Обзор и совместимость процессора Apple M1

Каждое мероприятие Apple привлекает большое внимание, но выпуск MacBook Air, MacBook Pro и Mac Mini 2020 года был связан не только с новыми функциями и элегантным промышленным дизайном. В этом году большая новость скрыта глубоко внутри анодированного алюминиевого корпуса новых MacBook в виде системы на кристалле Apple M1 (SoC), которая заменяет процессоры Intel в 13-дюймовых MacBook и Mac Mini.

Почему так важен переход на процессоры Apple? В конце концов, Apple разрабатывает процессоры для своих смартфонов с 2010 года, и это не первый раз, когда она использует новую архитектуру процессора. Apple прошла через ряд различных архитектур, от процессоров Motorola во времена Возняка, через чипы PowerPC в 90-х до процессоров Intel x86 в 2005 году. Теперь компания переходит на процессор собственной разработки на базе ARM. Напротив, платформа Windows PC использует процессоры x86 с момента выпуска первого IBM PC в 1981 году.

Сегодня мы более подробно рассмотрим новый чип Apple M1, его значение для разработчиков программного обеспечения, дизайнеров, потребителей и отрасли в целом. Мы не будем предоставлять вам подробные обзоры производительности или тестировать совместимость отдельных программных пакетов и инструментов, устаревшего программного обеспечения, SDK и т. д. для краткости. Поскольку вы можете легко найти тесты и обзоры на авторитетных сайтах, посвященных оборудованию, мы сосредоточимся на общей картине и рассмотрим некоторые опасения, высказанные дизайнерами и разработчиками, заинтересованными в покупке новых MacBook M1 от Apple.

Чем отличается процессор Apple M1?

Чем отличается процессор Apple M1? Apple M1 во многом отличается от процессоров Intel, используемых в предыдущих MacBook:

• M1 — это процессор ARM, а не процессор x86.
• Он объединяет больше компонентов, чем процессор Intel.
• Apple M1 также интегрирует оперативную память в тот же пакет.
• Он имеет динамическую двоичную трансляцию Rosetta 2, которая позволяет запускать программное обеспечение x86.
• Чип может похвастаться восемью процессорными ядрами в дополнение к встроенному графическому процессору.
• Он производится по 5-нанометровому техпроцессу и содержит 16 миллиардов транзисторов.

Для среднего пользователя большинство этих спецификаций не будет иметь большого значения, но опытные пользователи должны принять к сведению: Apple M1 на базе ARM должен запускать устаревшее программное обеспечение x86 с использованием Rosetta, что может отрицательно сказаться на производительности при запуске приложений x86. К счастью, благодаря своей скорости M1 по-прежнему превосходит старые чипы Intel в большинстве сценариев, даже с устаревшими приложениями x86. Кроме того, следует ожидать некоторых проблем с прорезыванием зубов, поскольку экзотические инструменты и приложения могут не запускаться из коробки или могут привести к снижению производительности. Тем не менее, эти проблемы будут устранены, и большинству пользователей не нужно о них беспокоиться.

Например, пользователи Docker не были уверены, будут ли правильно работать их образы x86-64. В настоящее время они сталкиваются с серьезными проблемами, и Docker не работает должным образом. Хотя Adobe работает над оптимизацией своих продуктов для M1, дизайнеры, полагающиеся на сторонние подключаемые модули для продуктов Adobe, испытывают проблемы с совместимостью.

Этого следует ожидать от нового оборудования, поскольку разработчикам нужно время, чтобы наверстать упущенное, чтобы обеспечить совместимость и перенести свое программное обеспечение на новое оборудование. Это может занять некоторое время.

Разработано Apple, продается Apple

Apple использовала это событие, чтобы заявить, что M1 является самым быстрым процессорным ядром на рынке, но энтузиасты аппаратного обеспечения поспешили указать, что некоторые из его заявлений о производительности были расплывчатыми и их трудно подтвердить. Мы не собираемся проверять каждое маркетинговое утверждение Apple, поскольку независимые рецензенты уже сделали это, и отзывы в подавляющем большинстве положительные. M1 — не самый быстрый процессор на планете, но, похоже, это самый быстрый процессор для ультрапортативных ноутбуков.

Давайте подробнее рассмотрим дизайн Apple M1 и объясним, что делает его гениальным и как он может сильно повлиять на отрасль.

Apple M1 Дизайн и особенности

Чип Apple M1 оснащен четырьмя большими процессорными ядрами Firestorm для сценариев с высокой нагрузкой, а также четырьмя меньшими процессорными ядрами Icestorm, разработанными для повышения эффективности. Если это звучит знакомо, вы, вероятно, сталкивались с телефонами Android с аналогичной компоновкой процессора ARM. ARM называет этот макет ARM big.LITTLE, и он существует с 2014 года. ЦП использует набор расширений AArch64 или ARM64 для архитектуры ARM.

Точно так же вы, вероятно, привыкли к интегрированным графическим процессорам, поскольку они уже много лет используются в чипах Intel и AMD. Графический процессор, используемый в Apple M1, имеет восемь ядер и занимает немного больше места на чипе, чем восемь ядер ЦП. Apple утверждает, что GPU может обеспечить производительность 2,6 TFLOPS. Для сравнения: GeForce GTX 1050Ti от Nvidia 2016 года выдает 2,1 TFLOPS. Это настольная видеокарта с 3,3 миллиардами транзисторов, которая потребляет до 75 Вт энергии, лучше, чем встроенная графика на MacBook Air с пассивным охлаждением.

Единственным недостатком является то, что нет поддержки eGPU, и вы не можете получить дискретную графику. Apple также не предлагала дополнительные дискретные графические процессоры на 13-дюймовых MacBook с процессорами Intel. Если вам нужна Radeon Pro на новом MacBook, вам все равно понадобится 16-дюймовый MacBook Pro.

M1 также интегрирует оперативную память в пакет SoC, как и последние процессоры компании A-серии, используемые в iPhone и iPad. Это впервые для процессоров, которые не предназначены для устройств потребления контента, таких как телефоны.

Ранее в MacBook использовалась память DDR4, припаянная к материнской плате. Этот новый подход позволяет Apple использовать новую унифицированную архитектуру памяти. Apple M1 использует память LP-DDR4X, работающую на частоте 3733 МГц. Это позволяет как центральному процессору, так и графическому процессору получать к нему доступ на высоких скоростях, но такая высокая степень интеграции имеет свою цену.

Недостатком является то, что чип M1 будет доступен только с 8 ГБ и 16 ГБ ОЗУ, по крайней мере, на данный момент. Использование 8 ГБ или 16 ГБ ОЗУ на MacBook Air или Mac Mini не должно быть проблемой для большинства пользователей, но многие энтузиасты MacBook Pro не будут в восторге от перспективы купить машину с 16 ГБ, которую нельзя обновить.

Конечно, мы привыкли к ноутбукам с впаянной оперативной памятью, но это другое. Используя припаянную оперативную память, производители могут обновить свою линейку продуктов, заменив микросхемы ОЗУ на более емкие, например, используя две микросхемы ОЗУ по 16 ГБ вместо двух модулей по 8 ГБ. Этот подход не должен требовать каких-либо изменений материнской платы или других компонентов. Однако с интегрированной в SoC оперативной памятью это потребовало бы удвоения объема памяти в корпусе чипа, т.е. переработанного чипа M1. Поэтому Apple вряд ли добавит опцию 32 ГБ ОЗУ в своем обновлении середины 2021 года, поскольку ей, скорее всего, придется ждать нового процессора серии M, что может занять от 12 до 18 месяцев.

Помимо процессора, графического процессора и оперативной памяти, Apple M1 также оснащен 16-ядерным нейронным двигателем, новым процессором сигналов изображения (ISP), Secure Enclave, аппаратной оптимизацией Rosetta, поддержкой аппаратного шифрования AES, а также выделенным кодированием. и механизмы декодирования аудио- и видеоконтента. Согласно ранним обзорам, последний позволяет ему значительно опережать Mac на базе x86.

M1 имеет стандартный набор вариантов ввода-вывода с контроллером Thunderbolt, способным поддерживать USB 4. Однако из коробки нет поддержки 10-гигабитной сети (если она вам нужна), а новые MacBook имеют только два типа USB. Порты C/Thunderbolt. Конечно, настольный Mac Mini имеет несколько дополнительных портов по сравнению с MacBook.

Проблемы совместимости с Apple M1 и виртуализации

Поскольку мы обсуждаем новое оборудование, мы не можем делать окончательных выводов на этом раннем этапе, хотя все выглядит неплохо. Некоторые приложения необходимо будет оптимизировать для нового процессора, чтобы обеспечить поддержку процессоров M1 и позволить им использовать весь потенциал производительности. К счастью, Apple M1 настолько быстр, что некоторые x86-приложения, работающие на Rosetta 2, по-прежнему будут работать быстрее, чем на старых x86-чипах. Благодаря аппаратному обеспечению, оптимизированному для Rosetta, новые компьютеры Mac имеют достаточную производительность, чтобы выдержать снижение производительности при переходе с x86 на ARM и выйти на первое место.

Важно различать программное обеспечение, не оптимизированное для Apple M1 , и программное обеспечение, которое в настоящее время не может работать на Rosetta 2 . Отсутствие оптимизации приведет к снижению производительности, а отсутствие совместимости приведет к неработоспособности проектов и большому разочарованию.

Виртуализация — еще один источник проблем. Мы уже упоминали о проблемах, поднятых сообществом Docker, и легко понять, почему образы x86 могут оказаться проблематичными на этом раннем этапе. К сожалению, много информации о поддержке виртуализации на процессоре M1 до сих пор недоступно. Хотя Apple мало что говорит, VMware и Parallels уже объявили, что работают над обновлениями, оптимизированными для M1, хотя следует отметить, что VMware не стала раскрывать график их развертывания.

Насколько серьезны эти проблемы? В настоящее время некоторые важные инструменты либо не будут работать на новых компьютерах Mac, либо не будут работать должным образом. К ним относятся Docker, Android Studio и Haskell. Список инструментов, которые будут работать на Rosetta 2, но не оптимизированы для M1, гораздо шире и включает в себя Atom, RStudio, PHPStorm, R, Flutter, VSCode, Golang, .NET и даже PHP. Ожидается, что они будут оптимизированы для Apple Silicon в ближайшие недели и месяцы.

Вы можете посетить IsAppleSiliconReady.com для получения дополнительной информации и обновлений. Конечно, вы также можете самостоятельно проверить состояние каждого компонента вашего стека.

Дизайнерам не о чем беспокоиться, так как большинство пакетов программного обеспечения будут работать нормально, хотя некоторые из них все еще не оптимизированы для M1. Было много разговоров о продуктах Adobe и о том, будут ли они полностью совместимы при запуске. Похоже, это не будет большой проблемой, поскольку ожидается, что Adobe выпустит обновления в начале 2021 года и проверит, все ли работает правильно. Благодаря популярности оборудования Apple среди дизайнеров, будьте уверены, что Adobe и другие поставщики программного обеспечения сделают все возможное, чтобы оптимизировать программное обеспечение для новой архитектуры.

Сторонние подключаемые модули для продуктов Adobe представляют собой более серьезную проблему, так как может пройти некоторое время, прежде чем все они будут обновлены.

Не забываем, что в большинстве серверов по-прежнему используются чипы x86, хотя процессоры ARM проникли в определенные ниши серверного рынка. В течение многих лет компьютеры Mac были популярной платформой для разработчиков программного обеспечения, поскольку они позволяли им работать в операционной системе на основе UNIX, работающей на оборудовании x86. Они будут создавать код, предназначенный для работы на серверах с использованием того же набора инструкций и другой операционной системы на базе UNIX. С M1 это изменится, поскольку разработчики Apple будут разрабатывать программное обеспечение на оборудовании ARM, а затем развертывать его на серверах x86.

С другой стороны, новые MacBook могут изначально запускать приложения iOS, так как Mac и iPhone теперь используют одинаковую архитектуру ЦП. Пользователи могут загружать и устанавливать приложения для iOS через App Store, хотя пользовательский интерфейс может не предлагать отточенный пользовательский интерфейс, который мы привыкли ожидать от Apple.

Последствия для реальных пользователей

Apple удалось разработать мощный мобильный процессор, который вдохнет новую жизнь в MacBook и Mac Mini. Хотя некоторые показатели производительности компании были расплывчатыми, обозреватели подтверждают, что новый процессор легко превосходит продукты предыдущего поколения на базе процессоров Intel. В некоторых сценариях, таких как видео, он даже превосходит более мощные процессоры для настольных ПК от Intel и AMD благодаря специальным аппаратным кодировщикам.

Итак, во вселенной MacBook все хорошо? Пока все выглядит хорошо, но в конечном счете все зависит от ваших приоритетов и вашего стека.

Увеличенный срок службы батареи и эффективность

M1 превосходен во многих вещах. Производительность в большинстве сценариев не имеет себе равных, и благодаря повышенной эффективности ваш следующий MacBook может работать на несколько часов дольше без изменения емкости аккумулятора. Эффективность не только увеличивает срок службы батареи. Это также означает, что MacBook Air может обеспечить высокую производительность с пассивным охлаждением. У MacBook Pro есть вентилятор, хотя он, вероятно, не будет вращаться, пока вы не подвергнете его большой нагрузке. Все любят бесшумные компьютеры, и M1 обещает высокую производительность без особого шума и нагрева вентилятора.

Стоит упомянуть одну оговорку. Процессоры ARM, как правило, более эффективны, чем их аналоги x86, в сценариях с низким энергопотреблением, но из-за более высокой утечки и потери эффективности при высоких тактовых частотах это преимущество, вероятно, уменьшается при большой нагрузке. Увеличение времени автономной работы будет выше, если вы проводите большую часть своего времени за просмотром, редактированием документов или написанием кода. Они, вероятно, не будут такими впечатляющими, если вы компилируете много кода или ежедневно выполняете 3D-рендеринг.

MacBook Air, обычно используемый для потребления контента и веб-приложений, вероятно, принесет больше пользы, чем MacBook Pro, который в основном используется для повышения производительности и приложений с высокой нагрузкой. Однако в обоих случаях пользователи могут ожидать гораздо большего времени автономной работы.

Но получат ли пользователи MacBook Pro большую производительность благодаря превосходному охлаждению, которое позволит процессору работать на высоких тактовых частотах без теплового троттлинга? Это не так просто, как с чипами Intel, которые значительно выигрывают от более высоких тактовых частот. Как мы отмечали ранее, чипы ARM отличаются друг от друга, и они теряют эффективность и обеспечивают меньший прирост производительности на более высоких тактовых частотах.

Связь и расширение

Это было источником споров после каждого запуска MacBook Pro в последние годы, поскольку Apple имеет тенденцию удалять физические порты с каждым новым поколением. С новыми MacBook у пользователей будет еще меньше вариантов, и им может потребоваться больше ключей и концентраторов USB Type-C, чем когда-либо прежде.

Ограниченные возможности подключения не будут большой проблемой для среднего пользователя MacBook Air, но любителям MacBook Pro снова будет на что пожаловаться. Не будем забывать и об отсутствии встроенной 10-гигабитной сети. Это не повлияет на большинство пользователей, но некоторые профессионалы по-прежнему полагаются на быстрые проводные сети для быстрого копирования больших видеофайлов и баз данных по своей локальной сети. Кроме того, некоторые видеопрофессионалы сообщают о проблемах совместимости со специализированным оборудованием и периферийными устройствами.

Опять же, MacBook Air, кажется, выходит на первое место, поскольку большая часть его пользовательской базы не пропустит такие вещи, как 10-гигабитная сеть. Если вы начинаете видеть здесь закономерность, вы не одиноки.

Возможность обновления и настройки

Наконец, есть то, в чем Apple M1 не преуспевает. Мы уже обрисовали проблему со встроенной оперативной памятью, а не с распаянными модулями оперативной памяти. Интеграция оперативной памяти в процессор имеет свои преимущества, поскольку упрощает подачу питания, уменьшает занимаемую материнской платой площадь и обеспечивает более высокую производительность. Тем не менее, за такой подход приходится платить высокую цену. Трудно представить, как Apple сможет предложить 32 ГБ или 64 ГБ в ближайшее время. Если вам нужно много оперативной памяти, единственным вариантом на данный момент является выбор MacBook Pro с процессором Intel.

Является ли это нарушителем условий сделки для многих пользователей? Скорее всего нет, так как речь идет о 13-дюймовых ноутбуках. Если вы ищете мощную мобильную рабочую станцию, вы, вероятно, все равно выберете 16-дюймовую версию. Так в чем проблема? Что ж, судя по показателям производительности, Mac на базе Intel может оказаться медленнее во многих сценариях, поэтому некоторым пользователям, возможно, придется пожертвовать производительностью процессора, чтобы получить систему с большим объемом оперативной памяти.

Однако, если вы хотите заменить свой 5-летний MacBook Air, вам должно хватить 16 или даже 8 ГБ памяти. Опять же, клиенту Air не нужно идти на компромисс, как его коллеге Pro.

Долгосрочные последствия для пользователей Linux и Windows

Впервые почти за два десятилетия пользователи Mac будут использовать процессоры, превосходящие процессоры x86, используемые в ПК с Windows. С 2006 года машины Mac и Windows использовали одни и те же процессоры, но теперь у Apple есть собственный чип для поддержки своей операционной системы. Это не просто вопрос престижа или повод для флеймовых онлайн-войн — это вертикальная интеграция на уровне, ранее невиданном в отрасли. Apple теперь контролирует свою ОС, а также дизайн своего процессора. Он полагается на третьи стороны только для производства и продажи таких компонентов, как устройства хранения данных, дисплеи, сенсорные панели и т. д.

Архитектура ARM обеспечивает большую эффективность и лучше масштабируется, чем x86. Чипы Intel x86 больше не обеспечивают существенного прироста производительности с каждым новым поколением, хотя следует отметить, что у AMD дела обстоят лучше с процессорами Ryzen. Чипы ARM развиваются быстрее и обеспечивают гораздо больший прирост производительности от поколения к поколению. Меньше чем за десять лет чипы Apple для смартфонов серии A смогли догнать чипы Intel x86 для ноутбуков, а серия M обогнала их. Если мы продолжим наблюдать аналогичные улучшения производительности с будущими процессорами серии M, Apple будет в очень сильной позиции на долгие годы.

Windows застряла на x86 не только потому, что Microsoft не добилась большого прогресса с Windows на ARM, но и потому, что не так много процессоров ARM и аппаратных платформ, подходящих для настольных приложений Windows. На самом деле, Apple недавно заявила, что Microsoft должна заставить Windows работать на M1. Тем не менее, некоторым бесстрашным разработчикам уже удалось запустить Windows для ARM на кремнии Apple, и результаты оказались хорошими, так как они превзошли собственный Surface Pro X от Microsoft.

Конечно, Apple не собирается продавать свои чипы тому, кто предложит более высокую цену, но давайте не будем забывать и о других производителях чипов ARM, таких как Qualcomm и Samsung. Также стоит отметить, что Nvidia находится в процессе приобретения ARM, и это также может встряхнуть рынок.

Сообщество Hackintosh может оказаться самым большим проигравшим от этого перехода. В долгосрочной перспективе, когда Apple начнет привязывать свою ОС к своему кремнию, Хакинтош может стать сноской в ​​истории компьютеров. На данный момент вы также можете забыть о запуске Windows через Bootcamp, и Линус Торвальдс недавно выразил сомнение в том, что Linux будет портирован на Apple M1. Операционные системы на основе UNIX могут работать на ARM и x86, поэтому теоретически это не должно быть слишком сложно, но могут быть проблемы с драйверами, загрузчиками и так далее.

Стоит ли покупать Apple M1 Mac?

Да, при условии, что вы сначала сделаете свою домашнюю работу, так как первые пользователи могут столкнуться с некоторыми проблемами совместимости. По мере того как компании обновляют и оптимизируют свои продукты для процессора M1, большинство этих опасений исчезают.

Если вы можете жить с 16 ГБ ОЗУ и быть уверены, что используемые вами инструменты будут работать с первого дня, нет никаких причин опасаться перехода на новую архитектуру. Ведь речь идет об индустриальном тяжеловесе со значительной долей рынка. Каждый поставщик программного обеспечения должен убедиться, что его продукты работают на оборудовании Apple, хотя это может занять несколько недель или месяцев. Нет, вы не почувствуете себя бета-тестером, и нет, Apple не будет относиться к новым Mac как к iPad первого поколения или Apple Watch нулевого поколения.

Хотя маркетинг Apple, возможно, был расплывчатым и в некоторых отношениях чрезмерно оптимистичным, очевидно, что M1 — очень мощный процессор. Хотя он может не превосходить некоторые чипы Intel и AMD в сегменте high-end, тот факт, что пользователи Mac могут получить такой уровень производительности в MacBook Air с пассивным охлаждением или в компактном настольном компьютере, таком как Mac Mini, является свидетельством инженерного мастерства Apple.

Внимательные читатели, возможно, заметили, что я не упомянул MacBook Pro, и энтузиасты аппаратного обеспечения, вероятно, знают, почему. Разница между MacBook Pro на базе M1 и MacBook Air уже не так велика. Pro имеет сенсорную панель, чуть большую батарею и лучшее охлаждение. К сожалению, мы уже упоминали, что чипы ARM не так хороши на высоких тактовых частотах, как их x86-коллеги, так что это преимущество нивелируется в силу архитектуры. Другими словами, Pro не будет заметно быстрее Air в большинстве сценариев. В разрывных нагрузках они должны быть наравне.

Apple годами удаляла физические порты из MacBook Pro, что вызывало большое разочарование в профессиональных кругах. В этом поколении они пошли еще дальше, может быть, даже слишком далеко. Как и в случае с Air, в MacBook Pro отсутствуют параметры подключения, расширения и оперативной памяти, необходимые энтузиастам и профессионалам, но он обеспечивает лишь незначительно лучшую производительность по сравнению с Air. Из-за этого продать его намного сложнее, чем MacBook Air.

Итог: Apple M1 — впечатляющий инженерный подвиг, который встряхнет индустрию. Нет, это не убьет более дешевые ноутбуки с Windows или чипы x86. Однако на данный момент похоже, что это вполне может повредить 13-дюймовому MacBook Pro, если Apple не сможет в ближайшее время удивить нас более привлекательной версией. Вариант на 32 ГБ мог бы помочь, но, учитывая встроенную оперативную память, маловероятно, что мы увидим его, пока Apple не представит процессор M2.