux professionnels. Avec cette génération, ils sont allés un pas plus loin, peut-être même un pas trop loin. Comme l'Air, le MacBook Pro manque de connectivité, d'extension et d'options de RAM souhaitées par les passionnés et les professionnels, mais il n'offre que des performances légèrement meilleures par rapport à l'Air. Cela en fait une vente beaucoup plus difficile que le MacBook Air.

Conclusion : l'Apple M1 est une prouesse d'ingénierie impressionnante qui va bouleverser l'industrie. Non, cela ne tuera pas les ordinateurs portables Windows ou les puces x86 moins chers. Cependant, à ce stade, il semble que cela pourrait très bien finir par nuire au MacBook Pro 13 pouces à moins qu'Apple ne puisse bientôt nous surprendre avec une version plus attrayante. Une variante de 32 Go pourrait faire l'affaire, mais étant donné la RAM intégrée, il est peu probable que nous en verrons une jusqu'à ce qu'Apple dévoile le processeur M2.