22. júnandRok 2020 znamenal pre spoločnosť Apple veľmi významný míľnik oznámením úplne nového radu vlastných desktopových a mobilných CPU označených ako „Apple Silicon“. Až do tohto okamihu, dokonca aj v čase písania tohto článku, bola spoločnosť Apple uzavretá partnerstvom so spoločnosťou Intel v oblasti poskytovania CPU pre svoje produkty pre notebooky a stolné počítače, ako sú MacBook Pro a Mac Pro. Ohlásením tejto novej rady zakázkového kremíka plánuje spoločnosť Apple upustiť od CPU poskytovaných spoločnosťou Intel v prospech procesorov, ktoré má v úmysle vyvíjať a vyrábať samostatne.
Apple požaduje veľké množstvo vylepšení pomocou Apple Silicon - Obrázok: Apple
Spoločnosť Apple už vyvinula a vyrobila vlastné mikroprocesory pre svoje telefóny iPhone s obrovským úspechom. Nie je prekvapením, že teraz chce tento ohlas umocniť zameraním na trh s mobilnými a stolovými procesormi. Tento krok je ďalej odôvodnený úplným nedostatkom inovácií a posledným pokrokom spoločnosti Intel nielen v zostave CPU stolových počítačov, ale aj na trhu s procesormi notebookov, kde vládnu parametre ako efektívnosť. Spoločnosť Intel mala s cieleným prechodom na 10nm výrobný proces dobre zdokumentované problémy, takže pre väčšinu svojich produktov sú zatiaľ stále na 14nm. Vďaka tomu je prechod od spoločnosti Intel k vlastnému silikónu spoločnosti Apple o to dôležitejší pre spoločnosť, ktorá má povesť ako Apple.
Apple Silicon
Už sme prebrali základné informácie o Apple Silicon a čo to znamená pre Intel v tomto článku, ale v dnešnej obsahovej časti máme množstvo nových informácií o Apple Silicon vrátane prvého produktu, ktorý spoločnosť Apple oficiálne vyrobila pod značkou Apple Silicon. Apple Silicon má v podstate predstavovať zostavu procesorov, nad ktorými má Apple úplnú kontrolu, či už ide o dizajn, výrobu, výrobu, výkon, optimalizáciu alebo o to, čo máte. Cieľom spoločnosti Apple je exponenciálne vylepšiť užívateľský komfort a výkon svojich notebookov a stolových produktov s touto zostavou procesorov, pretože tieto produkty do istej miery stagnovali kvôli nedostatku výrazného zvýšenia výkonu zo strany spoločnosti Intel.
Spoločnosť Apple Silicon takisto zaujíma úplne odlišný prístup k výrobe samotných procesorov v porovnaní s procesormi Intel. Na rozdiel od procesorov Intel, ktoré sú založené na architektúre x86, Apple zakladá svoje vlastné procesory na architektúre ARM, ktorá má svoje vlastné výhody a nevýhody, ktoré budú preskúmané ďalej v článku. Kombináciou architektúry ARM s 5nm výrobným procesom spoločnosti Apple sa spoločnosť Apple zameriava na výrobu vlastných mikroprocesorov, ktoré prevyšujú ponuku spoločnosti Intel nielen vo výkone, ale aj v efektívnosti, ktorá je hlavným záujmom notebookových produktov, ako sú napríklad série MacBook.
Čip Apple M1
Prvý produkt spoločnosti Apple pod značkou Apple Silicon prišiel 10. novembrath, 2020 s názvom Apple M1. Jedná sa o vlastný čip, ktorý vyvinula spoločnosť Apple na základe architektúry ARM a ktorý bol vyrobený na 5nm procesnom uzle. Apple M1 sľubuje špičkový výkon, výkonné funkcie a neuveriteľnú efektivitu používateľom notebookov a stolových počítačov, ktorí využívajú výkon tohto čipu. Ako systém na čipu (SoC) kombinuje M1 množstvo výkonných technológií do jedného čipu v skutočne zaujímavom a inovatívnom dizajne, aký doteraz Intel ani AMD ešte nevideli. Nehovoriac o tom, M1 je prvý čip osobného počítača vyrobený pomocou 5 nm procesného uzla.
Apple M1 je prvý procesor uvedený na trh pod značkou Apple Silicon - Obrázok: Apple
Spoločnosť Apple uviedla množstvo odvážnych tvrdení týkajúcich sa plánovaného výkonu a efektívnosti čipu Apple M1. Podľa spoločnosti Apple má M1 najrýchlejšie jadro procesora na svete z nízkoenergetického kremíka, najlepší výkon na watt na svete, najrýchlejšiu integrovanú grafiku v osobnom počítači a prielomový výkon strojového učenia s Apple Neural Engine. Apple tvrdí, že M1 predstavuje najväčší skok pre Mac.
Produkty
V čase písania tohto článku spoločnosť Apple vydala čip M1 na 3 svojich bežných spotrebiteľských produktoch. Apple Mac Mini, MacBook Air a MacBook Pro 13 ”teraz ponúkajú konfiguráciu s čipom Apple M1 namiesto ponúk procesorov Intel x86, ktoré v týchto produktoch predtým prevažovali. Spoločnosť Apple v skutočnosti neodstraňuje MacBooky a produkty Mac založené na procesoroch Intel náhle, skôr by tieto produkty mali existovať v rovnakom zložení najmenej dva roky. Spoločnosť Apple naplánovala pre svoje produktové rady prechodné obdobie, ktoré má v súčasnosti trvať okolo 2 rokov. Na konci tohto prechodného obdobia majú byť všetky zariadenia Apple napájané namiesto procesorov Intel x86 procesormi Apple Silicon.
Mac Mini vybavený Apple M1 sa začína na 699 dolároch, MacBook Air sa začína na 999 dolároch a MacBook Pro sa začína na 1299 dolároch.
Prvé 3 produkty s čipom Apple M1 vo vnútri - Obrázok: Apple
Základná architektúra a dizajn
Doteraz produkt typu Mac alebo MacBook vyžadoval viac čipov, aby mohol poskytovať všetky svoje funkcie. Pre zaistenie maximálneho výkonu, ktorý výrobok požadoval, bolo potrebné vo vnútri produktu spojiť viac komponentov, ako sú CPU, pamäť, GPU, I / O a bezpečnostné komponenty. Čip Apple M1 je jediný systém na čipu (SoC), ktorý kombinuje množstvo hlavných komponentov do jedného malého balenia a poskytuje vysokú úroveň integrácie, ktorá je nevyhnutná pre zvýšenie efektívnosti a výkonu. Čip M1 obsahuje neuveriteľných 16 miliárd tranzistorov, čo je najvyšší počet tranzistorov, aké kedy Apple do jedného čipu vložil.
Hlavný procesor vo vnútri čipu M1 obsahuje 8 jadier - Obrázok: Apple
M1 je jadrom, 8-jadrovým CPU, ktorý bol navrhnutý tak, aby maximalizoval výkon aj efektivitu. Z tohto dôvodu je vybavený štyrmi vysokovýkonnými jadrami a štyrmi vysoko účinnými jadrami, ktoré umožňujú čipu M1 v prípade potreby vymeniť výkon za efektívny. Apple tvrdí, že jeho vysoko výkonné jadro je najrýchlejším jadrom procesora na svete, pokiaľ ide o nízkoenergetický kremík, takže viacvláknové pracovné zaťaženie by malo byť pre tieto jadrá hračkou. Vysoko účinné jadrá využívajú desatinu sily rýchlejších jadier, pričom si stále zachovávajú základnú úroveň výkonu. Tieto jadrá spúšťajú ľahké úlohy a aplikácie na pozadí, zatiaľ čo vysokovýkonné jadrá zvládajú najnáročnejšie pracovné zaťaženie.
Apple neprekvapuje, že integroval GPU aj do čipu M1, čo ďalej zvyšuje váhu tvrdeniu spoločnosti Apple, že M1 je kompletný „systém na čipu“. Cieľom integrovaného grafického procesora M1 je dosiahnuť rovnováhu medzi výkonom a efektivitou, ktorá je pre mobilné produkty, ako je MacBook, nevyhnutná. GPU sa tiež skladá z 8 jadier a je podľa Apple schopný vykonávať takmer 25 000 vlákien naraz. Apple tiež tvrdí, že ide o najpokročilejší grafický procesor, aký kedy postavili.
M1 tiež obsahuje 16-jadrový Neural Engine zabudovaný do jadra procesora. Neural Engine je zjavne schopný vykonať ohromných 11 biliónov operácií za sekundu, čo môže byť obrovskou pomocou pri aplikáciách strojového učenia a AI. Tento Neural Engine v kombinácii s vynikajúcim integrovaným grafickým procesorom M1 z neho robí vynikajúceho kandidáta na úpravy a vykreslenie v aplikáciách, ako je Final Cut Pro. Nový Neural Engine sa môže pochváliť až 15-násobne vyšším výkonom strojového učenia ako predchádzajúce produkty pre Mac.
Spoločnosť Apple tiež pokračovala a zjednotila systémovú pamäť so zvyškom čipových komponentov v M1. RAM pamäť Mac Mini alebo MacBook bude teraz integrovaná priamo do samotného čipu, takže má priame prepojenie s CPU a ďalšími komponentmi vo vnútri SoC. UMA tvrdí, že zjednocuje pamäť s vysokou šírkou pásma a nízkou latenciou do jednej oblasti v rámci vlastného balíka, takže všetky komponenty SoC môžu pristupovať k rovnakým údajom bez toho, aby ich kopírovali medzi viac oblastí pamäte. Integrovaná pamäť RAM má však veľkú nevýhodu, pretože pamäť RAM už používateľ nemôže upgradovať alebo vymeniť.
Všetky komponenty boli pevne integrované do malého balenia SoC - Obrázok: Apple
Vylepšenia oproti procesorom x86 Intel
Rozhodnutie spoločnosti Apple prejsť od spoločnosti Intel smerom k vlastnej zostave CPU založenej na ARM bolo dané hlavne 3 hlavnými faktormi.
Účinnosť
Na základe starnúceho 14nm procesu sú procesory Intel v súčasných MacBookoch a produktoch Mac vysoko neefektívne, čo vedie k problémom s veľkým príkonom a tepelným škrtením, hlavne v notebookoch. Tieto problémy sťažili potenciálny výkon produktov MacBook a Mac a Apple určite nebol spokojný s nedostatkom inovácií spoločnosti Intel v tejto oblasti.
Po predstavení čipu M1 si Apple nárokuje ohromný 3x vyšší výkon na watt v porovnaní s procesormi poslednej generácie. To umožňuje SoC vo vnútri MacBookov bežať chladnejšie a čerpať oveľa menej energie v porovnaní s procesormi Intel x86. Odstránenie akýchkoľvek tepelných obmedzení umožňuje čipu M1 dosiahnuť svoj maximálny výkonový potenciál aj bez aktívneho chladenia, ako je to vidieť na počítačoch Mac Mini a MacBook Air.
Až 3x výkon procesora na watt sľubuje vysokú účinnosť - Obrázok: Apple
Ešte pôsobivejšia je teraz výrazne vylepšená výdrž batérie nových MacBookov založených na M1. Spoločnosť Apple požaduje v 13 ”MacBooku Pro až 17 hodín bezdrôtového prehliadania webových stránok a 20 hodín prehrávania filmov. Pokiaľ ide o počiatočné testovanie, sú to smiešne čísla, ktoré sa zdajú byť presné. Táto úžasná výdrž batérie je priamym výsledkom zvýšenej efektívnosti čipu Apple M1 Chip.
Rýchlosť
M1 Chip nie je šampiónom iba čo sa týka efektívnosti, ale aj surového výkonu. Pevne spojená štruktúra SoC v kombinácii s dizajnom vysoko výkonných a vysoko účinných jadier poskytuje až dvakrát rýchlejší výkon procesora v porovnaní s ekvivalentom predchádzajúcej generácie Intel. Ešte pôsobivejšia je skutočnosť, že to využíva iba 25% energie, ktorú použil počítačový čip v rovnakom scenári. Toto hovorí o výkone a efektívnosti čipu M1 nielen dnes, ale aj v budúcnosti.
Výkon procesora sa v porovnaní s MacBookmi poslednej generácie exponenciálne zvýšil - Obrázok: Apple
Spoločnosť Apple tiež tvrdí, že integrovaný grafický procesor vo vnútri M1 poskytuje výrazne vyšší grafický výkon ako najnovší počítačový čip pre notebooky až s dvojnásobnou rýchlosťou. Nielenže prekonáva alebo vyrovnáva tento náprotivok počítača, ale robí to aj vtedy, keď využíva iba 33% energie, ktorú použil počítačový čip v rovnakom scenári. Vďaka priepustnosti 2,6 teraflops spoločnosť Apple tvrdí, že model M1 má najrýchlejšiu integrovanú grafiku na svete v osobnom počítači. Efektivita a výkon, ako je tento, v kombinácii s rozsiahlou optimalizačnou prácou, ktorou je spoločnosť Apple známa, môžu spôsobiť, že M1 a budúce produkty Apple Silicon budú pre konkurenciu počítačov extrémne ťažké konkurovať.
Podľa spoločnosti Apple vďaka všetkým týmto vylepšeniam prináša M1 až 3,5-násobne rýchlejší výkon procesora, až 6-násobne rýchlejší výkon grafického procesora a až 15-násobne rýchlejšie strojové učenie, pričom umožňuje výdrž batérie až dvakrát dlhšiu ako v predchádzajúcej generácii. Macy.
Optimalizácia
Apple je spoločnosť, ktorá rada preberá kontrolu nad každým aspektom výrobného procesu, pokiaľ ide o ich vlastné produkty. Pretože Apple už má vlastný operačný systém, výroba vlastných CPU a ďalších komponentov šitých na mieru pre tento operačný systém umožní spoločnosti Apple ohromne optimalizovať skúsenosti koncového používateľa. Spoločnosť Apple môže doladiť výkon čipu M1 tak, aby zodpovedal požiadavkám a očakávaniam operačného systému a jeho aplikácií, zatiaľ čo operačný systém bude mať s čipom M1 a jeho rôznymi komponentmi oveľa jednoduchšie rozprávanie. To umožní oveľa vyššiu úroveň podrobnosti a kontroly, ktoré môžu viesť k oveľa lepšiemu zážitku, ako bolo doteraz možné pri procesoroch Intel.
Okrem toho je systém macOS Big Sur navrhnutý tak, aby využíval všetky výhody všetkých schopností a výkonu čipu M1, pretože Apple tvrdí, že ide o ich zatiaľ najvýkonnejší softvér bežiaci na ich najpokročilejšom hardvéri. M1 a Big Sur sľubujú nielen bleskurýchly výkon a funkcie ako Instant Wake, ale tiež zaisťujú vysokú úroveň zabezpečenia zariadenia tým, že všetko uzamknú do ekosystému Apple.
Prevzatie kontroly nad celým procesom výroby a vývoja umožnilo spoločnosti Apple predstaviť v čipu Apple M1 množstvo vlastných technológií vrátane:
- Najnovší procesor obrazového signálu (ISP) od spoločnosti Apple pre vyššiu kvalitu videa s lepšou redukciou šumu, väčším dynamickým rozsahom a vylepšeným automatickým vyvážením bielej.
- Najnovšia zabezpečená enkláva pre najlepšiu bezpečnosť vo svojej triede.
- Vysokovýkonný radič úložiska so šifrovacím hardvérom AES pre rýchlejší a bezpečnejší výkon SSD.
- Nízkoenergetické, vysoko efektívne médiá kódujú a dekódujú motory pre skvelý výkon a predĺženú životnosť batérie.
- Ovládač Thunderbolt od spoločnosti Apple s podporou USB 4, prenosovými rýchlosťami až 40 Gb / s a kompatibilitou s viacerými perifériami ako kedykoľvek predtým.
Tieto vlastné technológie dopĺňajú sľubný zoznam vlastných funkcií, ktoré Apple integruje do svojich procesorov Apple Silicon.
Neural Engine výrazne ťaží z optimalizácie softvéru - Obrázok: Apple
Prechod
Okamžitým plánom spoločnosti Apple po tomto oznámení je uskutočniť tento prechod pre vývojárov aj koncových používateľov čo najplynulejší a bezproblémovejší. Vzhľadom na to si spoločnosť Apple zvolila možnosť ponechať počítače Mac založené na procesoroch Intel stále na trhu a zároveň predstavila nové počítače Mac založené na technológii Apple Silicon. Táto koexistencia sa ukáže ako hnacia sila plynulého prechodu, ktorý Apple naplánoval. Do konca tohto roka môžeme očakávať, že sa na trh dostanú Macy založené na Apple Silicon, zatiaľ čo Macy založené na Intelu budú zatiaľ zdieľať trhový priestor. Úplný prechod bude trvať približne dva roky, ak pôjde všetko podľa plánu.
Spoločnosť Apple podnikla príslušné kroky v procese prenosu svojich existujúcich aplikácií do nového ekosystému poháňaného novým kremíkom. Vďaka systému MacOS Big Sur dal Apple vývojárom XCode 12, ktorý má zabudované nástroje ako natívne kompilátory, editory a ladiace nástroje. Spoločnosť Apple tvrdí, že pomocou tejto sady bude väčšina vývojárov schopná preniesť svoje aplikácie na počítače Mac založené na Apple Silicon v priebehu niekoľkých dní. Spoločnosť Apple taktiež uviedla binárne súbory aplikácií Universal 2, ktoré vývojárom umožnia vytvoriť jedinú aplikáciu, ktorá bude kompatibilná s novšími počítačmi Mac založenými na Apple Silicon aj so staršími počítačmi Intel. S prechodnou technológiou Rosetta 2 budú používatelia môcť používať existujúce aplikácie, ktoré neboli aktualizované. Tieto programy umožnia čo najplynulejší prechod od spoločnosti Intel k vlastným procesorom spoločnosti Apple.
Budúcnosť
Aj keď nikto nevie s istotou povedať, čo bude mať v prípade produktov Apple Silicon budúcnosť, zdá sa, že všetko smeruje správnym smerom, ak bude treba začať. Spoločnosť Apple si s procesorom M1 vybudovala mimoriadne silné miesto v priestore CPU a aj keď to nemusí byť priamy konkurent najvýkonnejších stolových CPU, výkon a efektivita, ktoré práve ponúka, nemá v súčasných produktoch notebookov obdoby. Toto, v kombinácii s rozsiahlou optimalizáciou, ktorú dokáže Apple, robí z M1 v čase písania článku silnú voľbu pre potenciálnych kupcov.
Celý tento ekosystém Apple Silicon je však ešte len v začiatkoch a prechádza prechodným obdobím. Potenciálni kupujúci môžu chcieť urobiť krok späť a predtým, ako sa rozhodnú, trochu analyzovať situáciu. Prvý pokus spoločnosti Apple o vlastný prispôsobený kremík nám priniesol exponenciálne zlepšenie výkonu, efektívnosti a výdrže batérie v porovnaní s kolegami Intelu poslednej generácie, takže sa dá predpokladať, že budúce iterácie M1 alebo iných produktov Apple Silicon môžu priniesť dokonca väčšie skoky, a možno aj za menšie náklady. Celý systém prechodu je stále potrebné dokonale vyladiť, pretože používatelia nahlásili niekoľko skorých chýb s rôznymi profesionálnymi a spotrebiteľskými aplikáciami. Ako profesionál by ste sa mali rozhodne vyhnúť výberu tejto novej technológie minimálne na ďalšie dva roky, kým sa nedokončí celý prechod.
Aj keď je M1 veľmi dobrý, mali by si profesionáli pred prechodom počkať na verzie Apple Silicon pre Mac Pro a iMac - Obrázok: Apple
Spoločnosť Apple zjavne už plánuje predstaviť M1X Chip, čo je vylepšená verzia Apple M1 pre 16-palcový MacBook Pro s vyšším počtom jadier. Očakáva sa, že neskôr bude oznámených viac CPU s vyšším počtom jadier pre stolné počítače iMac a Mac Pro, takže sa v zostave dosť rýchlo preplní. Preto je dobré počkať na počiatočnú vlnu produktov Apple Silicon a počkať si na zrelšie vydania procesorov neskôr, ktoré môžu dokonale vyhovovať vašim potrebám.
Záverečné slová
Spoločnosť Apple určite vstúpila na trh s procesormi pre osobné počítače veľmi silným spôsobom a svoje rozsiahle inžinierske skúsenosti z iPhonov preniesla na produkty Apple Silicon založené na ARM. Tieto CPU sľubujú, že oproti poslednej generácii produktov Mac prinesú masívne vylepšenia nielen vo výkone, ale aj v efektívnosti, aby maximalizovali funkcie, ako je napríklad výdrž batérie. Zdá sa, že Apple použil úplne vlastný dizajn a presne to urobil s modelom M1, prvým spotrebným čipom vydaným pod značkou Apple Silicon.
M1 je vlastné SoC vyvinuté a vyrobené spoločnosťou Apple, ktoré kombinuje CPU, GPU, pamäť a neurálny modul do jedného malého balíka s cieľom zjednodušiť komunikáciu a znížiť latenciu medzi rôznymi komponentmi. Dizajn SoC založený na 5nm procese prináša výrazné zlepšenie efektívnosti a výkonu vďaka niekoľkým prispievajúcim faktorom v porovnaní s jeho náprotivkami Intel.
Spoločnosť Apple zmapovala dvojročné prechodné obdobie pre všetky svoje produkty Mac, aby sa úplne presunula z procesorov Intel k ich vlastným procesorom Apple Silicon. Zatiaľ čo v tomto období chce Apple podporovať súčasne verzie Intel aj Apple pre počítače Mac a MacBooks, predĺžená doba podpory a optimalizácie pre počítače Mac založené na Apple Silicon by mala byť dlhšia. Spoločnosť Apple tiež vykonala úžasnú prácu s optimalizáciou aplikácií nielen pre vývojárov, ale aj pre bežných spotrebiteľov s programami, ako je Rosetta 2.
Je stále dôležité poznamenať, že celý prechod je stále v počiatočných fázach. V celom tomto procese je ešte veľa zažehnania, ktoré treba vyriešiť. Skok na prvých pár procesorov založených na Apple Silicon je jednoducho podobný tomu, ako sa pripraviť na „výčitky svedomia“ kupujúceho. Preto je prinajmenšom pre profesionálov, ktorí používajú svoje stroje Apple na prácu, vhodné pred vykonaním zmeny počkať na zrelšie procesory Apple s vyšším počtom jadier a vylepšenými výrobnými procesmi. Program Apple Silicon tu zostane a zdá sa, že je odteraz cestou pre všetky produkty Apple.
