Apple včera večer odhalil novou generaci tří počítačů – MacBooku Air 13, MacBooku Pro 13 a Macu Mini. Na první pohled vypadají stejně jako předchůdci, uvnitř ale došlo k největší změně za posledních 15 let. Apple se loučí s procesory Intelu a zahajuje dvouletou pouť, na jejímž konci dostane vlastní čipy do všech svých počítačů včetně Maců Pro.
První SoC přizpůsobené speciálně pro Macy se nazývá Apple M1. Firma spoustu detailů tají, takže bez testů a rentgenových snímků můžeme jen těžko hádat, nakolik se liší od A14 použitého v iPhonech 12 a iPadu Air 4. Společným znakem je 5nm výroba u TSMC, zapojení modelu big.Little kombinující výkonné a úsporné CPU, integrace řady koprocesorů a honba za co nejvyšší efektivitou.
V jednom pouzdře skoro cleý počítač
Samotný čip je největší a nejhustší, jaký kdy Apple připravil. Na křemíku bychom napočítali 16 miliard tranzistorů, mobilní čipy AMD Renoir nebo Intel Tiger Lake mají okolo 10 miliard. Uvnitř najdeme osm procesorových jader (4 výkonná + 4 úsporná), osm grafických, 16jádrový neural engine, Secure Enclave uchovávající šifrovací klíče, ISP pro zlepšování obrazu z kamery, audio/video koprocesory a řadiče pamětí, SSD a různých rozhraní jako USB 4 nebo PCIe 4. A také tajemný „Fabric“, který všechny obvody propojuje.
Srovnání Apple A14 a M1
| |
Apple A14 |
Apple M1 |
| výroba |
5nm TSMC |
5nm TSMC |
| tranzistorů |
11,8 mld. |
16 mld. |
| CPU |
2 + 4 jádra |
4 + 4 jádra |
| GPU |
4 jádra |
7 či 8 jader |
| NPU |
16 jader |
16 jader |
| RAM |
4 či 6 GB LPDDR4X |
8 či 16 GB |
To však Applu nestačilo. Do jednoho pouzdra z SoC umístil i operační paměť. Topologie je tak zcela jiná, než jsme byli zvyklí z architektury x86. U ní jsou ještě pořád CPU, čipset, bezpečnostní čip T2 i RAM fyzicky oddělené. Řešení Applu bude neopravitelné a neupgradovatelné, ale centralizace sníží nároky na velikost desky, usnadní chlazení a přinese vyšší výkon díky zkrácení latencí.
Nejvýkonnější jádro, nejvýkonnější iGPU
Apple se snažil oslnit čísly, ale neřekl nic o frekvencích nebo změnách mezi M1 a A14. Novinka má dvojnásobný počet výkonných jader a nadstandardně velké vyrovnávací paměti: datová L1 cache činí 128 kB a instrukční L1 pak 192 kB na jádro, celý klastr pak sdílí 12 MB L2. Firma o výkonných jádrech mluví jako o ultraširokých, takže pokud jsou stejná jako v A14, zvládnou dekódovat osm instrukcí za cyklus. Podle Applu jde o nejvýkonnější jádra na světě. Čtyři úsporná jádra pak disponují 64/128kB L1 a sdílenou 4MB L2 pamětí.
Grafický obvod je dvakrát větší než v iPhonech. Má až 8 jader s 128 výpočetními jednotkami (bezvýznamné číslo, nelze porovnat s jinými architekturami) s hrubým výpočetním výkonem až 2,6 TFLOPs. Firma o něm mluví jako o nejvýkonnějším iGPU na trhu. Pokud tedy ono číslo odpovídá výpočtům v FP32 (nikoliv méně přesném FP16), je opravdu před konkurencí. Intel Iris Xe-LP v čipech Tiger Lake slibuje 2,46 TFLOPs, Vega 8 v AMD Renoir pak 1,79 TFLOPs. Nová konzole Xbox Series S nabídne 4 TFLOPs, ale to už je jiná energetická liga.
Čip mimochodem obsahuje i neznámý počet linek PCIe 4.0, které ale zřejmě slouží jen pro připojení SSD a jako páteř USB4 (Thunderboltu 3). Připojit dedikovanou grafiku k M1 totiž nelze.
Apple M1 v praxi
Jak si výkon představit v rálném použití? Apple vybral několik scénářů, ač musíme mít na paměti, že jde zcela jistě o „cherry picking“. Ukážou se nejlepší výsledky, zatají nejhorší. Pokud na to přistoupíme, tak:
- M1 v MacBooku Air dokáže 3,9× rychleji zpracovávat video než čtyjádrový 1,2GHz Core i7 ve starším Airu. Počítáno při převodu videa do formátu ProRes 422 ve Final Cut Pro 10.5 (55sekundový klip, rozlišení 4096 × 2160 px, 59,94 fps, zdrojový formát ProRes RAW).
- M1 v Macu Mini je 7,1× rychlejší než 3,6GHz čtyřjádro Core i3 v Macu Mini při zpracování 28MB fotky v Adobe Lightroomu 4.1.
- M1 v MacBooku Pro má 3,5× rychlejší procesor v „různých benchmarcích“ zaměřených na jednovláknový výkon než ostatní notebooky ve své třídě.
- M1 v MacBooku Pro má 2× vyšší vícevláknový výkon a čtvrtinovou spotřebu oproti ostatním notebookům ve své třídě.
- M1 v MacBooku Pro slibuje 3× vyšší výkon na watt než předchůdce s Intelem.
- M1 v MacBooku Pro má 2× vyšší grafický výkon a třetinovou spotřebu oproti jiným notebookům ve své třídě.
- M1 v Macu Mini má 18× rychlejší výpočty strojového učení než čtyřjádrovým Core -3 v Mini. Testováno v Pixelmatoru Pro 2.0 Lync při zpracování 216kB obrázku.
- M1 v Macu Mini bude až 3× rychlejší než Mini s 3,6GHz čtyřjádrem Core i3 při práci se zvukem v Logicu Pro.
- M1 v Macu Mini bude až 6× rychlejší než Mini s 3,6GHz čtyřjádrem Core i3 a grafikou UHD 630 při renderingu 4K videa ve Final Cut Pro 10.5.
Znovu připomínám, že jde o výsledky naměřené samotným Applem a nemusí odpovídat reálnému využití a za všech okolností. Ani nevíme, jestli aplikace pro práci s obrazem a videem nějak těžily ze speciálních koprocesorů, nebo běžely na běžných procesorových jádrech. Uživatelům to ale ve výsledku může být jedno. Bude na vývojářích, jakým způsobem z Applu M1 vyždímají maximum.
Nezbyde než počkat týden na první nezávislé testy potvrzující papírový výkon ve srovnání s konkurencí, schopnosti Rosetty při emulaci x86 na Armu a sníženou spotřebu nových Maců. Také bychom se měli dozvědět, jak si nové počítače stojí proti sobě. Apple totiž o M1 mluví jako o jednom čipu, ten však bude existovat v několika variantách.
Kompletní tiskovka z představení M1 a nových Maců:
U všech počítačů bude na výběr mezi 8 a 16 GB integrované RAM. MacBook Air má navíc jen sedmijádrovou grafiku a pasivní chlazení, kdežto MacBook Pro i Mac Mini mají osm jader a větrák. V Airu tedy mohou běžet zmetkové čipy, které běží na nižší frekvenci a kterým lze deaktivovat nefunkční výpočetní bloky. Díky tomu se jim sníží spotřeba a půjde je uchladit i bez ventilátoru.
Kdo by se chtěl o architektuře čipu M1 dozvědět více, na Anandtechu mají detailní rozbor vycházející z teoretických poznatků o Applu A14.
Zdroj: Apple
