Panoramica e compatibilità del processore Apple M1

Ogni evento Apple attira molta attenzione, ma il lancio di MacBook Air, MacBook Pro e Mac Mini 2020 non riguardava solo nuove funzionalità e un elegante design industriale. Quest'anno, la grande novità è nascosta nel profondo dello chassis in alluminio anodizzato dei nuovi MacBook, sotto forma di Apple M1 System on a Chip (SoC), che sta sostituendo i processori Intel nei MacBook da 13 pollici e nel Mac Mini.

Perché il passaggio ai processori Apple è così importante? Dopotutto, Apple progetta i suoi processori per smartphone dal 2010, e questa non è la prima volta che adotta una nuova architettura CPU. Apple ha attraversato una serie di architetture diverse, dalle CPU Motorola ai suoi tempi di Wozniak, ai chip PowerPC negli anni '90, ai processori Intel x86 nel 2005. Ora l'azienda sta passando a un processore basato su ARM di propria progettazione. Al contrario, la piattaforma PC Windows è rimasta fedele ai processori x86 dal lancio del primo PC IBM nel 1981.

Oggi daremo un'occhiata più da vicino al nuovo chip M1 di Apple, alle sue implicazioni per ingegneri del software, designer, consumatori e l'industria nel suo insieme. Non forniremo revisioni dettagliate delle prestazioni né testeremo la compatibilità di singole suite e strumenti software, software legacy, SDK e così via per brevità. Dal momento che puoi trovare facilmente benchmark e recensioni su siti hardware affidabili, ci concentreremo sul quadro generale e affronteremo alcune preoccupazioni espresse da designer e sviluppatori interessati all'acquisto dei nuovi MacBook M1 di Apple.

Cosa rende diverso il processore Apple M1?

Cosa rende diverso il processore Apple M1? L'Apple M1 differisce dai processori Intel utilizzati nei precedenti MacBook per molti aspetti:

• L'M1 è un processore ARM, non un processore x86.
• Integra più componenti di una CPU Intel.
• L'Apple M1 integra anche la RAM nello stesso pacchetto.
• È dotato di traduzione binaria dinamica Rosetta 2 che gli consente di eseguire software x86.
• Il chip vanta otto core CPU, oltre alla GPU integrata.
• È prodotto utilizzando il processo a 5 nanometri e dispone di 16 miliardi di transistor.

Per l'utente medio, la maggior parte di queste specifiche non significa molto, ma gli utenti esperti dovrebbero prendere nota: l'Apple M1 basato su ARM dovrebbe eseguire software x86 legacy utilizzando Rosetta, il che potrebbe causare effetti negativi sulle prestazioni durante l'esecuzione di applicazioni x86. Fortunatamente, grazie alla sua velocità, l'M1 supererà comunque i vecchi chip Intel nella maggior parte degli scenari, anche con app x86 legacy. Inoltre, sono prevedibili alcuni problemi iniziali, poiché strumenti e applicazioni esotici potrebbero non essere esauriti o potrebbero comportare una riduzione delle prestazioni. Tuttavia, questi problemi verranno risolti e la maggior parte degli utenti non deve preoccuparsene.

Ad esempio, gli utenti Docker non erano sicuri se le loro immagini x86-64 avrebbero funzionato correttamente. Per il momento, stanno affrontando seri problemi e Docker non funziona correttamente. Sebbene Adobe stia lavorando per ottimizzare i suoi prodotti per la M1, i progettisti che si affidano a plug-in di terze parti per i prodotti Adobe stanno riscontrando problemi di compatibilità.

Questo è prevedibile sul nuovo hardware, poiché gli sviluppatori hanno bisogno di tempo per recuperare il ritardo per garantire la compatibilità e trasferire il loro software per il nuovo hardware. Potrebbe volerci un po'.

Progettato da Apple, commercializzato da Apple

Apple ha sfruttato l'evento per affermare che l'M1 è il core CPU più veloce sul mercato, ma gli appassionati di hardware si sono affrettati a sottolineare che alcune delle sue affermazioni sulle prestazioni erano vaghe e difficili da confermare. Non metteremo alla prova tutte le affermazioni di marketing di Apple poiché i revisori indipendenti lo hanno già fatto e le recensioni sono estremamente positive. L'M1 non è la CPU più veloce del pianeta, ma sembra essere la CPU più veloce per notebook ultraportatili.

Diamo un'occhiata più da vicino al design dell'Apple M1 e spieghiamo cosa lo rende geniale e come potrebbe avere un profondo impatto sul settore.

Design e funzionalità di Apple M1

Il chip Apple M1 presenta quattro grandi core CPU Firestorm per scenari ad alto carico, supportati da quattro core CPU Icestorm più piccoli progettati per l'efficienza. Se questo suona familiare, probabilmente hai incontrato telefoni Android con un layout CPU ARM simile. ARM chiama questo layout ARM big.LITTLE ed è in circolazione dal 2014. La CPU utilizza il set di estensioni AArch64 o ARM64 dell'architettura ARM.

Allo stesso modo, probabilmente sei abituato anche alle GPU integrate, poiché sono state utilizzate nei chip Intel e AMD per anni. La GPU utilizzata nell'Apple M1 ha otto core e occupa solo un po' più spazio sul chip rispetto agli otto core della CPU. Apple afferma che la GPU può fornire 2,6 TFLOPS. Per mettere questo in prospettiva, la GeForce GTX 1050Ti di Nvidia del 2016 gestisce 2,1 TFLOPS. Questa è una scheda grafica desktop con 3,3 miliardi di transistor che assorbe fino a 75 W di potenza, battuta dalla grafica integrata su un MacBook Air raffreddato passivamente.

L'unico aspetto negativo è che non c'è il supporto eGPU e non è possibile ottenere una grafica discreta. Apple non offriva nemmeno GPU discrete opzionali sui MacBook da 13 pollici con processori Intel. Se hai bisogno di una Radeon Pro sul tuo nuovo MacBook, dovrai comunque procurarti un MacBook Pro da 16 pollici.

L'M1 integra anche la RAM nel pacchetto SoC, proprio come gli ultimi processori della serie A dell'azienda utilizzati in iPhone e iPad. Questa è la prima volta per i processori che non sono progettati per dispositivi di consumo di contenuti come i telefoni.

In precedenza, i MacBook presentavano memoria DDR4 saldata sulla scheda madre. Questo nuovo approccio consente ad Apple di utilizzare una nuova architettura di memoria unificata. L'Apple M1 utilizza la memoria LP-DDR4X a 3733 MHz. Ciò consente sia alla CPU che alla GPU di accedervi ad alta velocità, ma questo alto grado di integrazione ha un prezzo.

Lo svantaggio è che il chip M1 sarà disponibile con solo 8 GB e 16 GB di RAM, almeno per il momento. Attaccare a 8 GB o 16 GB di RAM su MacBook Air o Mac Mini non dovrebbe essere un problema per la maggior parte degli utenti, ma molti appassionati di MacBook Pro non saranno entusiasti della prospettiva di acquistare una macchina da 16 GB che non può essere aggiornata.

Certo, siamo abituati a laptop con RAM saldata, ma questo è diverso. Con la RAM saldata, i produttori possono aggiornare la loro gamma di prodotti sostituendo i chip RAM con altri di capacità maggiore, ad esempio utilizzando due chip RAM da 16 GB invece di due unità da 8 GB. Questo approccio non dovrebbe richiedere modifiche alla scheda madre o ad altri componenti. Tuttavia, con la RAM integrata nel SoC, ciò richiederebbe il raddoppio della capacità di memoria nel pacchetto di chip, ovvero un chip M1 rivisto. Pertanto, è improbabile che Apple aggiunga un'opzione da 32 GB di RAM nel suo aggiornamento di metà 2021, poiché molto probabilmente dovrà attendere un nuovo processore serie M, che potrebbe richiedere dai 12 ai 18 mesi.

Oltre a CPU, GPU e RAM, l'Apple M1 dispone anche di un motore neurale a 16 core, un nuovo processore di segnale di immagine (ISP), Secure Enclave, ottimizzazione hardware Rosetta, supporto per hardware di crittografia AES e codifica dedicata e decodificare i motori per i contenuti audio e video. Secondo le prime recensioni, quest'ultimo gli consente di superare di un margine significativo i Mac basati su x86.

L'M1 ha una gamma standard di opzioni I/O con un controller Thunderbolt in grado di supportare USB 4. Tuttavia, non c'è supporto per il networking a 10 Gbit pronto all'uso (se necessario) e i nuovi MacBook hanno solo due USB Type- Porte C/Thunderbolt. Ovviamente, il desktop Mac Mini ha alcune porte aggiuntive rispetto ai MacBook.

Problemi di compatibilità e virtualizzazione con Apple M1

Dal momento che stiamo discutendo di un nuovo hardware, non possiamo dare giudizi definitivi in ​​questa fase iniziale, anche se le cose sembrano abbastanza buone. Alcune applicazioni dovranno essere ottimizzate per il nuovo processore per garantire il supporto per i processori M1 e consentire loro di sfruttare appieno il suo potenziale di prestazioni. Fortunatamente, l'Apple M1 è così veloce che alcune applicazioni x86 in esecuzione su Rosetta 2 funzioneranno ancora più velocemente rispetto ai vecchi chip x86. Grazie all'hardware ottimizzato per Rosetta, i nuovi Mac hanno prestazioni sufficienti per subire la penalizzazione delle prestazioni da x86 a ARM e risultare al top.

È essenziale distinguere tra software non ottimizzato per Apple M1 e software che attualmente non possono essere eseguiti su Rosetta 2 . La mancanza di ottimizzazione comporterà un peggioramento delle prestazioni, mentre la mancanza di compatibilità si tradurrà in progetti impraticabili e molta frustrazione.

La virtualizzazione è un'altra fonte di problemi. Abbiamo già menzionato problemi sollevati dalla comunità Docker ed è facile capire perché le immagini x86 potrebbero rivelarsi problematiche in questa fase iniziale. Sfortunatamente, molte informazioni sul supporto alla virtualizzazione sul processore M1 non sono ancora disponibili. Sebbene Apple non dica molto, VMware e Parallels hanno già annunciato che stanno lavorando su aggiornamenti ottimizzati per M1, anche se va notato che VMware non ha rivelato una sequenza temporale per il suo lancio.

Quanto sono gravi questi problemi? Per il momento, alcuni strumenti cruciali non funzioneranno sui nuovi Mac o non funzioneranno correttamente. Questi includono Docker, Android Studio e Haskell. L'elenco di strumenti che verranno eseguiti su Rosetta 2 ma non ottimizzati per M1 è molto più ampio e include Atom, RStudio, PHPStorm, R, Flutter, VSCode, Golang, .NET e persino PHP. Si prevede che saranno ottimizzati per il silicio Apple nelle prossime settimane e mesi.

Puoi consultare IsAppleSiliconReady.com per ulteriori informazioni e aggiornamenti. Naturalmente, puoi anche controllare lo stato di ogni componente del tuo stack da solo.

I progettisti hanno meno di cui preoccuparsi, poiché la maggior parte delle suite software funzionerà bene, anche se alcune non sono ancora ottimizzate per l'M1. Si è parlato molto dei prodotti Adobe e della loro piena compatibilità o meno al momento del lancio. Sembra che questo non sarà un grosso problema, poiché Adobe dovrebbe distribuire gli aggiornamenti all'inizio del 2021 e assicurarsi che tutto funzioni correttamente. A causa della popolarità dell'hardware Apple tra i progettisti, ti assicuriamo che Adobe e altri fornitori di software faranno del loro meglio per ottimizzare il software per la nuova architettura.

I plug-in di terze parti per i prodotti Adobe rappresentano una preoccupazione più significativa, poiché potrebbe volerci del tempo prima che vengano aggiornati tutti.

Per non dimenticare, la maggior parte dei server utilizza ancora chip x86, sebbene i processori ARM abbiano fatto breccia in alcune nicchie del mercato dei server. Per anni, i Mac sono stati la piattaforma di riferimento per gli sviluppatori di software perché hanno permesso loro di lavorare su un sistema operativo basato su UNIX in esecuzione su hardware x86. Produrrebbero codice progettato per essere eseguito su server utilizzando lo stesso set di istruzioni e un altro sistema operativo basato su UNIX. Con l'M1, questo cambierà poiché gli sviluppatori Apple svilupperanno software su hardware ARM e poi lo distribuiranno su server x86.

D'altra parte, i nuovi MacBook possono eseguire app iOS in modo nativo, poiché Mac e iPhone ora condividono la stessa architettura della CPU. Gli utenti possono scaricare e installare app iOS tramite l'App Store, anche se l'interfaccia utente potrebbe non offrire un'esperienza utente raffinata che ci si aspetta da Apple.

Implicazioni per gli utenti del mondo reale

Apple è riuscita a progettare un potente processore mobile che darà nuova vita a MacBook e Mac Mini. Sebbene alcuni dei dati sulle prestazioni dell'azienda fossero vaghi, i revisori confermano che il nuovo processore batte facilmente i prodotti della generazione precedente basati su processori Intel. Supera persino le CPU desktop più potenti di Intel e AMD in alcuni scenari, come i video, grazie a codificatori hardware dedicati.

Quindi, tutto va bene nell'universo MacBook? Finora sembra buono, ma alla fine dipende dalle tue priorità e dal tuo stack.

Durata ed efficienza della batteria migliorate

La M1 eccelle in molte cose. Le prestazioni nella maggior parte degli scenari non sono seconde a nessuno e, grazie alla maggiore efficienza, il tuo prossimo MacBook potrebbe funzionare per qualche ora in più senza modifiche alla capacità della batteria. L'efficienza non migliora solo la durata della batteria. Significa anche che il MacBook Air può offrire molte prestazioni con il raffreddamento passivo. Il MacBook Pro ha una ventola, anche se probabilmente non girerà finché non lo metti sotto carico. Tutti amano i computer silenziosi e l'M1 promette molte prestazioni senza molto rumore o calore della ventola.

C'è un avvertimento degno di nota. I processori ARM tendono ad essere più efficienti delle loro controparti x86 in scenari a bassa potenza, ma a causa della maggiore dispersione e perdita di efficienza a core clock elevati, è probabile che questo vantaggio diminuisca sotto carico pesante. I miglioramenti della durata della batteria saranno maggiori se trascorri la maggior parte del tuo tempo a navigare, modificare documenti o scrivere codice. Probabilmente non saranno così impressionanti se compili molto codice o esegui il rendering 3D ogni giorno.

È probabile che il MacBook Air, generalmente utilizzato per il consumo di contenuti e le applicazioni Web, tragga maggiori benefici rispetto al MacBook Pro, utilizzato principalmente per applicazioni di produttività e carico elevato. In entrambi i casi, tuttavia, gli utenti possono aspettarsi una durata della batteria molto maggiore.

Ma gli utenti di MacBook Pro otterranno molte prestazioni grazie a un raffreddamento superiore, che consentirà al processore di funzionare a velocità di clock elevate senza limitazione termica? Non è così semplice come con i chip Intel, che beneficiano notevolmente di clock più elevati. Come abbiamo notato in precedenza, i chip ARM sono diversi e perdono efficienza e offrono un aumento delle prestazioni minore a clock più elevati.

Connettività ed espansione

Questa è stata fonte di controversia dopo ogni lancio di MacBook Pro negli ultimi anni, poiché Apple tende a rimuovere le porte fisiche con ogni nuova generazione. Con i nuovi MacBook, gli utenti avranno ancora meno opzioni e potrebbero richiedere più dongle e hub USB di tipo C che mai.

La connettività limitata non sarà un grosso problema per l'utente medio di MacBook Air, ma gli amanti di MacBook Pro avranno ancora qualcosa di cui lamentarsi. Non dimentichiamo nemmeno la mancanza di una rete a 10 Gbit integrata. Ciò non influirà sulla maggior parte degli utenti, ma alcuni professionisti si affidano ancora a reti cablate veloci per copiare rapidamente file video e database di grandi dimensioni sulla propria rete locale. Inoltre, alcuni professionisti del video segnalano problemi di compatibilità con hardware e periferiche specializzati.

Ancora una volta, il MacBook Air sembra essere il migliore, poiché alla maggior parte della sua base di utenti non mancheranno cose come la rete a 10 Gbit. Se stai iniziando a vedere uno schema qui, non sei solo.

Aggiornabilità e personalizzazione

Infine, ecco qualcosa in cui l'Apple M1 non eccelle. Abbiamo già delineato il problema con la RAM integrata rispetto ai moduli RAM saldati. L'integrazione della RAM sul processore ha i suoi vantaggi in quanto semplifica l'erogazione di energia, riduce l'ingombro della scheda madre e sblocca maggiori prestazioni. Tuttavia, c'è un prezzo alto da pagare per questo approccio. È difficile vedere come Apple possa offrire presto opzioni da 32 GB o 64 GB. Se hai bisogno di molta RAM, la tua unica opzione in questo momento è scegliere un MacBook Pro con un processore Intel.

È un problema per molti utenti? Probabilmente no, visto che stiamo parlando di laptop da 13 pollici. Se sei alla ricerca di una potente workstation mobile, probabilmente sceglieresti comunque la versione da 16 pollici. Allora, qual'è il problema? Bene, a giudicare dai dati sulle prestazioni, i Mac basati su Intel potrebbero finire per essere più lenti in molti scenari, quindi alcuni utenti potrebbero dover sacrificare le prestazioni della CPU per ottenere un sistema con più RAM.

Tuttavia, se stai cercando di sostituire il tuo MacBook Air di 5 anni, dovresti andare bene con 16 GB o forse anche 8 GB di memoria. Ancora una volta, il cliente Air non deve scendere a compromessi come la sua controparte Pro.

Implicazioni a lungo termine per utenti Linux e Windows

Per la prima volta in quasi due decenni, gli utenti Mac utilizzeranno processori superiori ai chip x86 che alimentano i PC Windows. Dal 2006, le macchine Mac e Windows hanno utilizzato gli stessi processori, ma ora Apple ha il proprio silicio per supportare il suo sistema operativo. Questa non è solo una questione di prestigio o di foraggio per guerre di fuoco online: si tratta di un'integrazione verticale a un livello mai visto prima nel settore. Apple ora controlla il suo sistema operativo e il design della sua CPU. Si affida a terze parti solo per la produzione e i componenti mercificati come storage, display, touchpad e così via.

L'architettura ARM offre maggiore efficienza e scalabilità migliore rispetto a x86. I chip x86 di Intel non forniscono più miglioramenti sostanziali delle prestazioni con ogni nuova generazione, anche se va notato che AMD sta facendo meglio con i suoi processori Ryzen. I chip ARM si stanno evolvendo più rapidamente e offrono prestazioni molto maggiori di generazione in generazione. In meno di dieci anni, i chip per smartphone della serie A di Apple sono riusciti a raggiungere i chip per notebook x86 di Intel e la serie M li ha superati. Se continuiamo a vedere miglioramenti delle prestazioni simili con i futuri processori della serie M, Apple sarà in una posizione molto forte per gli anni a venire.

Windows rimane bloccato su x86, non solo perché Microsoft non ha fatto molti progressi con Windows su ARM, ma perché non ci sono molti processori ARM e piattaforme hardware adatte alle applicazioni desktop Windows. In effetti, Apple ha recentemente affermato che spetta a "Microsoft" far funzionare Windows su M1. Tuttavia, alcuni intrepidi sviluppatori sono già riusciti a eseguire Windows per ARM su silicio Apple e i risultati sono buoni, poiché ha superato Surface Pro X di Microsoft.

Ovviamente, Apple non venderà i suoi chip al miglior offerente, ma non dimentichiamo altri produttori di chip ARM come Qualcomm e Samsung. Vale anche la pena notare che Nvidia è in procinto di acquisire ARM e anche questo potrebbe scuotere il mercato.

La comunità di Hackintosh potrebbe finire per essere la più grande perdente di questa transizione. A lungo termine, quando Apple inizia a collegare il suo sistema operativo al silicio, Hackintosh potrebbe diventare una nota a piè di pagina nella storia dell'informatica. Per il momento, puoi dimenticare di eseguire Windows anche tramite Bootcamp e Linus Torvalds ha recentemente espresso dubbi sul fatto che Linux verrà portato su Apple M1. I sistemi operativi basati su UNIX possono essere eseguiti su ARM e x86, quindi in teoria non dovrebbe essere troppo difficile, ma potrebbero esserci problemi con driver, bootloader e così via.

Dovrei acquistare un Mac Apple M1?

Sì, a condizione che tu faccia prima i compiti, poiché i primi utenti potrebbero riscontrare alcuni problemi di compatibilità. Man mano che le aziende aggiornano e ottimizzano i loro prodotti per il processore M1, la maggior parte di queste preoccupazioni svanirà.

Se puoi vivere con 16 GB di RAM e assicurarti che gli strumenti che utilizzi funzionino dal primo giorno, non c'è motivo di avere dubbi sul passaggio a una nuova architettura. Dopotutto, stiamo parlando di un peso massimo del settore con una quota di mercato significativa. Ogni fornitore di software si assicurerà che i propri prodotti funzionino su hardware Apple, anche se ciò potrebbe richiedere alcune settimane o mesi. No, non ti sentirai un beta tester e no, Apple non tratterà i nuovi Mac come l'iPad di prima generazione o l'Apple Watch di generazione zero.

Mentre il marketing di Apple potrebbe essere stato vago ed eccessivamente ottimista per alcuni aspetti, è ovvio che l'M1 è un processore molto capace. Anche se potrebbe non superare alcuni chip Intel e AMD nel segmento di fascia alta, il fatto che gli utenti Mac possano ottenere questo livello di prestazioni in un MacBook Air raffreddato passivamente o in un desktop compatto come il Mac Mini è una testimonianza dell'abilità ingegneristica di Apple.

I lettori con gli occhi d'aquila potrebbero aver notato che ho omesso il MacBook Pro e gli appassionati di hardware probabilmente sanno perché. La differenza tra MacBook Pro e MacBook Air basati su M1 semplicemente non è più così grande. Il Pro ha una Touch Bar, una batteria leggermente più grande e un migliore raffreddamento. Sfortunatamente, abbiamo già detto che i chip ARM non eccellono a clock elevati quanto le loro controparti x86, quindi questo vantaggio è smussato in virtù dell'architettura. In altre parole, il Pro non sarà notevolmente più veloce dell'Air nella maggior parte degli scenari. Nei carichi a raffica, dovrebbero essere alla pari.

Apple ha rimosso per anni le porte fisiche dal MacBook Pro, causando molta frustrazione negli ambienti professionali. Con questa generazione, hanno fatto un passo avanti, forse anche un passo troppo avanti. Come l'Air, il MacBook Pro manca di connettività, espansione e opzioni RAM desiderate da appassionati e professionisti, ma offre prestazioni solo leggermente migliori rispetto all'Air. Questo lo rende una vendita molto più difficile rispetto al MacBook Air.

In conclusione: l'Apple M1 è un'impressionante prodezza di ingegneria che scuoterà il settore. No, non ucciderà laptop Windows o chip x86 più economici. Tuttavia, a questo punto, sembra che potrebbe benissimo finire per danneggiare il MacBook Pro da 13 pollici a meno che Apple non possa sorprenderci presto con una versione più allettante. Una variante da 32 GB potrebbe fare il trucco, ma data la RAM integrata, è improbabile che ne vedremo una fino a quando Apple non svelerà il processore M2.