Apple M1 Chip vs Intel x86-processorer: Vad är skillnaden?

22 juni^nd2020 markerade en mycket viktig milstolpe för Apple med tillkännagivandet av en helt ny serie anpassade stationära och mobila processorer märkta som "Apple Silicon". Fram till den tiden och till och med i skrivande stund har Apple samarbetat med Intel för att tillhandahålla processorer för sina bärbara och stationära produkter som MacBook Pro och Mac Pro. Med tillkännagivandet av detta nya sortiment av anpassat kisel planerar Apple att övergå från de processorer som tillhandahålls av Intel till förmån för processorer som det syftar till att utveckla och tillverka oberoende.

Apple har redan utvecklat och tillverkat sina egna anpassade mikroprocessorer för sina iPhones med enorm framgång, och det är ingen överraskning att de nu vill förstärka den uppskattningen genom att rikta in sig på den mobila och stationära CPU-marknaden. Detta steg motiveras ytterligare av Intels fullständiga brist på innovation och framsteg på senare tid, inte bara i dess stationära CPU-uppställningar utan också på CPU-marknaden för bärbara datorer där parametrar som effektivitet råder högsta. Intel har haft väldokumenterade problem med sin riktade övergång till tillverkningsprocessen på 10 nm, så de är fortfarande fast vid 14 nm för de flesta av sina produkter för tillfället. Detta gör övergången från Intel till Apples eget kisel desto viktigare för ett företag med ett rykte som Apples.

Apple Silicon

Vi har redan täckt grunderna i Apple Silicon och vad det betyder för Intel i den här artikeln, men i dagens innehåll har vi en mängd ny information om Apple Silicon inklusive den första produkten som Apple officiellt har producerat under Apple Silicon-märket. Apple Silicon är i grunden tänkt att vara en serie processorer som Apple har full kontroll över, vare sig det gäller design, tillverkning, produktion, prestanda, optimering eller vad har du. Apple syftar till att exponentiellt förbättra användarupplevelsen och prestandan hos sina bärbara och stationära produkter med denna serie av processorer eftersom dessa produkter har stagnerat något på grund av avsaknaden av betydande prestationsvinster från Intels sida.

Apple Silicon tar också ett helt annat synsätt på tillverkningen av processorerna själva jämfört med Intel. Till skillnad från Intels processorer som är baserade på x86-arkitekturen, baserar Apple sina anpassade processorer på ARM-arkitekturen, som har sina egna fördelar och nackdelar som beskrivs senare i artikeln. Genom att kombinera ARM-arkitekturen med Apples 5nm-tillverkningsprocess syftar Apple till att producera anpassade mikroprocessorer som överträffar Intels erbjudanden inte bara när det gäller prestanda utan också vad gäller effektivitet, vilket är ett stort problem för bärbara produkter som MacBook-serien.

Apple M1 Chip

Apples första produkt under varumärket Apple Silicon kom den 10 november^th2020 heter Apple M1. Detta är ett anpassat chip som har utvecklats av Apple baserat på ARM-arkitekturen och tillverkat på 5nm-processnoden. Apple M1 lovar branschledande prestanda, kraftfulla funktioner och otrolig effektivitet för användare av bärbara datorer och stationära datorer som utnyttjar kraften i detta chip. Som ett system på ett chip (SoC) kombinerar M1 ett antal kraftfulla tekniker till ett enda chip i en riktigt intressant och innovativ design som ännu inte har setts från Intel eller AMD. För att inte tala om, M1 är det första persondatorchipet som byggs med 5-nm processnoden.

Apple har gjort en mängd djärva påståenden angående den förväntade prestandan och effektiviteten hos Apple M1-chipet. Enligt Apple har M1 världens snabbaste CPU-kärna i kisel med låg effekt, världens bästa prestanda per watt, världens snabbaste integrerade grafik på en persondator, banbrytande maskininlärningsprestanda med Apple Neural Engine. Apple hävdar att M1 levererar det största språnget någonsin för Mac.

Produkter

I skrivande stund har Apple släppt M1-chipet på tre av sina vanliga konsumentprodukter. Apple Mac Mini, MacBook Air och MacBook Pro 13 ”erbjuder nu en konfiguration med Apple M1-chipet istället för Intels x86-CPU-erbjudanden som var vanliga i dessa produkter tidigare. I själva verket tar Apple inte bort de Intel-baserade MacBooks och Mac-produkterna snarare utan dessa produkter är avsedda att samexistera i samma sortiment med varandra i minst två år. Apple har planerat en övergångsperiod för sina produktlinjer som för närvarande förväntas pågå i cirka 2 år. I slutet av denna övergångsperiod ska alla Apple-enheter drivas av Apple Silicon-processorer istället för Intels x86-processorer.

Apple M1-utrustad Mac Mini börjar på 699 $, MacBook Air börjar på 999 $ och MacBook Pro börjar från 1299 $.

Kärnarkitektur och design

Fram till nu behövde en Mac- eller MacBook-produkt flera marker för att leverera alla dess funktioner. Flera komponenter som CPU, minne, GPU, I / O och säkerhetskomponenter behövde monteras inuti produkten och länkas med varandra för att ge maximal prestanda som produkten hävdade. Apple M1-chipet är ett enda system-on-a-chip (SoC) som kombinerar ett antal huvudkomponenter i ett enda litet paket och ger en hög integrationsnivå som är avgörande för ökad effektivitet och prestanda. M1-chipet har hela 16 miljarder transistorer, vilket är det högsta antalet transistorer som Apple någonsin har lagt i ett enda chip.

M1 är kärnan, en 8-kärnig CPU som har utformats för att maximera både prestanda och effektivitet. Av denna anledning har den fyra högpresterande kärnor och fyra högeffektiva kärnor som gör det möjligt för M1-chipet att byta prestanda för effektivitet när det behövs. Apple hävdar att dess högpresterande kärna är världens snabbaste CPU-kärna när det gäller kisel med låg effekt, så flertrådade arbetsbelastningar bör vara en lek för dessa kärnor. De högeffektiva kärnorna använder en tiondel av kraften hos de snabbare kärnorna samtidigt som de bibehåller en baslinje för prestanda. Dessa kärnor kör lätta uppgifter och bakgrundsapplikationer medan de kraftfulla kärnorna hanterar de mest krävande arbetsbelastningarna.

I ett överraskande drag har Apple integrerat GPU inuti M1-chipet vilket ytterligare ger tyngd till Apples påstående om att M1 är ett komplett "System on a Chip". M1: s integrerade GPU syftar till att skapa en balans mellan prestanda och effektivitet, vilket är viktigt för mobila produkter som MacBook. GPU: n består också av åtta kärnor och kan utföra nästan 25 000 trådar åt gången enligt Apple. Apple hävdar också att detta är den mest avancerade grafikprocessorn som de någonsin har byggt.

M1 har också en 16-Core Neural Engine inbyggd i kärnkonstruktionen på processorn. Neural Engine kan tydligen utföra massiva 11 biljoner operationer per sekund vilket kan vara till stor hjälp för maskininlärningsapplikationer och AI. Denna Neural Engine i kombination med den utmärkta integrerade GPU: n i M1 gör den till en utmärkt redigerings- och renderingskandidat i appar som Final Cut Pro. Den nya Neural Engine har upp till 15 gånger snabbare maskininlärningsprestanda än tidigare Mac-produkter.

Apple har också gått vidare och förenat systemminnet med resten av chipkomponenterna i M1. RAM-minnet på Mac Mini eller MacBook kommer nu att integreras direkt i själva chipet, så det har en direkt länk till CPU och andra komponenter inuti SoC. UMA hävdar att man förenar minnet med hög bandbredd och låg latens i en enda pool i ett anpassat paket så att alla komponenter i SoC kan få åtkomst till samma data utan att kopiera det mellan flera minnesgrupper. Integrerat RAM har en stor nackdel men eftersom RAM inte kan uppgraderas eller bytas ut av användaren.

Förbättringar över x86 Intel-processorer

Apples beslut att övergå från Intel och mot sitt eget ARM-baserade sortiment av processorer har huvudsakligen dikterats av tre viktiga faktorer.

Effektivitet

Baserat på den åldrande 14nm-processen är Intel-processorerna i de nuvarande MacBooks och Mac-produkterna mycket ineffektiva, vilket leder till problem med hög effekt och termisk strypning, särskilt i bärbara datorer. Dessa problem har hämmat den potentiella prestandan för MacBook- och Mac-produkterna och Apple var verkligen inte nöjd med Intels brist på innovation här.

Med introduktionen av M1 Chip hävdar Apple en jättestor 3x högre prestanda per watt jämfört med senaste generationens processorer. Detta gör att SoC inuti MacBooks kan gå svalare och dra mycket mindre ström jämfört med Intels x86-baserade processorer. Borttagningen av eventuella termiska begränsningar gör att M1-chipet når sin maximala prestandapotential även utan aktiv kylning, vilket syns i Mac Mini och MacBook Air.

Ännu mer imponerande än så är den nu kraftigt förbättrade batteritiden för de nya M1-baserade MacBooks. Apple gör anspråk på upp till 17 timmars trådlös surfning och 20 timmars filmuppspelning i 13-tums MacBook Pro. Det här är löjliga siffror som verkar vara korrekta så långt det första testet går. Denna fantastiska batteritid är ett direkt resultat av den förbättrade effektiviteten hos Apple M1 Chip.

Hastighet

M1 Chip är inte bara en mästare när det gäller effektivitet utan också i rå prestanda. Den tätt sammansatta strukturen hos SoC i kombination med designen av högpresterande och högeffektiva kärnor ger upp till 2x snabbare CPU-prestanda jämfört med föregående generationens Intel-motsvarighet. Ännu mer imponerande är det faktum att det bara använder 25% av den kraft som PC-chipet använde i samma scenario. Detta talar volymer om M1-chipets prestanda och effektivitet inte bara idag utan också i framtiden.

Apple har också hävdat att den integrerade GPU inuti M1 ger betydligt högre grafikprestanda än det allra senaste PC-bärbara chipet för upp till 2x grafikhastigheten. Inte bara slår det eller matchar den PC-motsvarigheten, men det gör det också medan det bara använder 33% av den effekt som PC-chipet använde i samma scenario. Med 2,6 teraflops genomströmning hävdar Apple att M1 har världens snabbaste integrerade grafik i en persondator. Effektivitet och prestanda som denna, i kombination med det omfattande optimeringsarbete som Apple är känt för, kan göra M1 och framtida Apple Silicon-produkter extremt svåra att konkurrera mot för PC-konkurrenterna.

Enligt Apple levererar M1 upp till 3,5 gånger snabbare CPU-prestanda, upp till 6 gånger snabbare GPU-prestanda och upp till 15 gånger snabbare maskininlärning, samtidigt som batterilivslängden blir upp till 2x längre än tidigare generation Mac-datorer.

Optimering

Apple är ett företag som gillar att ta kontroll över alla aspekter av produktionsprocessen när det gäller sina egna produkter. Eftersom Apple redan har sitt eget operativsystem, kommer tillverkning av anpassade processorer och andra komponenter skräddarsydda för det operativsystemet att göra det möjligt för Apple att optimera slutanvändarens upplevelse enormt. Apple kan finjustera M1-chipets prestanda för att matcha kraven och förväntningarna hos operativsystemet och dess appar, medan operativsystemet har mycket lättare att prata med M1-chipet och dess olika komponenter. Detta möjliggör en mycket högre nivå av granularitet och kontroll som kan leda till en mycket bättre upplevelse än vad som tidigare var möjligt med Intel-processorer.

Utöver det är macOS Big Sur konstruerad för att dra full nytta av alla M1-chipets kapacitet och kraft eftersom Apple hävdar att det är deras mest kraftfulla programvara som någonsin körs på deras mest avancerade maskinvara hittills. M1 och Big Sur lovar inte bara flammande snabb prestanda och funktioner som Instant Wake utan ger också en hög säkerhetsnivå för enheten genom att låsa allt i Apples ekosystem.

Att ta kontroll över hela produktions- och utvecklingsprocessen har gjort det möjligt för Apple att introducera en mängd anpassade tekniker i Apple M1-chipet, inklusive:

• Apples senaste bildsignalprocessor (ISP) för video med högre kvalitet med bättre brusreducering, större dynamiskt omfång och förbättrad automatisk vitbalans.
• Den senaste Secure Enclave för bästa klassens säkerhet.
• En högpresterande lagringskontroll med AES-krypteringshårdvara för snabbare och säkrare SSD-prestanda.
• Högeffektiva, mycket effektiva mediekodnings- och avkodningsmotorer för bra prestanda och förlängd batteritid.
• En Apple-designad Thunderbolt-controller med stöd för USB 4, överföringshastigheter på upp till 40 Gbps och kompatibilitet med fler kringutrustning än någonsin.

Dessa anpassade tekniker lägger till en lovande lista över anpassade funktioner som Apple bygger in i sina Apple Silicon-processorer.

Övergång

Apples omedelbara plan efter detta tillkännagivande är att göra denna övergång så smidig och problemfri som möjligt både för utvecklarna och slutanvändarna. Med tanke på detta har Apple valt alternativet att hålla Mac-datorerna baserade på Intel-processorer fortfarande på marknaden, samtidigt som de introducerar nya Mac-datorer baserade på Apple Silicon. Denna samexistens kommer att visa sig vara en drivkraft bakom den sömlösa övergången som Apple har planerat. I slutet av detta år kan vi förvänta oss att Mac-baserade på Apple Silicon kommer på marknaden, medan Intel-baserade Mac-datorer också kommer att dela marknadsutrymmet för tillfället. Den fullständiga övergången tar cirka två år om allt går enligt plan.

Apple har vidtagit lämpliga steg i processen att överföra sina befintliga applikationer till det nya ekosystemet som drivs av det nya kislet. Med macOS Big Sur har Apple gett utvecklarna XCode 12, som har inbyggda verktyg som inbyggda kompilatorer, redaktörer och felsökningsverktyg. Apple hävdar att de flesta utvecklare kommer att kunna överföra sina applikationer till Apple Silicon-baserade Mac-datorer om några dagar om de använder denna svit. Apple har också lanserat Universal 2-programbinarier som gör det möjligt för utvecklare att skapa en enda app som är kompatibel med både de nyare Apple Silicon-baserade Mac-datorerna och de äldre Intel-baserade Mac-datorerna. Med övergångstekniken för Rosetta 2 kommer användarna att kunna använda de befintliga appar som inte har uppdaterats. Dessa program möjliggör övergången från Intel till Apples egna processorer så smidigt som möjligt.

Framtida

Medan ingen kan säga med säkerhet vad framtiden kommer att ha för Apple Silicon-produkter, verkar det verkligen gå i rätt riktning om starten är något att gå. Apple har etablerat ett extremt starkt fotfäste i CPU-utrymmet med M1 och även om det kanske inte är en direkt konkurrent till de mest kraftfulla stationära processorerna hittills, är prestandan och effektiviteten som den erbjuder just nu oöverträffad i nuvarande bärbara produkter. Detta, i kombination med den omfattande optimering som Apple kan, gör M1 till ett starkt val för potentiella köpare i skrivande stund.

Men hela detta Apple Silicon-ekosystem är fortfarande i sin linda och går igenom en övergångsperiod. Potentiella köpare kanske vill ta ett steg tillbaka och analysera situationen lite innan de fattar ett beslut. Apples första försök med sin egen anpassade kisel har gett oss exponentiella förbättringar av prestanda, effektivitet och batteritid jämfört med senaste generationens Intel-motsvarigheter, så det är säkert att anta att framtida iterationer av M1 eller andra Apple Silicon-produkter kan ge jämnare större hopp, och kanske till och med till en lägre kostnad. För att inte tala om, hela övergångssystemet måste fortfarande strykas ut perfekt eftersom användare har rapporterat några tidiga fel med olika professionella och konsumentapplikationer. Som professionell bör du definitivt undvika att välja den här nya tekniken åtminstone de kommande två åren tills hela övergången har slutförts.

Apple planerar tydligen redan att tillkännage M1X Chip, som är en förbättrad version med hög kärnantal av Apple M1 för 16-tums MacBook Pro. Fler processorer med högre kärnantal förväntas meddelas senare för Desktop iMacs och Mac Pros, så det kommer att bli ganska trångt i sortimentet ganska snabbt. Därför är det en bra idé att vänta på den första vågen av Apple Silicon-produkter och vänta på mer mogna CPU-utgåvor senare längs linjen, vilket perfekt passar dina behov.

Slutord

Apple har verkligen kommit in på den stationära CPU-marknaden på ett mycket starkt sätt, vilket ger sin stora tekniska erfarenhet från iPhones till ARM-baserade Apple Silicon-produkter. Dessa processorer lovar att leverera massiva förbättringar under den senaste generationen av Mac-produkter, inte bara i prestanda utan också i effektivitet för att maximera funktioner som batteritid. Med en helt anpassad design verkar Apple ha gjort exakt det med M1, det första konsumentchipet som släpptes under Apple Silicon-märket.

M1 är en anpassad SoC utvecklad och tillverkad av Apple som kombinerar CPU, GPU, minne och neuralmotor i ett litet paket för att förenkla kommunikationen och minska latensen mellan de olika komponenterna. SoC-designen baserad på 5nm-processen ger massiva förbättringar i effektivitet och prestanda på grund av flera bidragande faktorer jämfört med dess Intel-motsvarigheter.

Apple har kartlagt en övergångsperiod på två år för alla sina Mac-produkter för att gå helt från Intel-processorer till sina egna Apple Silicon-processorer. Medan Apple inom den perioden syftar till att stödja både Intel-versionen och Apple-versionerna av Mac och MacBooks samtidigt, ska den utökade support- och optimeringsperioden för Apple Silicon-baserade Mac-datorer vara längre. Apple har också gjort ett fantastiskt jobb med appoptimering inte bara för utvecklare utan också för allmänna konsumenter med program som Rosetta 2.

Det är ändå viktigt att notera att hela övergången fortfarande är i sina tidiga faser. Det finns fortfarande många knep att stryka ut i hela denna process, och att hoppa på de första Apple Silicon-baserade processorerna är helt enkelt besläktat med att sätta upp dig själv för "köparens ånger". Därför rekommenderas det åtminstone för yrkesverksamma som använder sina Apple-maskiner för arbete att vänta på mer mogna Apple-processorer med högre kärnantal och förbättrade produktionsprocesser innan skiftet görs. Apple Silicon-programmet är här för att stanna och verkar vara vägen att gå för alla Apple-produkter just nu.