Apple M1 – pogromca AMD i Intela? ITbiznes w Biznes24 odc. 34

Niedawna decyzja Apple, by w swoich komputerach stosować procesory własnej produkcji, Apple M1, wywołała niemałe poruszenie. Zwłaszcza że pierwsze wyniki wydajności najnowszych laptopów MacBook Air czy MacBook Pro z Apple M1 wskazują, że M1 to prawdziwy pogromca dotychczas montowanych w MacBookach procesorów Intela. Czy tak faktycznie jest?

Rozwód po 15 latach

Firma Apple porzuciła procesory Intela po 15 latach. Montowała je w swoich komputerach stacjonarnych i notebookach od 2005 roku. Od listopada 2020 korzysta już z układów własnej produkcji. W najnowszych MacBookach i Makach mini pojawiły się już jednostki Apple Silicon M1, które są układami typu SoC – Silicon on a Chip, integrującymi w jednej obudowie procesor centralny (CPU), układ graficzny (GPU), procesor przetwarzania sieci neuronowych (Neural Engine), procesor obrazu, a nawet pamięć RAM.

Rdzenie CPU w układach M1 wykonano w architekturze ARM, niezgodnej z x86. Nie są one kompatybilne z procesorami Intela, a to oznacza, że konieczne jest przekompilowanie zarówno systemu operacyjnego macOS, jak i wszystkich aplikacji.

Ostatnio taką zmianę Apple przeprowadził w 2005 roku. Wtedy zmienił stosowane przez siebie procesory IBM PowerPC na układy Intela.

Apple już montuje własne procesory w iPhone’ach

Apple ma już doświadczenie w projektowaniu układów SoC. Autorskie jednostki montowane są przecież w iPhone’ach i iPadach. Dotychczas ich wydajność była jeszcze niedostatecznie wysoka, by użyć ich w komputerach stacjonarnych czy laptopach. Najnowsza generacja osiągnęła już jednak odpowiedni poziom wydajności. Układ Apple M1 ma bardzo wiele wspólnego z Apple A14 Bionic montowanego w iPhone’ach 12 czy Apple A12Z Bionic, który znalazł się w iPadach Pro.

Procesor Apple M1 trafił na początek do komputerów Apple MacBook Air, MacBook Pro oraz Mac mini.

Układ produkowany jest w wymiarze technologicznym 5 nm w fabrykach TSMC. Zbudowany jest z 16 miliardów tranzystorów.

Dla porównania, układ HiSilicon Kirin 9000, który znalazł się w smartfonach Huawei Mate 40 Pro, również jest produkowany w litografii 5 nm w fabryce TSMC, ale składa się z 15,3 mld tranzystorów.

Bardzo duża wydajność i niski pobór energii

Apple M1 ma 8 rdzeniowy procesor CPU w architekturze ARM. Jednostka jest zbudowana w architekturze big.LITTLE, co oznacza, że cztery z ośmiu rdzeni są jądrami o wysokiej wydajności, a pozostałe cztery – energooszczędne. W mało wymagających aplikacjach wykorzystywane są rdzenie o niskim poborze energii. Zapewniają wystarczającą wydajność, a przy tym gwarantują długi czas pracy na akumulatorze. Z kolei w aplikacjach wymagających najwyższej wydajności uaktywniają się cztery najszybsze rdzenie.

Jednym z nielicznych benchmarków, który jest dostępny na wszystkie platformy (macOS, Windows, Android) jest Geekbench. W benchmarku tym nowe MacBooki Air czy MacBooki Pro z Apple M1 uzyskują wyraźnie wyższe wyniki, niż na komputerach MacBook Pro z procesorami Intela – nawet Core i9.

W bezpośrednim starciu przy tej samej liczbie rdzeni wydajność Apple M1 jest porównywalna do układów Core 11 generacji, przy czym Apple M1 pobiera o połowę mniej energii. Układ Apple jest za to wolniejszy (porównując tę samą liczbę rdzeni) od układów AMD Ryzen 9 (Zen 3) – różnica to około 10% na korzyść procesorów AMD. Ryzen 9 ma za to aż 16 rdzeni i 32 wątki, więc w benchmarkach wielowątkowych (np. rendering 3D) rozkłada już Apple M1 na łopatki.

Wśród wielu zalet są też i istotne ograniczenia

Apple M1 jest układem bardzo wydajnym, ale obarczonym szeregiem fizycznych ograniczeń. Pierwszym jest ilość pamięci. Oferowane są one w chwili obecnej jedynie z 8 lub 16 GB pamięci RAM. W nowych MacBookach czy w najnowszym Maku mini nie ma żadnej możliwości rozszerzenia pamięci. To oznacza, że komputery będą miały duże problemy w aplikacjach pożerających dużą ilość RAM-u – przy przetwarzaniu dużych baz danych czy przy obróbce ilustracji o wysokiej rozdzielczości.

M1 dostępny jest obecnie wyłącznie w 8-rdzeniowej wersji. W aplikacjach przetwarzających wiele wątków jednocześnie i to będzie istotnym ograniczeniem. Procesory o większej liczbie rdzeni lub wątków logicznych (Intel Core i9 czy AMD Ryzen) w takich zastosowaniach będą znacznie wydajniejsze od M1.

Kolejnym problemem jest brak kompatybilności Apple M1 z architekturą x86. To oznacza, że wszystkie aplikacje dla komputerów Apple trzeba na nowo zrekompilować. Oczywiście system macOS Big Sur dostępny jest już w wersji „natywnej” dla architektury ARM, tak samo flagowe aplikacje jak Final Cut Pro.

Jednak resztę aplikacji trzeba uruchamiać w trybie emulacji (Rosetta 2). Wcześniej rozwiązanie tego typu (Rosetta) ofertowane było w 2005 roku, gdy Apple zmieniał procesory w swoich komputerach z układów PowerPC na jednostki Intela.

Niestety oznacza to, że w chwili obecnej większość aplikacji działa na najnowszych komputerach z obniżoną wydajnością, a niektóre nie działają wcale. Na nowych komputerach nie da się na przykład zainstalować systemu Windows.

A to oznacza, że nowe MacBooki mogą się nie sprawdzić w pewnych środowiskach biznesowych, o czym rozmawialiśmy ostatnio w drugim odcinku podcastu ITbiznes.