В марте 2022 года компания Apple представила свой самый мощный на сегодняшний день кремниевый чип M1 Ultra, который предназначен для Mac Studio и используется в нем.
В этом руководстве описано всё, что вам нужно знать о M1 Ultra.
Подробное описание M1 Ultra
M1 Ultra - это четвёртая система на кристалле (SoC), разработанная Apple для использования в компьютерах Mac, и она ещё на один шаг приближает Apple к полному переходу от чипов Intel, которые использовались в компьютерах Mac с 2006 года.
По сравнению с моделями M1, M1 Pro и M1 Max, M1 Ultra является особенным, поскольку это новый инженерный подвиг Apple. По сути, M1 Ultra - это два чипа M1 Max, соединённые вместе с помощью разработанного Apple метода, поэтому его производительность вдвое выше, чем у M1 Max.
Будучи "системой на кристалле", M1 Ultra объединяет несколько различных компонентов, включая CPU, GPU, унифицированную архитектуру памяти (RAM), Neural Engine, Secure Enclave, контроллер SSD, процессор сигналов изображения, механизмы кодирования/декодирования, контроллер Thunderbolt с поддержкой USB 4 и многое другое, что обеспечивает работу различных функций Mac.
В традиционных Mac на базе Intel использовалось несколько чипов для CPU, GPU, ввода-вывода и безопасности, но интеграция нескольких компонентов на одном чипе позволяет кремниевым чипам Apple работать быстрее и эффективнее, чем чипы Intel.
M1 Ultra содержит 114 миллиардов транзисторов - больше всех транзисторов в чипе персонального компьютера, и это самый большой кремниевый чип Apple на сегодняшний день.
M1 Max + M1 Max
В M1 Ultra используется "UltraFusion" - название, которое компания Apple дала своей архитектуре упаковки. Архитектура Apple соединяет матрицы двух чипов M1 Max для создания единой системы на чипе, которая работает так же, как M1 Pro или M1 Max.
Обычно масштабирование производительности осуществляется путем соединения двух чипов на материнской плате, но это влечет за собой такие компромиссы, как увеличение задержки, снижение пропускной способности и увеличение энергопотребления.
Но для M1 Ultra компания Apple использует кремниевый интерпозер, который предназначен для соединения двух чипов более чем 10 000 сигналов, обеспечивая пропускную способность межпроцессорного соединения 2,5 ТБ/с с низкой задержкой, что, по словам Apple, в 4 раза превышает пропускную способность ведущей технологии многочипового соединения. При таком уровне задержки M1 Ultra ведет себя и распознается как один чип, поэтому разработчикам не нужно предпринимать никаких шагов, чтобы воспользоваться всеми возможностями M1 Ultra.
M1 Ultra в сравнении с чипами Intel
Кремниевые чипы Apple, такие как M1 Ultra, используют архитектуру на базе Arm, аналогичную чипам серии A, которые использовались в iPad и iPhone в течение многих лет.
Чипы Intel, между тем, построены на архитектуре x86, от которой Apple решила отказаться. Чипы Apple производятся Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), компанией, которая производит все чипы Apple серии A и серии M.
Процессор и графический процессор
M1 Ultra имеет 20-ядерный процессор, включающий 16 высокопроизводительных ядер и четыре высокоэффективных ядра, что эквивалентно двум 10-ядерным чипам M1 Max.
Имеется 64-ядерный графический процессор и 32-ядерный нейронный движок, способный выполнять 22 триллиона операций в секунду.
M1 Ultra быстрее и мощнее, чем любой другой чип, предлагаемый Apple, включая 28-ядерный чип Xeon в Mac Pro высшего класса. Производительность его GPU также превосходит лучшую графическую карту, которую Apple использовала до сих пор.
Apple утверждает, что M1 Ultra способен обеспечить на 90% более высокую производительность, чем самый быстрый 16-ядерный процессор для ПК, при том же энергопотреблении, а пиковая производительность чипа для ПК может быть достигнута при использовании на 100 Вт меньшей мощности. Он обеспечивает производительность, аналогичную "одному из самых популярных дискретных графических процессоров", потребляя на 1/3 больше энергии, и обеспечивает более высокую производительность, чем самый мощный дискретный графический процессор, потребляя на 200 Вт меньше энергии.
Память
Apple использует унифицированную архитектуру памяти, которая позволяет CPU, GPU и другим компонентам процессора использовать один и тот же пул данных, а не тратить время на копирование данных между собой и обмен между несколькими пулами памяти. Эта технология делает все чипы Apple серии M необычайно эффективными.
M1 Ultra поддерживает до 128 ГБ объединенной памяти. Он также обеспечивает пропускную способность памяти до 800 ГБ/с, что в 2 раза больше, чем у M1 Max.
В M1 Ultra встроен Media Engine, предназначенный для ускорения обработки видео без значительного влияния на время автономной работы. Возможности медиа-движка M1 Ultra вдвое выше, чем у M1 Max, с большей пропускной способностью при кодировании и декодировании видео.
Он может воспроизводить до 18 потоков видео 8K ProRes 422, что вдвое превышает возможности M1 Max.
Другие возможности чипа
M1 Ultra имеет несколько других встроенных технологий.
- 32-ядерный нейронный движок для машинного обучения.
- Дисплейный движок для управления внешними дисплеями.
- Интегрированные контроллеры Thunderbolt 4, обеспечивающие большую пропускную способность ввода-вывода, чем раньше.
- Пользовательский процессор обработки сигналов изображения, используемый для улучшения качества изображения камеры.
- Secure Enclave с аппаратной проверкой безопасной загрузки и технологией защиты от эксплойтов во время выполнения.
Компьютеры Mac с чипом M1 Ultra
Чип M1 Ultra используется исключительно в высококлассном Mac Studio, который также предлагается с чипом M1 Max.
Функции безопасности M1 Ultra
В компьютерах Intel Mac был встроенный чип T2, который обеспечивал безопасность и другие функции компьютеров Mac, но в чипах серии M эта функциональность встроена, и дополнительный чип не требуется.
В M1 Ultra встроен Secure Enclave, который управляет Touch ID, и контроллер хранения данных с аппаратным шифрованием AES для более быстрой и безопасной работы SSD.
Запуск приложений на M1 Ultra
Чипы серии M используют другую архитектуру, чем чипы Intel, поэтому Apple разработала инструменты, позволяющие разработчикам создавать универсальные двоичные файлы приложений, которые работают как на кремнии Apple, так и на чипах Intel. Кроме того, существует уровень перевода Rosetta 2, который позволяет приложениям x86 работать на машинах с кремнием Apple.
Благодаря Rosetta 2 приложения, разработанные для машин Intel, будут продолжать работать на компьютерах M1 Mac с некоторым ограниченным снижением производительности. В основном, приложения работают одинаково как на Intel, так и на кремнии Apple благодаря повышению производительности чипов M1 Pro и M1 Max.
При переходе на компьютеры Mac с кремнием Apple всё должно работать как обычно, и в течение нескольких лет почти все популярные приложения для Mac будут созданы для работы на компьютерах M1 Mac.
На данный момент при выборе компьютера Apple silicon Mac есть один существенный компромисс, и это поддержка Windows.
Для компьютеров Mac с кремниевыми чипами Apple не существует Boot Camp, и эти машины официально не могут работать под управлением Windows, хотя некоторые пользователи находят способы сделать это. Официальная поддержка может появиться в будущем, но это во многом зависит от того, лицензирует ли Microsoft свою версию Windows на базе Arm для потребителей, а пока этого не произошло.
На компьютерах M1 Ultra Mac можно запускать приложения для iPhone и iPad, а также приложения для Mac, если разработчики приложений сделают их доступными для пользователей Mac.
