苹果M1 - 新时代到来？

11月11日，苹果正式发布了全新的Mac电脑芯片M1，搭载在MacBook Air/Pro和MacMini中 (图 Google Images)。M1是第一款能够运行最初为iphone和ipad编写的iOS应用程序的mac芯片，据说它要比iphone12系列中使用的A14仿生芯片更强大。作为采用5纳米制程工艺的“系统芯片”(SoC)，M1集成了不同的组件，包括CPU (处理器)、GPU (显卡/图像处理器)、统一内存架构 (RAM)、神经网络引擎 (neutral engine)等。M1共有160亿个晶体管，可同时运行将近25000个线程，数据处理能力为每秒2.6万亿次浮点运算 (图 Gadget Flow)。神经网络引擎又称为神经处理单元 (NPU), 这是计算机历史上第一次主流处理器在单芯片上加上用于人工智能的NPU的完整系统, M1的NPU使它完全为未来做好准备。

与基于x86架构的英特尔芯片不同，苹果Silicon M1采用基于ARM的架构，与苹果多年来为iPhone和iPad设计的A系列芯片非常相似。统一内存架构使CPU、GPU和其他处理器组件可以同时访问相同的数据，而无需在多个内存池之间进行交换。M1芯片包括一个8核CPU，具有4个高性内核和4个高效内核 (图 Apple)。高性能内核旨在为功耗密集型单线程任务提供最佳性能。对于那些不那么密集且不需要相同功率的任务，比如网页浏览，有四个高效的内核，它们使用十分之一的电量来保持电池寿命。但对于要求高的任务，则可以同时使用所有八个核心来执行。

除了 CPU和 GPU，M1还有一个神经引擎，用于处理视频分析、语音识别、图像处理等机器学习任务；内置视频解码器 / 编码器，用于视频文件的高能效转换；安全加密器用于处理加密，数字信号处理器用于处理解压音乐文件等数学密集型功能；图像处理单元则加快了图像处理应用所做的任务。这些具有特定用途的芯片加快了特定任务的速度，让M1版Mac的图像和视频剪辑速度明显提升，即使是入门级的M1版Mac Mini也能轻松的对大视频文件编码。与英特尔最新的PC笔记本电脑芯片相比，M1的CPU性能提高了2倍，而且功耗仅为25%。M1-Mac的电池寿命比上一代Mac的续航时间长2倍。电池寿命最长的Mac是13英寸MacBook Pro，续航时间长达20小时 (图 TechCrunch)。苹果公司的这个转型非常彻底，也预示着PC今后前进的方向。

这是苹果首次使用一种可以与X86竞争的非X86芯片。如果苹果持续改善M1芯片性能，并一直领先于x86的竞争对手，那将会增强其他公司对ARM架构的信心，包括正等待监管机构批准并购ARM的英伟达。如果ARM能够胜过x86，则整个WinTel生态系统将遭受前所未有的冲击 (图 wccftech)。

当然，并非每件事都是完美的。M1芯片的高度集成的特点也意味着：一荣俱荣，一损俱损 (图 ITIGIC)。以前一枚零件坏了，换掉这单一零件即可。现在则需将SoC换掉，增加运行费用。此外，苹果是在没有任何基准支持的情况下进行“快了很多倍”的对比，加上大量使用“最多”一词，起初一切听起来都不错，再仔细想，觉得兜售给自己的像是一种幻觉。性能的唯一区别在于功耗 (MacBooks对MacMini) 和散热 (无风扇MacBook Air对MacBook Pro)。

电子设备的功能在不断增多，不同设备之间多操作一致性，数据交换等要求提高，正推动电脑和手机使用统一的架构，和达成相似的续航时间。为顺应这一趋势，多年来苹果一直实施将硬件和软件整合在一起的垂直模式。苹果公司不但自己设计硬件和软件，也为其设备 (iPhone和iPad) 设计了自己的处理器, 从而让苹果拥有包括系统设计、半导体、电池化学和软件在内的核心知识产权，控制了其生态系统。为追求最佳生态，苹果在10年前毅然而然地启动了Apple Silicon项目 (图 Y.M.Cinema)，引进智能手机通用的低功耗ARM架构来设计计算机芯片，做理想的产品。由于掌控了整个产品生态和供应链，苹果让其设备的各个部件相互匹配，从而使设备 (譬如iPhone或iPad) 发挥超佳性能。无疑，苹果成功了。因为M1芯片只有在苹果的这套生态里才能发挥最强性能，这样的优势难于被 (别的公司) 复制的。使用ARM 架构的M1芯片不但在Mac上运转出色，且可无缝运行遗留的x86应用程序，因为其翻译层能将之前英特尔的指令，转译成 M1 芯片可以“听懂”的代码，来实现兼容。

苹果正计划将整个Mac系列产品升级为苹果硅芯片 (Apple Silicon)，彻底淘汰英特尔芯片。或许，在不远的将来，所有苹果设备会变得高度一致。三星这家韩国大型科技集团，也是类似苹果公司这样垂直整合其产品的 (图 Slide Share)。三星公司生产的产品从液晶面板到处理器、电视和智能手机。英特尔也设计和生产半导体芯片，如著名的x86芯片。正在路上的华为鸿蒙，也走的是类似苹果的垂直整合路线。互联网巨头谷歌也已观察到这一趋势，正在从零构建称名为Fuchsia的新操作系统。看来是英雄所见略同啊。未来可期。

 

参考资料

新浪数码. (2020). 开发者现身说法 苹果M1芯片为何比高端英特尔CPU还要快？Sina 苹果汇. 链接 https://finance.sina.com.cn/tech/2020-12-01/doc-iiznezxs4545991.shtml

差评君. (2020). 苹果刚发布的M1芯片，是把鸿蒙的思路提前完成了？ 虎嗅. 链接 https://www.huxiu.com/article/393407.html

Apple. (2020). Small chip. Giant leap. 链接  https://www.apple.com/mac/m1/

Bohn, D. (2020). APPLE MACBOOK AIR WITH M1 REVIEW: NEW CHIP, NO PROBLEM. THE VERGE. 链接 https://www.theverge.com/21569603/apple-macbook-air-m1-review-price-specs-features-arm-silicon

Clover, J. (2020). Apple M1 Chip: Everything You Need to Know.   MacRumors.  链接 https://www.macrumors.com/guide/m1/

Gartenberg, C. (2020). Apple’s first-gen M1 chips have already upended our concept of laptop performance. THE VERGE. 链接 https://www.theverge.com/2020/11/19/21574057/apple-m1-chips-laptop-performance-intel-qualcomm-competition

Kingsley-Hughes, A. (2020). Apple's M1 chip launch raised more questions than it answered. ZDNet. 链接 https://www.zdnet.com/article/apples-m1-chip-launch-raised-more-questions-than-it-answered/

O'Donnell, B. (2020). Apple's M1 chips inside latest Macs offer fresh opportunities. Here's what you need to know. USA TODAY. 链接 https://www.usatoday.com/story/tech/columnist/2020/11/11/apple-new-m-1-chip-what-to-know/6228264002/

[国华P]

回复 '无法弄' 的评论 : 谢谢分享你的使用体验。确实如你所说，习惯很重要。Mac的外观设计比较流畅，也较PC更安全性，相对来说。似乎用Mac更时髦一些，更显“身份，” 包括周围做IT的土生土长的本（国）人，爱用Mac。当然，其中不少人持有苹果股票，两全其美嘛。

[无法弄]

我家有个Mac，是13英寸MacBook Pro，确实充电省事，小孩上学一用就是一天。不过我不喜欢苹果操作系统，还是喜欢windows，主要是习惯了。谢谢介绍新产品，就5年一换来说，我家那个MAC快到时候了：）

[国华P]

回复 'GoBucks!' 的评论 : 谢谢分享你的实际使用体验。不知功耗如何？我读到说rosetta2如何做好了前期工作，因而M1运行非常顺畅。根据你的体验，显然“转型尚未成功，苹果仍需努力”啊。

[GoBucks!]

我最近买了M1，看不出有什么差别，对用Photoshop，Final Cut的比较有用。M1价格更加便宜. 但是由于太新，有的软件有问题，rosetta似乎还有很多问题。