Apple M1: почему это актуальная разработка в ​​мире компьютеров

8
Apple M1: почему это важно

С тех пор, как Apple выпустила свой процессор M1 и продемонстрировала, что он работает быстро и круто на новых MacBook, техническое сообщество гудело тестировало SoC и пыталось провести сравнения, чтобы увидеть, где M1 стоит с точки зрения производительности и эффективности по сравнению с аналогами Intel или AMD.

Излишне говорить, что это не прямая линия, которую можно провести, когда Intel и AMD запускают приложения x86, а M1 запускает собственный код Arm и может также транслировать x86. Некоторые отвергнут усилия M1 как предназначенные только для устройств Apple (правда), в то время как другие могут увидеть «волшебство», когда Apple смогла предоставить быстрый ноутбук, который с первой попытки получит время автономной работы, как у iPad (также верно).

В этой статье мы хотели бы поделиться некоторыми своими мыслями о том, почему Apple M1 является очень актуальной разработкой в ​​мире компьютерного оборудования. Для нас это сродни вступлению Intel в войну графических процессоров в 2021 году. Это просто то, что не происходит каждый день или каждый год. И теперь Apple эффективно вышла на рынок массовых процессоров, чтобы конкурировать с такими, как Intel, AMD и Qualcomm.

Переход

M1 знаменует собой большой архитектурный переход для Mac с 2006 года, когда Apple отказалась от PowerPC в пользу процессоров Intel. Теперь гигант из Купертино делает ставку на все свое будущее на чипах на базе Arm, полностью разработанных собственными силами, оставляя Intel позади и становясь более технологически самодостаточными.

Первые устройства на базе Apple M1 включают MacBook Air, MacBook Pro 13 и Mac mini. Это актуально, потому что MacBook Air — их самый дешевый и самый популярный ноутбук. Воздух теперь также безвентиляторный.

Эти первые компьютеры M1 не ориентированы на производительность. Разрыв Apple с Intel положил начало двухлетнему процессу миграции, а это означает, что вся линейка Mac (MacBook Pro, iMac, Mac Pro) перейдет на специализированные микросхемы на базе Arm.

Оставляя Intel позади

Intel боролась с производством после многих лет неустанного прогресса. Apple предвидела грядущие годы вперед и начала работать над собственным чипом для настольных ПК, прежде чем он действительно понадобился. Вертикальная интеграция, которой добивается Apple, восходит к своим корням и тому, как она всегда воспринимала компьютеры.

Самые большие преимущества, которые Apple получит от перехода на Arm, — это системная интеграция и эффективность. Когда они использовали Intel x86 раньше, они могли выбирать только из нескольких предложений. По сути, все, что думала Intel, было бы хорошей идеей. Если бы Apple хотела что-то изменить, например, увеличить производительность графического процессора или удалить неиспользуемые части процессора, это было невозможно раньше. Arm, с другой стороны, почти бесконечно настраивается. Arm создает чертежи и небольшие объекты интеллектуальной собственности. Это все равно, что поесть в буфете, где вы можете выбирать только то, что вам нравится. Этот переход на Arm позволяет инженерам Apple разрабатывать чипы, которые полностью соответствуют их потребностям, вместо того, чтобы довольствоваться одним из готовых чипов Intel.

Intel производит отличные процессоры, но ничто не может сравниться по производительности и эффективности с полностью индивидуализированной конструкцией. По словам одного из их бывших инженеров, Apple якобы была «источником проблем номер один в архитектуре (x86)». Проблемы качества со Skylake наконец-то подтолкнули Apple к решению просто создавать свои собственные процессоры. Это решение повредит чистой прибыли Intel, но не сильно. На долю Apple приходится всего около 3% продаж Intel.

Не процессор, а SoC

Подходит не только начальное оборудование M1. Это также очень эффективно. Кроме того, он выполняет функции SoC, поэтому обработка + графика + ввод-вывод + системная память — все в одном пакете. Скорее всего, у Apple была готовая меньшая версия M1 более года назад, но они ждали, пока они не смогут обогнать остальную отрасль с точки зрения производительности на ватт.

Также очевидно, что Apple использовала свой десятилетний опыт работы над специализированным оборудованием для iPhone. Применяя некоторые из этих принципов к настольному оборудованию, он обеспечивает оптимизацию на аппаратном уровне типичных рабочих нагрузок, что означает, что M1 может быть чрезвычайно быстрым для некоторых задач, включая JavaScript, кодирование / декодирование, обработку изображений, шифрование, AI (и очень умно со стороны Apple ), даже эмуляция x86. Это напоминает нам о прошлогодних расширениях Intel MMX, но на стероидах.

Питание и охлаждение были большим ограничением в скорости работы процессоров. Вы можете построить микросхему настолько быстро, насколько сможете безопасно охладить и запитать ее. Предварительные показатели производительности и эффективности M1 — это то, где Apple заслуживает самой высокой оценки. Имейте в виду, что M1 — это, по сути, усиленный iPhone A14, но это только начало. Он не может конкурировать с высокопроизводительными процессорами по производительности, но пока не пытается. Это первое поколение процессоров, которые, вероятно, составят длинную линейку процессоров.

Производительность и энергоэффективность M1 по сравнению с другими процессорами с низким энергопотреблением велики и является самым большим преимуществом перехода компьютеров Mac на микросхему Apple.

Любовь и шумиха вокруг Apple?

Как технические энтузиасты, мы только восхищаемся командами разработчиков таких производителей микросхем, как Intel, AMD, Nvidia и Qualcomm. Тот факт, что Apple смогла присоединиться к битве, сформировав команду мирового класса, способную сначала превзойти Qualcomm и других производителей мобильных устройств, а теперь играть в ту же игру, что и AMD и Intel, впечатляет.

Или не такой впечатляющий вид …

В то же время это не обязательно так важно, как кажется на первый взгляд. Apple не изобрела ничего нового или особенного. Чтобы сильно упростить, Apple создала усиленный процессор iPhone и поместила его в ноутбук. Помните, что Apple создала SoC для iPhone на собственном предприятии уже более десяти лет, так что они не новичок в игре. Это не значит, что Apple не заслуживает похвалы за свои достижения. Чтобы добиться этого, они потратили потенциально миллиарды долларов на исследования и разработки в надежде, что этот переход будет выгоден в долгосрочной перспективе.

Что с UMA?

Унифицированная архитектура памяти или UMA — это одна из областей, в которой Apple может значительно повысить производительность и эффективность. UMA означает, что CPU и GPU работают вместе и используют одну и ту же память. В традиционной системе ОЗУ используется процессором, а затем графическая карта будет иметь собственную выделенную видеопамять. Представьте, что вы пытаетесь отправить сообщение обожателю. Традиционный подход к памяти ЦП и ГП похож на то, что вы отправляете письмо по почте и ждете его доставки. Этот подход медленный, поскольку все сообщения должны проходить через почтовое отделение. Чтобы сделать это быстрее, можно использовать технологию под названием Direct Memory Access или DMA, при которой одно устройство может напрямую обращаться к памяти другого. Это как если бы они дали вам ключ от своего дома, а вы просто зашли, чтобы передать сообщение. Это быстрее, но тебе все равно придется ехать и попасть в их дом. UMA — это то же самое, что переехать в один дом и жить в одном доме; нет необходимости ждать или никуда ехать, чтобы отправить сообщение.

UMA отлично подходит для приложений с низким энергопотреблением, где требуется максимальная интеграция для экономии места и энергопотребления. Однако у него есть проблемы с производительностью. Есть причина, по которой высокопроизводительные выделенные видеокарты на порядки быстрее, чем встроенные графические адаптеры. На чип можно уместить только определенное количество вещей. Есть и другие проблемы, возникающие при конфликте ресурсов. Если вы выполняете задачу с очень интенсивным использованием графического процессора и большим объемом памяти, вы не хотите, чтобы она перегружала ЦП. Apple отлично справилась с этим, чтобы гарантировать, что чрезмерное потребление ресурсов в одной области не приведет к выходу из строя всей системы.

Не только оборудование, но и программное обеспечение

Перенести macOS на Arm так плавно — непросто. Мы знаем, что Microsoft годами боролась с этим. Итак, Apple перенесла macOS на Arm, все сторонние приложения, разработала перевод Rosetta для совместимости с x86 и работала над инструментами разработчика, которые упростят переход для всех разработчиков, уже вложивших средства в экосистему Mac.

Apple использовала процессоры Intel x86 в своей линейке продуктов Mac с 2005 года. До этого они использовали PowerPC и Motorola еще раньше. У каждого коммутатора в архитектуре есть большой список плюсов и минусов. Самая большая проблема с переключением архитектур заключается в том, что все программное обеспечение необходимо перекомпилировать.

Как будто операционная система говорит по-английски, а процессор — по-французски. Они должны совпадать, иначе ничего не получится. Это легко сделать статически для нескольких приложений, но очень сложно сделать для всей экосистемы. Преимущества коммутационных архитектур могут включать повышенную эффективность, более низкую стоимость, более высокую производительность и многое другое.

x86, Rosetta и совместимость

Ранее мы говорили, что переход на Arm означает, что Mac будет говорить на другом языке. Rosetta переводит приложения с x86 на Arm. Он может выполнить этот перевод заранее, когда приложение установлено, или в реальном времени, пока приложение работает. Это непростая задача, учитывая требования к сложности и задержке.

Тот факт, что Apple даже превзошла оборудование Intel, использующее тот же код в определенных обстоятельствах, заслуживает больших аплодисментов со стороны команды Rosetta. Но это не идеально. Некоторые программы работают со скоростью 50% от своей скорости по сравнению с собственным оборудованием x86, а некоторые просто не работают вообще. Но это еще не конец света. Rosetta призвана упростить переход, предлагая способ продолжить работу приложений x86 до того, как разработчики перенесут свой код на Arm.

Apple не изобретала колесо заново с M1, но они более или менее начали производить свои собственные модифицированные колеса. Intel и AMD еще долгие годы будут доминировать на рынке высокопроизводительных процессоров, но Apple не обязательно так сильно отстает. Вы не можете просто запустить все это в одночасье, так что это займет некоторое время.

Игрокам на ПК все равно

В краткосрочной и среднесрочной перспективе это никак не отразится на геймерах, энтузиастах и ​​сборщиках ПК. Apple потребуется еще один или два цикла выпуска, чтобы соответствовать лучшему, что вы можете купить на настольном ПК сегодня, но даже когда / если они это сделают, экосистема Apple не будет тем местом, где живут геймеры. В то же время на каждого пользователя, который купит только Apple, найдется как минимум один, который никогда не купит Apple.

Чем все это время занимались производители микросхем?

Довольно типичный вопрос, который мы видели в прошлом месяце: почему AMD или Intel не сделали то или это? Как это возможно, что Apple внезапно изобрела новый способ интеграции памяти в ЦП и повышения его эффективности?

Помните, что если бы не AMD, последние полвека настольных ПК не было бы. Но так же, как AMD было трудно работать по созданию архитектуры Zen для рабочего стола, рабочих станций и серверов рабочих нагрузок, Apple делал то же самое, но здание с более ограниченной, мобильной сферы.

Еще многое предстоит узнать о том, как далеко за пределами Apple может подтолкнуть M1, его преемников и UMA к созданию более сложного чипа, который можно масштабировать, чтобы иметь больше ядер и памяти.

Какую пользу может принести индустрия ПК

Инженеры долгое время могли оптимизировать программное обеспечение, чтобы оно лучше работало на данном оборудовании. Поскольку Apple сейчас разрабатывает собственные процессоры для настольных ПК, они также могут оптимизировать оборудование для лучшей работы программного обеспечения.

Это реальная угроза для экосистемы ПК с Windows, и оставаться в стороне — не вариант. Таким образом, мы не удивимся, если некоторые из ключевых игроков в этой сфере: Microsoft, AMD, Intel, Nvidia, HP, Dell, Lenovo и т. Д. Начнут работать вместе, чтобы предлагать аналогичные оптимизации аппаратного / программного обеспечения, чтобы сделать ПК быстрее. , лучше или эффективнее.

Ярким примером этого являются игровые приставки следующего поколения, которые получают быстрое хранилище и ввод-вывод благодаря тесно интегрированному аппаратному и программному обеспечению, обеспечивающему такие возможности. Nvidia стремилась объявить, что видеокарты RTX могут обеспечить такой путь к низкой задержке и более быстрому хранению с помощью RTX I / O, в то время как более прямой эквивалент решения Xbox Series X будет доступен в виде функции DirectX 12 под названием DirectStorage.

Для индустрии оборудования характерно то, что когда на рынок выходит новый игрок или новая технология, это нарушает статус-кво. Apple M1 сделала именно это.

Apple M1: почему это важно