Apple M1 Chip vs. Intel x86-processorer: Hvad er forskellen?

22. juni^nd, 2020 markerede en meget vigtig milepæl for Apple med annonceringen af ​​en helt ny serie af tilpassede desktop- og mobile CPU'er mærket som "Apple Silicon". Indtil det tidspunkt og selv i skrivende stund har Apple været indgået i et samarbejde med Intel om levering af CPU'er til sine bærbare og stationære produkter som MacBook Pro og Mac Pro. Med annonceringen af ​​dette nye sortiment af brugerdefineret silicium planlægger Apple at gå over fra CPU'erne leveret af Intel til fordel for processorer, som det sigter mod at udvikle og fremstille uafhængigt af hinanden.

Apple har allerede udviklet og produceret deres egne mikroprocessorer til deres iPhones med en enorm succes, og det er ikke overraskende, at det nu ønsker at forstærke den anerkendelse ved at målrette mod markedet for mobile og stationære CPU'er. Dette skridt er yderligere retfærdiggjort af Intels komplette mangel på innovation og fremskridt på det seneste ikke kun i dets desktop-CPU-opstillinger, men også på det bærbare CPU-marked, hvor parametre som effektivitet hersker øverst. Intel har haft veldokumenterede problemer med sit målrettede skift til fremstillingsprocessen på 10 nm, så de sidder stadig fast ved 14 nm for de fleste af deres produkter indtil videre. Dette gør overgangen fra Intel til Apples eget Silicon endnu vigtigere for en virksomhed med et ry som Apples.

Apple Silicon

Vi har allerede dækket det grundlæggende i Apple Silicon og hvad det betyder for Intel i denne artikel, men i dagens indhold har vi et væld af nye oplysninger om Apple Silicon inklusive det første produkt, som Apple officielt har produceret under Apple Silicon branding. Apple Silicon er grundlæggende beregnet til at være en række processorer, som Apple har fuld kontrol over, det være sig inden for design, fremstilling, produktion, ydeevne, optimering, eller hvad har du. Apple sigter mod at eksponentielt forbedre brugeroplevelsen og ydeevnen på sine bærbare og stationære produkter med denne serie af CPU'er, da disse produkter er noget stagneret på grund af manglen på betydelige præstationsgevinster fra Intels side.

Apple Silicon tager også en helt anden tilgang til fremstillingen af ​​processorer selv sammenlignet med Intel. I modsætning til Intels processorer, der er baseret på x86-arkitekturen, baserer Apple sine brugerdefinerede CPU'er på ARM-arkitekturen, som kommer med sin egen række fordele og ulemper som udforsket senere i artiklen. Ved at kombinere ARM-arkitekturen med Apples 5nm-fremstillingsproces har Apple til formål at producere brugerdefinerede mikroprocessorer, der overgår Intels tilbud ikke kun med hensyn til ydeevne, men også i effektivitet, hvilket er et stort problem for bærbare produkter som MacBook-serien.

Apple M1 Chip

Apples første produkt under Apple Silicon-branding kom 10. november^th, 2020 opkaldt Apple M1. Dette er en brugerdefineret chip, der er udviklet af Apple baseret på ARM-arkitekturen og fremstillet på 5nm-procesknudepunktet. Apple M1 lover branchens førende ydeevne, kraftfulde funktioner og utrolig effektivitet til brugere af bærbare computere og desktops, der udnytter styrken fra denne chip. Som et system på en chip (SoC) kombinerer M1 en række kraftfulde teknologier til en enkelt chip i et virkelig interessant og innovativt design, der endnu ikke er set før fra hverken Intel eller AMD. For ikke at nævne er M1 den første pc-chip, der er bygget ved hjælp af 5 nm-procesknudepunktet.

Apple har fremsat et væld af dristige påstande om den forventede ydeevne og effektivitet af Apple M1-chip. Ifølge Apple har M1 verdens hurtigste CPU-kerne i silicium med lav effekt, verdens bedste præstation pr. Watt, verdens hurtigste integrerede grafik på en personlig computer, banebrydende maskinlæringsydelse med Apple Neural Engine. Apple hævder, at M1 leverer det største spring nogensinde til Mac.

Produkter

I skrivende stund har Apple frigivet M1-chippen på 3 af sine almindelige forbrugerprodukter. Apple Mac Mini, MacBook Air og MacBook Pro 13 ”tilbyder nu en konfiguration med Apple M1-chip i stedet for Intels x86-CPU-tilbud, der var almindelige i disse produkter før. Faktisk fjerner Apple ikke de Intel-baserede MacBooks og Mac-produkter brat, snarere er disse produkter beregnet til at eksistere i samme rækkefølge med hinanden i mindst to år. Apple har planlagt en overgangsperiode for sine produktlinjer, som i øjeblikket forventes at vare omkring 2 år. Ved afslutningen af ​​denne overgangsperiode skal alle Apple-enheder drives af Apple Silicon-processorer i stedet for Intels x86-processorer.

Apple M1-udstyret Mac Mini starter ved $ 699, MacBook Air starter fra $ 999, og MacBook Pro starter fra $ 1299.

Kernearkitektur og design

Indtil nu havde et Mac- eller MacBook-produkt brug for flere chips for at levere alle dets funktioner. Flere komponenter som CPU, hukommelse, GPU, I / O og sikkerhedskomponenter skulle samles inde i produktet og forbindes med hinanden for at give den maksimale ydelse, som produktet hævdede. Apple M1-chippen er et enkelt system-on-a-chip (SoC), der kombinerer et antal hovedkomponenter i en enkelt lille pakke og leverer et højt integrationsniveau, som er afgørende for øget effektivitet og ydeevne. M1-chippen har hele 16 milliarder transistorer, hvilket er det højeste antal transistorer, Apple nogensinde har sat i en enkelt chip.

M1 er kernen, en 8-core CPU, der er designet til at maksimere både ydeevne og effektivitet. Af denne grund har den fire højtydende kerner og fire højeffektive kerner, der gør det muligt for M1-chippen at handle med effektivitet, når det er nødvendigt. Apple hævder, at dens højtydende kerne er verdens hurtigste CPU-kerne, når det kommer til silicium med lav effekt, så multitrådede arbejdsbelastninger bør være en leg for disse kerner. De højeffektive kerner bruger en tiendedel af kraften i de hurtigere kerner, mens de stadig opretholder en basislinje for ydeevne. Disse kerner kører lette opgaver og baggrundsapplikationer, mens kernerne med høj effekt håndterer de mest krævende arbejdsbelastninger.

I et overraskende træk har Apple også integreret GPU'en inde i M1-chippen, hvilket yderligere giver vægt på Apples påstand om, at M1 er et komplet "System on a Chip". Den integrerede GPU på M1 sigter mod at skabe en balance mellem ydeevne og effektivitet, som er afgørende i mobile produkter som MacBook. GPU'en er også sammensat af 8 kerner og er i stand til at udføre næsten 25.000 tråde ad gangen ifølge Apple. Apple hævder også, at dette er den mest avancerede grafikprocessor, som de nogensinde har bygget.

M1 har også en 16-Core Neural Engine indbygget i kernedesignet på processoren. Neural Engine er tilsyneladende i stand til at udføre en massiv 11 billioner operationer pr. Sekund, hvilket kan være en enorm hjælp i maskinindlæringsapplikationer og AI. Denne neurale motor kombineret med den fremragende integrerede GPU fra M1 gør den til en fremragende redigerings- og gengivelseskandidat i apps som Final Cut Pro. Den nye Neural Engine kan prale med op til 15 gange hurtigere maskinlæringsydelse end tidligere Mac-produkter.

Apple er også gået videre og forenede systemhukommelsen med resten af ​​chipkomponenterne i M1. RAM på Mac Mini eller MacBook integreres nu direkte i selve chippen, så den har et direkte link til CPU'en og andre komponenter inde i SoC. UMA hævder at forene hukommelsen med høj båndbredde og lav latens i en enkelt pool inden for en brugerdefineret pakke, så alle komponenterne i SoC kan få adgang til de samme data uden at kopiere dem mellem flere puljer af hukommelse. Integreret RAM har dog en stor ulempe, da RAM ikke nu kan opgraderes eller byttes af brugeren.

Forbedringer i forhold til x86 Intel-processorer

Apples beslutning om at gå over fra Intel og mod sin egen ARM-baserede række af CPU'er er hovedsageligt dikteret af 3 hovedfaktorer.

Effektivitet

Baseret på den aldrende 14nm-proces er Intel-CPU'erne i de nuværende MacBooks og Mac-produkter meget ineffektive, hvilket fører til problemer med højt strømforbrug og termisk nedsættelse, især i bærbare computere. Disse problemer har hæmmet den potentielle ydeevne for MacBook- og Mac-produkterne, og Apple var bestemt ikke tilfreds med Intels manglende innovation her.

Med introduktionen af ​​M1 Chip hævder Apple en kæmpe 3x højere ydelse pr. Watt sammenlignet med sidste generations CPU'er. Dette gør det muligt for SoC inde i MacBooks at køre køligere og trække meget mindre strøm sammenlignet med Intels x86-baserede CPU'er. Fjernelsen af ​​eventuelle termiske begrænsninger gør det muligt for M1-chippen at nå sit maksimale ydelsespotentiale selv uden aktiv køling, som det ses i Mac Mini og MacBook Air.

Endnu mere imponerende end det er den nu massivt forbedrede batterilevetid på de nye M1-baserede MacBooks. Apple hævder op til 17 timers trådløs browsing og 20 timers filmafspilning i 13 ”MacBook Pro. Dette er latterlige tal, der ser ud til at være nøjagtige, så vidt den indledende test går. Denne fantastiske batterilevetid er et direkte resultat af den forbedrede effektivitet af Apple M1 Chip.

Fart

M1 Chip er ikke kun en mester, når det gælder effektivitet, men også i rå ydelse. Den tæt sammensatte struktur af SoC kombineret med designet af højtydende og højeffektive kerner giver op til 2x hurtigere CPU-ydeevne sammenlignet med den tidligere generation af Intel-ækvivalent. Endnu mere imponerende er det faktum, at det kun gør brug af 25% af den effekt, som pc-chippen brugte i samme scenarie. Dette taler meget om ydeevnen og effektiviteten af ​​M1-chippen ikke kun i dag, men også i fremtiden.

Apple har også hævdet, at den integrerede GPU inde i M1 leverer betydeligt højere grafikydelse end den allernyeste pc-laptopchip til op til 2x grafikhastigheden. Ikke kun slår det eller matcher den pc-modstykke, men det gør det også, mens det kun bruger 33% af den effekt, som pc-chippen brugte i samme scenarie. Med 2,6 teraflops kapacitet, hævder Apple, at M1 har verdens hurtigste integrerede grafik på en pc. Effektivitet og ydeevne som denne kombineret med det omfattende optimeringsarbejde, som Apple er kendt for, kan gøre M1 og fremtidige Apple Silicon-produkter ekstremt svære at konkurrere med om pc-konkurrenterne.

Ifølge Apple leverer M1 som følge af alle disse forbedringer op til 3,5 gange hurtigere CPU-ydeevne, op til 6 gange hurtigere GPU-ydeevne og op til 15 gange hurtigere maskinindlæring, alt imens det giver batterilevetid op til 2x længere end tidligere generation Mac-computere.

Optimering

Apple er et firma, der kan lide at tage kontrol over alle aspekter af produktionsprocessen, når det kommer til deres egne produkter. Da Apple allerede har sit eget operativsystem, producerer brugerdefinerede CPU'er og andre komponenter skræddersyet til det operativsystem Apple mulighed for at optimere slutbrugerens oplevelse enormt. Apple kan finjustere M1-chipens ydeevne, så den svarer til kravene og forventningerne til operativsystemet og dets apps, mens operativsystemet får meget lettere tid til at tale med M1-chippen og dens forskellige komponenter. Dette giver mulighed for et meget højere niveau af granularitet og kontrol, der kan føre til en meget bedre oplevelse, end det tidligere var muligt med Intel-CPU'er.

Derudover er macOS Big Sur konstrueret til at drage fuld fordel af al M1-chipens kapacitet og styrke, da Apple hævder, at det er deres mest kraftfulde software, der nogensinde kører på deres mest avancerede hardware endnu. M1 og Big Sur lover ikke kun lynhurtig ydeevne og funktioner som Instant Wake, men bringer også en høj grad af sikkerhed til enheden ved at låse alt i Apple-økosystemet.

At tage kontrol over hele produktions- og udviklingsprocessen har gjort det muligt for Apple at introducere en række brugerdefinerede teknologier i Apple M1-chip, herunder:

• Apples nyeste billedsignalprocessor (ISP) til video i højere kvalitet med bedre støjreduktion, større dynamisk rækkevidde og forbedret automatisk hvidbalance.
• Den nyeste Secure Enclave giver klassens bedste sikkerhed.
• En højtydende lagercontroller med AES-krypteringshardware til hurtigere og mere sikker SSD-ydeevne.
• Laveffektiv, meget effektiv mediekodning og afkodning af motorer for fantastisk ydeevne og forlænget batterilevetid.
• En Apple-designet Thunderbolt-controller med understøttelse af USB 4, overførselshastigheder på op til 40 Gbps og kompatibilitet med flere eksterne enheder end nogensinde før.

Disse brugerdefinerede teknologier føjer til en lovende liste over brugerdefinerede funktioner, som Apple bygger ind i sine Apple Silicon-processorer.

Overgang

Apples umiddelbare plan efter denne meddelelse er at gøre denne overgang så jævn og problemfri som muligt både for udviklerne og slutbrugerne. Med dette i tankerne har Apple valgt muligheden for at holde Mac'erne baseret på Intel-CPU'er stadig på markedet, mens de også introducerer nye Mac'er baseret på Apple Silicon. Denne sameksistens vil vise sig at være en drivkraft bag den problemfri overgang, som Apple har planlagt. Ved udgangen af ​​dette år kan vi forvente, at Mac'er baseret på Apple Silicon vil ramme markedet, mens de Intel-baserede Mac'er også vil dele markedspladsen for tiden. Den fulde overgang vil tage cirka to år, hvis alt går efter planen.

Apple har taget passende skridt i processen med at overføre sine eksisterende applikationer til det nye økosystem drevet af det nye silicium. Med macOS Big Sur har Apple givet udviklerne XCode 12, som har indbyggede værktøjer som native compilers, redaktører og fejlretningsværktøjer. Apple hævder, at de fleste udviklere ved at bruge denne suite vil være i stand til at overføre deres applikationer til Apple Silicon-baserede Mac-computere om få dage. Apple har også lanceret Universal 2-applikationsbinarier, der giver udviklere mulighed for at oprette en enkelt app, der er kompatibel med både de nyere Apple Silicon-baserede Mac'er og de ældre Intel-baserede Mac-computere. Med overgangsteknologien fra Rosetta 2 kan brugerne bruge de eksisterende apps, som ikke er opdateret. Disse programmer tillader overgangen fra Intel til Apples egne CPU'er så problemfri som muligt.

Fremtid

Mens ingen med sikkerhed kan sige, hvad fremtiden vil have for Apple Silicon-produkter, ser det bestemt ud til, at tingene går i den rigtige retning, hvis starten er noget at gå efter. Apple har etableret et ekstremt stærkt fodfæste i CPU-rummet med M1, og selvom det måske ikke er en direkte konkurrent til de mest kraftfulde desktop-CPU'er endnu, er den ydeevne og effektivitet, den tilbyder lige nu, uovertruffen i nuværende bærbare produkter. Dette kombineret med den omfattende optimering, som Apple er i stand til, gør M1 til et stærkt valg for potentielle købere i skrivende stund.

Imidlertid er hele dette Apple Silicon-økosystem stadig i sin barndom og gennemgår en overgangsperiode. Potentielle købere vil måske tage et skridt tilbage og analysere situationen lidt, før de træffer en beslutning. Apples første forsøg på deres eget brugerdefinerede silicium har givet os eksponentielle forbedringer i ydeevne, effektivitet og batterilevetid sammenlignet med sidste generation af Intel-kolleger, så det er sikkert at antage, at fremtidige gentagelser af M1 eller andre Apple Silicon-produkter muligvis giver endnu større spring og måske endda til en lavere pris. For ikke at nævne, skal hele overgangssystemet stadig stryges perfekt ud, da brugerne har rapporteret et par tidlige fejl med forskellige professionelle og forbrugerapplikationer. Som professionel bør du helt sikkert undgå at vælge denne nye teknologi i det mindste de næste to år, indtil hele overgangen er afsluttet.

Apple planlægger tilsyneladende allerede at annoncere M1X Chip, som er en forbedret version med høj kernetælling af Apple M1 til 16-tommer MacBook Pro. Flere CPU'er med højere kernetællinger forventes at blive annonceret senere til Desktop iMacs og Mac Pros, så det bliver ret overfyldt i opstillingen temmelig hurtigt. Derfor er det en god ide at afvente den oprindelige bølge af Apple Silicon-produkter og vente på mere modne CPU-udgivelser senere på linjen, som måske passer perfekt til dine behov.

Afsluttende ord

Apple er bestemt kommet ind på desktop-CPU-markedet på en meget stærk måde og bringer sin store tekniske erfaring fra iPhones over til de ARM-baserede Apple Silicon-produkter. Disse CPU'er lover at levere massive forbedringer i løbet af den sidste generation af Mac-produkter, ikke kun i ydeevne, men også i effektivitet for at maksimere funktioner såsom batterilevetid. Ved hjælp af et helt tilpasset design ser Apple ud til at have gjort præcis det med M1, den første forbrugerchip, der blev frigivet under Apple Silicon-mærket.

M1 er en brugerdefineret SoC, der er udviklet og produceret af Apple, der kombinerer CPU, GPU, hukommelse og neuralmotor til en lille pakke for at forenkle kommunikationen og mindske latenstiden mellem de forskellige komponenter. SoC-designet baseret på 5 nm-processen leverer massive forbedringer i effektivitet og ydeevne på grund af flere medvirkende faktorer sammenlignet med dets Intel-kolleger.

Apple har kortlagt en overgangsperiode på to år for alle sine Mac-produkter til at flytte helt fra Intel-CPU'er til deres egne Apple Silicon-CPU'er. Mens Apple inden for denne periode sigter mod at understøtte både Intel-versionen og Apple-versionerne af Mac'er og MacBooks samtidigt, menes den udvidede support- og optimeringsperiode for Apple Silicon-baserede Mac'er at være længere. Apple har også gjort et fantastisk stykke arbejde med appoptimering ikke kun for udviklere, men også for almindelige forbrugere med programmer som Rosetta 2.

Alligevel er det vigtigt at bemærke, at hele overgangen stadig er i sine tidlige faser. Der er stadig mange knæk at stryge ud i hele denne proces, og at hoppe på de første par Apple Silicon-baserede CPU'er er simpelthen beslægtet med at indstille dig til "købers anger". Derfor anbefales det i det mindste for fagfolk, der bruger deres Apple-maskiner til arbejde, at vente på mere modne Apple-CPU'er med højere kernetællinger og forbedrede produktionsprocesser, før skiftet foretages. Apple Silicon-programmet er kommet for at blive og ser ud til at være vejen at gå for alle Apple-produkter lige nu.