Некоторое время назад, на нашем канале уже выходила статья о причинах перехода и возможной производительности собственных чипов Apple. Однако теперь, первые системы на Apple M1 с архитектурой Arm, стали доступны публике. Поэтому давайте более пристально рассмотрим, как ведут себя новые чипы, и какие инновации скрыты внутри, что, как надеется Apple, позволит M1 занять свое место под солнцем.
Особенности архитектуры и мобильные корни M1
На первый взгляд вам может показаться, что M1 представляет собой просто усовершенствованный мобильный чип, поскольку он довольно похож на A14, который применяется в текущей линейке iPhone12, но при этом содержит 4 высоко производительных ядра, и четыре эффективных. Вместе с тем, чип оснащен встроенным контроллером ввода/вывода и оперативной памятью, что опять же делает его больше мобильной системой на чипе (SoC), чем привычным ЦПУ. Apple же заявляет, что это самый быстрый в мире ЦПУ для ноутбуков. И ранние обзоры, действительно показывают, что это заявление не так уж и далеко от правды, а многие пользователи восхищаются его производительностью.
Но как Apple добилась этого, без внесения фундаментальных изменений в микроархитектуру, предназначенную для смартфонов? Частично, ответ на этот вопрос заключается в том, что Apple использовала в M1 гораздо больше транзисторов - согласно заявлениям компании, M1 содержит более чем на 4 миллиарда больше транзисторов, чем A14. Однако, хотя это и могло повысить производительность, основная причина кроется в том, как Apple проектирует собственные чипы. Как A14, так и M1, оба чипа значительно отличаются от x86 процессоров, которые производят Intel и AMD на протяжении десятилетий.
Философия Apple заключается в том, чтобы сделать чип, обеспечивающий гораздо большее количество параллельных вычислений, чем обычные ЦПУ. В чипе M1, и декодер, который выполняет подготовку команд для выполнения, и исполнительные блоки, которые фактически обрабатывают инструкции, - шире. Это означает, что они могут принимать большее количество инструкций за один раз. Вместе с тем, M1 может пойти значительно дальше, в отношении внеочередного исполнения - он лучше, чем x86 ЦПУ справляется с чтением страниц наперед, и предугадыванием того, какие инструкции вскоре могут потребоваться приложению, чтобы обработать их заранее.
Вместе с тем, M1 также обладает гораздо бОльшим объемом кэша L1, чем многие x86 процессоры, а это самый быстрый кэш памяти, доступный ядрам ЦПУ. И конечно, поскольку новый чип имеет такое близкое родство со своим мобильным собратом, он, при всем этом, потребляет значительно меньше мощности. Но почему же AMD или Intel просто не могут реализовать некоторые сильные стороны M1 самостоятельно, чтобы обогнать Apple? На самом деле, это может быть довольно затруднительно, поскольку x86 архитектура обладает некоторыми собственными ограничениями.
К примеру, AMD и Intel могут попытаться увеличить кэш L1, но для них будет чрезвычайно сложно увеличить ширину декодеров, во многом потому, что команды, поступающие на вход декодеров, имеют разную длину. В отличие от RISC процессоров (Arm), где все команды упрощены и имеют одинаковую длину, в CISC (AMD/Intel) ЦПУ команды разной длины, и они должны быть преобразованы в более простые, RISC-подобные команды - мопы.
Значит ли это, что у Intel и AMD большие проблемы? На самом деле, как и любая, новая технология, M1 имеет свои недостатки.
Недостатки использования M1
Хотя в обзорах и отмечается впечатляющая производительность приложений, которые написаны специально для Apple Silicon, скорость работы M1 с другими программами может быть более скромной, потому что ПО, написанное для x86 процессоров, запускается через специальную прослойку Rosetta2, что может приводить к значительной нагрузке и даже перегреву нового SoC. А поскольку процесс "эмуляции" не превосходен, он также может вызывать проблемы со стабильностью у целого ряда популярных программ, даже несмотря на то, что они были написаны для последних моделей Mac.
Однако Apple делает ставку на то, что разработчики, обладающие большой пользовательской базой на платформе Mac, захотят сохранить ее и рано или поздно адаптируют свои программы для M1. Такой подход более или менее соответствует траектории развития устройств Apple. Компания выводит новую платформу на рынок и использует мощь собственного бренда, чтобы принудить разработчиков соответствовать ей, и в случае с новым ЦПУ, Apple рассчитывает на тоже самое.
Оригинальный iPhone 12, с мощнейшим Apple A14 по сниженной цене
В конечном итоге, не так уж и трудно представить, что Apple будет более жестко контролировать собственный магазин приложений, для его полного соответствия новым чипам Apple Silicon, в особенности если учитывать, что в будущем компания покажет более производительные чипы для настольных Mac, учитывая насколько мощным получился их первый процессор для ноутбуков.
