Apple традиционно мало сообщает о своих процессорах, но первые тесты и данные A14 раскрывают детали M1.
Apple дала очень полные обещания относительно производительности и эффективности новой системы на кристалле M1, но не опубликовала никаких общих тестов. Теперь появились первые результаты в Geekbench 5, которые показывают, что M1 в многоядерной производительности значительно опережает самые быстрые на данный момент мобильные процессоры x86 с TDP от 15 до 30 Вт, то есть Intel Core i7-1185G7 (4 ядра) и AMD Ryzen 7 Pro. 4750U (8 ядер). Но данные об Apple A14 из iPhone 12, который тесно связан с M1, раскрывают больше о технологии M1.
Восемь ядер, GPU и AI
Согласно Apple, M1 содержит восемь вычислительных ядер , графический процессор с восемью ядрами или шейдерными кластерами, а также нейронный движок с 16 ядрами для алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения. Графический процессор также можно использовать в качестве ускорителя для некоторых вычислительных задач.
System-on-Chip (SoC) M1 также содержит контроллеры для интерфейсов ввода-вывода (Thunderbolt / USB4, PCIe 4.0), а также функции, которые ранее выполнялись отдельным чипом безопасности T2 со встроенным контроллером SSD, включая Secure Enclave (SE). . Последнее важно для биометрической аутентификации (Face ID, Touch ID) и платежных функций.
M1 также имеет контроллер RAM, который подключает до 16 ГБ памяти, предположительно с двумя 64-битными каналами для LPDDR4 или LPDDR4X.
Огонь и лед
Внутренняя «структура» связывает отдельные функциональные блоки и дополнительный кэш, который перехватывает доступ к памяти. Ядра ЦП разделены на две группы, каждая из которых имеет собственный кэш L2. Каждое отдельное ядро ЦП, в свою очередь, имеет кэш L1, как это обычно бывает с x86, отдельно для инструкций (L1I) и данных (L1D).
M1 имеет четыре особенно мощных и особенно эффективных ядра процессора. Apple официально не подтвердила это, но эксперты говорят, что кодовые названия сильных ядер - «Firestorm», а более эффективных - «Icestorm».
Согласно Apple, каждое ядро Firestorm имеет 192 КБ кэша L1I и 128 КБ кеша L1D. Эти буферы данных намного больше, чем, например, текущие процессоры Intel «Tiger Lake» (48 КБ L1I / 32 КБ L1D) и AMD Zen 2 (32 КБ каждый). Однако процессоры x86 также имеют так называемые кеши микроопераций (µOP), которые работают особенно эффективно.
Каждая из различных основных групп ARM от Apple может по-прежнему получать доступ к общей кэш-памяти L2: четыре Firestorms на 12 Мбайт, четыре Icestorms на 4 Мбайта. Кроме того, есть матричный кеш, емкость которого Apple не раскрывает и который, с точки зрения ядер ЦП, служит кешем L3.
«Apple Кремний» A14 Bionic очень похож на М1 и имеет так много эффективных ядер IceStorm, а также нейронные Engine с 16 ядрами. A14 имеет только два мощных ядра Firestorm с меньшим объемом кеш-памяти L2 (8 МБ) и графический процессор с 4 ядрами вместо 8. Вдобавок, арифметические устройства в A14 обычно имеют более низкую тактовую частоту, потому что они могут рассеивать меньше тепла в iPhone и iPad Air 4 и потреблять меньше энергии батареи, чем в Mac.
Тактовые частоты
Apple не раскрывает номинальные тактовые частоты A14 и M1, как и расчетную тепловую мощность (TDP). Последняя обычно составляет около 5 Вт для SoC смартфонов, таких как A14, но даже в этом случае смартфон будет очень горячим в долгосрочной перспективе, а батарея на 11 Вт-час (3,7 вольт / 3000 мАч) будет разряжена чуть более чем за 2 часа. В среднем энергопотребление чипа намного ниже, тем более что дисплею обычно требуется больше энергии, а модем также потребляет электричество.Представляя M1, Apple сравнивала с другими чипами на 10 Вт - так что это, вероятно, между 10 Вт для MacBook Air без вентилятора и от 15 до 20 Вт с вентиляторным охлаждением. Процессоры класса «U» от AMD и Intel имеют TDP от 15 до 28 Вт, но и здесь решающее значение имеет качество системы охлаждения соответствующего производителя ноутбука. Эти процессоры можно настроить в широком диапазоне с помощью настраиваемого TDP (cTDP), а затем обеспечить большую или меньшую вычислительную мощность, поскольку они должны быстро замедляться при постоянной нагрузке. Это также относится к M1, как объяснила Apple при запуске: у 13-дюймового MacBook Pro с вентилятором стабильная производительность выше.
Данные Geekbench
Однако результаты онлайн-базы данных теста Geekbench 5 предоставляют информацию о тактовых частотах A14 и M1. Здесь значение 2,99 ГГц можно найти для A14 и значение 3,2 в результате M1 для MacBook Air без вентилятора. ГГц . В MacBook Pro 13 дюймов или Mac mini с вентилятором часы M1 могут работать немного быстрее.
Однако эти тактовые частоты значительно ниже, чем частоты Turbo Core i7-1185G7 (4,8 ГГц) и AMD Ryzen 7 Pro 4750U (4,1 ГГц) . Для более высоких тактовых частот ядра ARM и x86 требуют более высоких напряжений ядра, что связано со значительно более высокими потерями мощности. Разработаны «более широкие» тракты передачи данных, т.е. чем больше арифметических устройств и транзисторов работают с более высоким напряжением и тактовой частотой, тем больше возрастают потери при разгоне.
Тем более впечатляющими являются результаты A14 и M1 в Geekbench 5. В одноядерном прогоне, который, безусловно, работает на сильном ядре Firestorm, он составляет 1596 (A14) и 1732 балла (M1). Преимущество M1 на 8,5% в значительной степени связано с более высокой тактовой частотой; больший кэш L2 не имеет большого значения.
По сравнению с Core i7-1185G7 в ноутбуке MSI , M1 на 23% опережает в рейтинге многоядерных процессоров и на 7,5% быстрее в одноядерных. Но есть также значения Geekbench 5 для Core i7-1165G7 под Linux , которые показывают, что он почти на одном уровне с одноядерной производительностью, но здесь он намного слабее в многоядерности.
Intel Tiger Lakes, такие как упомянутые выше Core i7-1185G7 и 1165G7, имеют только четыре ядра и одновременную многопоточность (SMT, также известную как Hyper-Threading), в то время как все восемь ядер на M1 работают одновременно - быстро и эффективно вместе. Поэтому интересно сравнить его с 15-ваттным процессором для ноутбуков с самыми высокими на сегодняшний день возможностями многопоточности, AMD Ryzen 7 Pro 4750U с восемью ядрами и SMT, то есть всего с 16 потоками. Но даже это примерно на 15 процентов меньше, чем у Apple M1 в Geekbench 5 Multi-Core - потому что его ядра Zen 2 обеспечивают на 33 процента меньше одноядерной производительности, чем Apple Firestorm на 3,2 ГГц. С Ryzen 5000U (Cezanne) с Zen 3 ситуация может измениться в 2021 году.