性能爆表,續航翻倍,蘋果自研芯為 Mac 帶來了哪些改變?

愛範兒 於 11/11/2020 發表 收藏文章

在雙十一這場發佈會之前,Mac 是蘋果唯一一條,還沒用上自家處理器的產品線。

換芯並非易事,它不僅涉及到底層架構轉移、系統重寫的問題,還需要考慮大量第三方軟件的兼容性。


2005 年,蘋果拋棄摩托羅拉,從 PowerPC 投奔至英特爾懷抱時,就已經經歷過一次這樣的苦差事。

當時,整個遷移時間耗費了蘋果 4 年,以第一代 MacBook Pro 為起點,直至首個不支持 PowerPC 架構的 OS X 系統 Snow Leopard 為止,蘋果才完成了 Mac 軟硬件向 X86 架構的完全轉移。

當然了,當時蘋果願意去冒風險,只是單純地想讓 Mac 擺脱舊技術,獲得更有競爭力的芯片,以期獲得性能的提升。

▲ 本次蘋果啓用自研芯片,轉移架構的目的:獲得強大性能、定製技術,以及更好的能耗管理

如今,蘋果想脱離英特爾,擁抱自研芯片,理由也是如此。只不過以蘋果現在的處境,單純地追逐性能,顯然已不是自研芯片的唯一目的了。

蘋果 M1 芯片有哪些特性?

M1 芯片,是蘋果第一顆專門為 Mac 打造的芯片,也是 Mac 平台第一款基於 ARM 架構的芯片。


它不再是單純的 CPU 處理器,而是和 iPhone、iPad 的 A 系芯片,以及 Android 手機中常見的驍龍芯片一樣,採用了 SoC 封裝技術。

這意味着,它是把 CPU、GPU、內存等多個模塊全部整合在一起,從而實現更高的集成度,也有利於電腦內部空間的釋放。


蘋果已經先行公開了一部分芯片細節。首先在工藝方面,M1 和 A14 一樣,都是基於最新的 5nm 製程,但相比 A14 的 6 核心設計,M1 則採用了「4+4」大小核組成的 8 核 CPU,以及 8 核心的 GPU,高達 160 億的晶體管數量,也比 A14 要多出 35%。

單純看架構,蘋果這顆 M1 其實和之前衍生版 A 系芯片十分類似,比如説早前 用於 iPad Pro 上的 A12X/A12Z,之於 iPhone 的 A12,也是靠增加 CPU/GPU 的核心數來提升性能。

從這點來看,M1 與 A14 確實也會有不少聯繫。​

但既然是用於 Mac 平台的芯片,M1 顯然也會獲得比 A14 更好的散熱條件,再加上一、二級緩存大小的變化,和高帶寬的使用,往往也預示着更出色的性能釋放。


在發佈會上,蘋果強調了 M1 芯片的「每瓦時性能」優勢,同時也和業內主流筆電處理器做了對比。其中在 10W 功耗下,M1 的 CPU 性能是競品 PC 處理器的兩倍,而且 M1 僅需使用四分之一的功耗,就能匹敵競品 PC 處理器的峯值性能。


GPU 的情況也類似,同樣是 10W 功耗下拉開兩倍的性能差,而且也在更低功耗下實現了同等的性能水準。

不過疑問還是有的,比如説 M1 芯片大小核主頻還未知,蘋果給出的競品對比對象也十分模糊,以及在 Air 和 Pro 兩種模具下,不同的散熱是否會影響性能釋放,這些都需要等之後的評測來解答。

在性能提升之餘,蘋果還專門提到了 M1 芯片的「統一內存設計」。

傳統 PC 中,CPU 和 GPU 的內存在物理上是相互獨立的,這就導致某些共享數據需要在兩個內存池做一次交換和分配。


但本次 M1 芯片採用了和 iPhone 等其他蘋果設備類似的「統一內存設計」,其實就是讓 CPU 和 GPU 共享同一個內存池,不僅可以讓數據共享更為高效,降低延遲,同時也能更加省電。


而 16 核的神經網絡引擎,則和之前 A14 的架構類似。我們在之前的文章中也提及,近幾代 iOS 系統已經有很多功能離不開機器學習,比如説圖像合成、圖庫分類乃至是電源管理等,背後都有類似技術的參與。

如今,機器學習移植到 Mac 端的價值也是如此,有了 M1 芯片的硬件級支持,像是改善電腦照片的合成速度,提升語音識別的準確性等,都可以為 Mac 所用,各種由 iOS 平台移植過來的 APP,也可以在 Mac 平台上用上機器學習技術。

剩下的特性也很簡單,無外乎就是對 USB 4、PCI 4.0、NVMe 存儲等特性的支持,以及蘋果專門的編碼、解碼引擎,和安全隔離區技術等,其實有不少都已經在蘋果的 T2 芯片中出現過了。

其中,專用編解碼引擎將會顯著改善 Final Cut Pro 這類蘋果第一方視頻編輯應用的運行效率,提升幅度也是倍數級的;而安全區則是將蘋果一貫重視的隱私保護,沿用到 Mac 上。
首批用上蘋果芯片的 Mac,變化在哪?

和高調亮相的 M1 芯片相比,首批用上該芯片的三款 Mac 產品,反倒不那麼耀眼。

問題還是在於外觀。原本很多人寄希望於靠架構轉移,以及 ARM 架構的低功耗特性,讓 Mac 產品獲得一次大改。

但目前來看,蘋果顯然還不準備調整 MacBook 的外觀,本次三款新 Mac 基本還是沿用了舊款模具,可以視為是一次「換芯不換殼」的升級。
▲ 本次 M1 芯片對於 Mac 的改善,主要體現在性能和續航上

​亮點還是有的,畢竟普通用户可能不會太在意倍數級的性能改善,但如果是説續航力爆表了,亮屏響應更快了,還有直接兼容 iOS 應用生態等,這些其實都是我們能明顯感知得到,且具備實用性的變化。

為了強調 M1 芯片帶來的續航改善,蘋果在發佈會上直接使用了「史上續航最長」來做比喻,以凸顯 MacBook Air 和 13 英寸 MacBook Pro 續航時長的提升。

正常情況下,一款 MacBook 的電池續航大概在 10-12 小時左右,如果是重度使用,可能在 6-8 小時後就會沒電。

▲ 續航力相比舊款 13、16 直接翻倍,大概才是 M1 芯片最吸引人的提升

可現在呢,配備了 M1 芯片的 MacBook Air,續航時長最高可達 18 小時,而 13 英寸的 MacBook Pro,更是飆升至 20 小時。

如果這個數據沒有水分,那麼以後帶着新 Mac 出門,單純碼字和瀏覽幾個網頁,在外跑一天根本不需要充電頭,很多場景下使用筆電的習慣也將得到改變。


M1 芯片的到來,也為 MacBook 帶來了和手機、平板一樣的快速喚醒能力。

在發佈會上,主管蘋果軟件的副總裁 Craig Federighi 就演示了一個片段:他伸手掀開 MacBook 的頂蓋,屏幕瞬間亮起,壁紙顏色直接打在了他的臉上,其實就是在強調「快速響應」的特性。

全天候續航,即時喚醒,還有優秀的散熱,其實也是過往搭載了 ARM 架構芯片 PC 喜歡拿來炫耀的特徵。比如説當年的高通驍龍 8cx 筆電,以及微軟的 Surface Pro X 等,東西本身並不算新鮮。

但對 MacBook 來説,使用 ARM 芯片是第一次;獲得這些特性,也是第一次。


至於 Mac mini,作為一款桌面電腦,M1 芯片的改善自然就不涉及續航力了,重點還是在性能提升,以及能耗節省方面。

當然,本次蘋果也調低了新款 Mac mini 的起步價,算是個不小的驚喜。如果你有體驗 M1 芯片的興趣,五千元出頭的 Mac mini 會是個不錯的入門之選。

我們還留意到 M1 芯片對 Mac 軟件生態帶來的改變。過去 2 年,雖然蘋果已經很努力號召開發者,將 iOS 應用帶進 macOS 系統,但由於手機、平板和電腦所用的底層硬件仍有不同,本質上並非一件容易的事。

▲ iPhone 和 iPad 上的 APP 可以直接在搭載 M1 芯片上的 Mac 上運行,但體驗如何,需要等待之後的測試

M1 芯片出現在 Mac 上之後,則直接解決了硬件差異造成的應用互通問題。蘋果已經表示,所有搭載 M1 芯片的 Mac,都可以直接運行來自 iOS 端的應用。

具體如何適配,根據蘋果的説法,相關的滑動、點擊和觸控手勢,都將在 Mac 端以觸控板、鍵盤來做映射。看來以後拿着 Mac 組隊開黑王者榮耀,也不是什麼難事。


總體來看,第一批搭載 M1 芯片的產品,重點還是放在了內在,而非外表。其實蘋果本次「選品」也十分謹慎,比如 Air 和 mini 都是定位於大眾消費級,而專業產品線中,目前僅有 13 英寸 MacBook Pro 這一款更換了 M1 芯片,而並未影響到更高端的產品。

考慮到專業用户對於特定軟件,以及工作流的依賴,他們對於設備運行環境會有更高要求,那麼在架構轉移完成,以及軟件實現全面兼容前,確實也不會貿然改變原來的環境。


但可以預見的是,從明年開始,16 英寸 MacBook Pro,乃至是 iMac 等產品線,都肯定會推出蘋果自研芯片的版本,而 Mac 全系拋棄英特爾和 X86 架構,也只是時間問題而已。

M1 的名稱也預示着,今後,蘋果還會繼續迭代出 M2、M3 等芯片,驅動 Mac 的體驗改善,以及讓 Mac 嘗試之前無法落地的新硬件形態,這些都是 M 系芯片未來的可能性。

只要這種改進讓 Mac 獲得了好反響和好效益,那麼哪怕是棄用 X86,不會對英特爾的銷售帶來太大削減,可對其它廠商而言,這也會是一次不小的撼動。


四十多年前,蘋果以製造個人電腦發家,逐漸轉變成一個依賴 iPhone 和各類服務的公司。不少人已經覺得,個人電腦作為一個在蘋果每季度財報中佔比不到七分之一的業務,已經沒有什麼革新的必要。

但現在,靠着自研芯片,Mac 也將走上和 iPhone、iPad 一樣的升級節奏,並在統一和整合生態下,獲得對原有軟件體驗進行改革的機會。

一場「One More Thing」發佈會,蘋果再次向業界亮明瞭自己的芯片野心;而對於 Mac 的未來,蘋果也給出了新的答案。


資料來源:愛範兒(ifanr)

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