Новая линейка компьютеров Apple — это больше, чем незначительные изменения в дизайне. Чем так хорош процессор Apple M1 и что шаг Apple означает для рынка, рассказывает Антон Карпов, руководитель бизнеса Apple компании Softline.
Как нововведения Apple изменят работу в офисе
Артем Багдасаров
За последние 8 лет развитие микроэлектроники существенно замедлилось. Правило Мура, по которому число транзисторов на чипе удваивается каждые 24 месяца, утратило актуальность. Поэтому рынку придется искать новые пути развития — и кажется, Apple в очередной раз указала всем дорогу.
10 ноября компания представила свой первый чип для компьютеров и ноутбуков, Apple M1. Это событие обрушило акции Intel и вызвало бурную реакцию в сети — а спустя месяц пошли слухи, что Microsoft разрабатывает собственные процессоры на аналогичной с M1 архитектуре. Но почему ход Apple настолько важен? И самое главное: что нового он привнес в компьютеры?
Историческая справка
Для компании это уже не первая и даже не вторая смена архитектуры. В 1994 году Apple отказались от применения Motorola 68000 в пользу IBM PowerPC. Новая архитектура была во многом схожа с ARM и предлагала высокую производительность. Оборотной стороной медали были сложная разработка программ и высокое энергопотребление.
Во время выбора архитектуры PowerPC Стив Джобс не входил в совет директоров Apple. Учитывая историю его отношений с IBM, вряд ли он был рад такому повороту событий. Тем не менее, по возвращении в компанию Джобс не стал сразу от нее отказываться — выпущенный в 1998-м iMac все еще работал на PowerPC.
Отказ от процессоров IBM состоялся лишь в 2006 году — тогда архитектура x86 уже доминировала на рынке PC. Процессоры Intel выигрывали по удобству разработки и энергоэффективности: последнее делало их пригодными для портативных ноутбуков, в которых Apple видела большой потенциал.
Партнерство с Intel продлилось 14 лет и только сейчас подходит к концу. Причин для этого накопилось достаточно: это и желание Apple больше контролировать аппаратную часть, и проблемы Intel с освоением передовых техпроцессов, и замедление роста быстродействия.
Просто увеличивать число транзисторов на чипе стало недостаточно, понадобились фундаментальные изменения в архитектуре. И тут на сцену выходит ARM.
Почему ARM
У каждой архитектуры свой набор плюсов и минусов. Так, x86 неприхотлива к программному коду и работает с широчайшим набором инструкций, однако значительная часть мощностей тратится на их интерпретацию. В свою очередь, ARM значительно быстрее и эффективнее, но предъявляет высокие требования к разработчикам и плохо работает с неадаптированным кодом.
Но Apple сделала переход максимально безболезненном как для программистов, так и для пользователей. Первым помог язык программирования Swift, появившийся в 2014 году — он максимально стандартизировал программирование под iOS и macOS. Новые Mac поддерживают iOS-приложения в нативном режиме, а процесс разработки нового софта уже изучен.
Если же надо запустить более старый код, в Apple разработали эмулятор Rosetta 2. Он разбивает сложные программные инструкции на понятные ARM-процессору. Также эмулятор не работает с некоторыми особо сложными инструкциями, такими как AVX, AVX2 и AVX512. Впрочем, большинство пользователей этого даже не заметит.
Что внутри
Apple M1 — система на чипе (SoC), которая содержит CPU, GPU, нейронный процессор для задач ИИ, чип безопасности и множество других компонентов и интерфейсов. Все выполнено по 5-нм техпроцессу — самому совершенному на данный момент.
Максимальный объем оперативной памяти LPDDR4X составляет 16 ГБ. Позднее Apple наверняка выпустит рабочие станции на M1 с большим объемом памяти, однако они будут значительно дороже.
Отдельной видеопамяти нет — процессору нужно делить общую память с видеоускорителем. Но поскольку ОЗУ распаяна прямо на чипе, скорость доступа к ней гораздо выше, чем в дискретных решениях с PCI-E интерфейсом. Уже поэтому сравнивать ноутбуки на M1 с конкурентами на Intel некорректно, даже если объем памяти у них одинаковый.
Кроме того, инженеры основательно поработали над пропускной способностью шины и позаботились о кэше (12 МБ l2 и 320 КБ l1). Это устраняет «узкие места» на пути данных, повышая эффективность использования имеющейся памяти.
В процессорный блок вошли 8 ядер: 4 высокопроизводительных ядра и 4 ядра низкого энергопотребления. По словам Apple, M1 оснащен самыми мощными ядрами в низковольтных процессорах.
По традиции компания не сообщает таких данных, как тактовая частота или количество терафлопс. Этому есть объяснение — сравнивать M1 по общим показателям с другими процессорами бессмысленно, ведь архитектура принципиально другая. Кроме того, за один такт ядро Firestorm выполняет 8 инструкций, тогда как ядра Intel и AMD — всего четыре (по числу декодеров). Так что даже при меньшей тактовой частоте производительность может оказаться выше, чем у конкурентов.
В свою очередь, ядра Icestorm подходят для простых задач, типа работы с документами в Pages или серфинга в Safari. В таком режиме использования ноутбук потребляет меньше энергии и почти не греется.
Графический процессор тоже получил 8 ядер и способен обрабатывать до 25 тысяч потоков данных. Apple заявляет, что это самый производительный видеоускоритель среди интегрированных решений. Сравнивать его с дискретными GPU бессмысленно, однако для тонкого и легкого ноутбука такое решение подходит идеально. Странно только, что компьютеры на M1 не поддерживают внешние видеокарты, подключаемые по Thunderbolt.
Личный опыт
Первое, что замечаешь при переходе со старого MacBook Air на новый — скорость работы в базовых задачах. Каким бы оптимизированным ни был софт Apple, низковольтные Intel Ice Lake портят впечатление: долгий холодный старт, нерасторопное открытие приложений, заторможенность при обилии вкладок в Safari и фоновых процессов. Поразительно, ведь снаружи устройства одинаковые.
Автономность тоже стала гораздо лучше: возможно, не со всеми задачами выйдет получить заявленные 18 часов, но типичная офисная работа разрядит аккумулятор нескоро. И даже под нагрузкой ноутбук выдерживает 11 часов, с лихвой покрывая рабочий день.
Другой важный момент — абсолютная тишина, ведь охлаждение в новом Air пассивное. Отсутствие шума точно оценят коллеги, да и самому приятно работать, не отвлекаясь на внезапные завывания кулера. Раньше от этого спасали только наушники.
При этом даже без кулера ноутбук значительно холоднее старой модели. Через полчаса воспроизведения 4K-видео область клавиатуры едва теплая, тогда как старый Air гудел кулером и ощутимо грелся.
Тут большинство уже задается вопросом: если охлаждение пассивное, а температура низкая, что с троттлингом? Процессор сбрасывает частоты через 8-10 минут прогонов Cinebench R23. Так что троттлинг есть, однако наступает он гораздо позднее, чем ждешь от такого ноутбука.
Что касается реальной производительности — рендер 5-минутного видео (4K/60 fps) в Final Cut занимает около 6 минут. Показатель почти как у MacBook Pro 16’’ на Core i9. Если взять не адаптированный под новую платформу Adobe Premiere Pro и запустить его через Rosetta, то на обработку того же видеофайла уходит порядка 23 минут.
Большинство старых программ работают адекватно, хотя поначалу возникали проблемы. Так, графический редактор Pixelmator Pro отказывался запускаться в режиме обратной совместимости. Все решилось с выходом обновленной версии, заточенной под M1.
Также частично решена проблема с запуском Windows через BootCamp — такой фокус можно провернуть с AbRM-версией ОС от Microsoft. В ней же поддерживаются x86-приложения через эмуляцию.
Заключение
Смена архитектуры — всегда радикальный шаг, однако именно Apple прибегала к нему чаще других. Переход на ARM доказал, что компания все еще является новатором и задает глобальные тренды в индустрии.
Но что важнее — компьютеры с Apple M1 показали рывок в развитии, которого не было уже 10 лет. Теперь очередь за остальными игроками на рынке: Intel, AMD, Microsoft, Nvidia и Qualcomm.
Источник: