性能爆表,续航翻倍,苹果自研芯为 Mac 带来了哪些改变?

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11-11 12:30

在双十一这场发布会之前,Mac 是苹果唯一一条,还没用上自家处理器的产品线。

换芯并非易事,它不仅涉及到底层架构转移、系统重写的问题,还需要考虑大量第三方软件的兼容性。

2005 年,苹果抛弃摩托罗拉,从 PowerPC 投奔至英特尔怀抱时,就已经经历过一次这样的苦差事。

当时,整个迁移时间耗费了苹果 4 年,以第一代 MacBook Pro 为起点,直至首个不支持 PowerPC 架构的 OS X 系统 Snow Leopard 为止,苹果才完成了 Mac 软硬件向 X86 架构的完全转移。

当然了,当时苹果愿意去冒风险,只是单纯地想让 Mac 摆脱旧技术,获得更有竞争力的芯片,以期获得性能的提升。

▲ 本次苹果启用自研芯片,转移架构的目的:获得强大性能、定制技术,以及更好的能耗管理

如今,苹果想脱离英特尔,拥抱自研芯片,理由也是如此。只不过以苹果现在的处境,单纯地追逐性能,显然已不是自研芯片的唯一目的了。

苹果 M1 芯片有哪些特性?

M1 芯片,是苹果第一颗专门为 Mac 打造的芯片,也是 Mac 平台第一款基于 ARM 架构的芯片。

它不再是单纯的 CPU 处理器,而是和 iPhone、iPad 的 A 系芯片,以及 Android 手机中常见的骁龙芯片一样,采用了 SoC 封装技术。

这意味着,它是把 CPU、GPU、内存等多个模块全部整合在一起,从而实现更高的集成度,也有利于电脑内部空间的释放。

苹果已经先行公开了一部分芯片细节。首先在工艺方面,M1 和 A14 一样,都是基于最新的 5nm 制程,但相比 A14 的 6 核心设计,M1 则采用了「4+4」大小核组成的 8 核 CPU,以及 8 核心的 GPU,高达 160 亿的晶体管数量,也比 A14 要多出 35%。

单纯看架构,苹果这颗 M1 其实和之前衍生版 A 系芯片十分类似,比如说早前 用于 iPad Pro 上的 A12X/A12Z,之于 iPhone 的 A12,也是靠增加 CPU/GPU 的核心数来提升性能。

从这点来看,M1 与 A14 确实也会有不少联系。​

但既然是用于 Mac 平台的芯片,M1 显然也会获得比 A14 更好的散热条件,再加上一、二级缓存大小的变化,和高带宽的使用,往往也预示着更出色的性能释放。

在发布会上,苹果强调了 M1 芯片的「每瓦时性能」优势,同时也和业内主流笔电处理器做了对比。其中在 10W 功耗下,M1 的 CPU 性能是竞品 PC 处理器的两倍,而且 M1 仅需使用四分之一的功耗,就能匹敌竞品 PC 处理器的峰值性能。

GPU 的情况也类似,同样是 10W 功耗下拉开两倍的性能差,而且也在更低功耗下实现了同等的性能水准。

不过疑问还是有的,比如说 M1 芯片大小核主频还未知,苹果给出的竞品对比对象也十分模糊,以及在 Air 和 Pro 两种模具下,不同的散热是否会影响性能释放,这些都需要等之后的评测来解答。

在性能提升之余,苹果还专门提到了 M1 芯片的「统一内存设计」。

传统 PC 中,CPU 和 GPU 的内存在物理上是相互独立的,这就导致某些共享数据需要在两个内存池做一次交换和分配。

但本次 M1 芯片采用了和 iPhone 等其他苹果设备类似的「统一内存设计」,其实就是让 CPU 和 GPU 共享同一个内存池,不仅可以让数据共享更为高效,降低延迟,同时也能更加省电。

而 16 核的神经网络引擎,则和之前 A14 的架构类似。我们在之前的文章中也提及,近几代 iOS 系统已经有很多功能离不开机器学习,比如说图像合成、图库分类乃至是电源管理等,背后都有类似技术的参与。

如今,机器学习移植到 Mac 端的价值也是如此,有了 M1 芯片的硬件级支持,像是改善电脑照片的合成速度,提升语音识别的准确性等,都可以为 Mac 所用,各种由 iOS 平台移植过来的 APP,也可以在 Mac 平台上用上机器学习技术。

剩下的特性也很简单,无外乎就是对 USB 4、PCI 4.0、NVMe 存储等特性的支持,以及苹果专门的编码、解码引擎,和安全隔离区技术等,其实有不少都已经在苹果的 T2 芯片中出现过了。
其中,专用编解码引擎将会显著改善 Final Cut Pro 这类苹果第一方视频编辑应用的运行效率,提升幅度也是倍数级的;而安全区则是将苹果一贯重视的隐私保护,沿用到 Mac 上。

首批用上苹果芯片的 Mac,变化在哪?

和高调亮相的 M1 芯片相比,首批用上该芯片的三款 Mac 产品,反倒不那么耀眼。

问题还是在于外观。原本很多人寄希望于靠架构转移,以及 ARM 架构的低功耗特性,让 Mac 产品获得一次大改。

但目前来看,苹果显然还不准备调整 MacBook 的外观,本次三款新 Mac 基本还是沿用了旧款模具,可以视为是一次「换芯不换壳」的升级。

▲ 本次 M1 芯片对于 Mac 的改善,主要体现在性能和续航上

​亮点还是有的,毕竟普通用户可能不会太在意倍数级的性能改善,但如果是说续航力爆表了,亮屏响应更快了,还有直接兼容 iOS 应用生态等,这些其实都是我们能明显感知得到,且具备实用性的变化。

为了强调 M1 芯片带来的续航改善,苹果在发布会上直接使用了「史上续航最长」来做比喻,以凸显 MacBook Air 和 13 英寸 MacBook Pro 续航时长的提升。

正常情况下,一款 MacBook 的电池续航大概在 10-12 小时左右,如果是重度使用,可能在 6-8 小时后就会没电。

▲ 续航力相比旧款 13、16 直接翻倍,大概才是 M1 芯片最吸引人的提升

可现在呢,配备了 M1 芯片的 MacBook Air,续航时长最高可达 18 小时,而 13 英寸的 MacBook Pro,更是飙升至 20 小时。

如果这个数据没有水分,那么以后带着新 Mac 出门,单纯码字和浏览几个网页,在外跑一天根本不需要充电头,很多场景下使用笔电的习惯也将得到改变。

M1 芯片的到来,也为 MacBook 带来了和手机、平板一样的快速唤醒能力。

在发布会上,主管苹果软件的副总裁 Craig Federighi 就演示了一个片段:他伸手掀开 MacBook 的顶盖,屏幕瞬间亮起,壁纸颜色直接打在了他的脸上,其实就是在强调「快速响应」的特性。

全天候续航,即时唤醒,还有优秀的散热,其实也是过往搭载了 ARM 架构芯片 PC 喜欢拿来炫耀的特征。比如说当年的高通骁龙 8cx 笔电,以及微软的 Surface Pro X 等,东西本身并不算新鲜。

但对 MacBook 来说,使用 ARM 芯片是第一次;获得这些特性,也是第一次。

至于 Mac mini,作为一款桌面电脑,M1 芯片的改善自然就不涉及续航力了,重点还是在性能提升,以及能耗节省方面。

当然,本次苹果也调低了新款 Mac mini 的起步价,算是个不小的惊喜。如果你有体验 M1 芯片的兴趣,五千元出头的 Mac mini 会是个不错的入门之选。

我们还留意到 M1 芯片对 Mac 软件生态带来的改变。过去 2 年,虽然苹果已经很努力号召开发者,将 iOS 应用带进 macOS 系统,但由于手机、平板和电脑所用的底层硬件仍有不同,本质上并非一件容易的事。

▲ iPhone 和 iPad 上的 APP 可以直接在搭载 M1 芯片上的 Mac 上运行,但体验如何,需要等待之后的测试

M1 芯片出现在 Mac 上之后,则直接解决了硬件差异造成的应用互通问题。苹果已经表示,所有搭载 M1 芯片的 Mac,都可以直接运行来自 iOS 端的应用。

具体如何适配,根据苹果的说法,相关的滑动、点击和触控手势,都将在 Mac 端以触控板、键盘来做映射。看来以后拿着 Mac 组队开黑王者荣耀,也不是什么难事。

总体来看,第一批搭载 M1 芯片的产品,重点还是放在了内在,而非外表。其实苹果本次「选品」也十分谨慎,比如 Air 和 mini 都是定位于大众消费级,而专业产品线中,目前仅有 13 英寸 MacBook Pro 这一款更换了 M1 芯片,而并未影响到更高端的产品。

考虑到专业用户对于特定软件,以及工作流的依赖,他们对于设备运行环境会有更高要求,那么在架构转移完成,以及软件实现全面兼容前,确实也不会贸然改变原来的环境。

但可以预见的是,从明年开始,16 英寸 MacBook Pro,乃至是 iMac 等产品线,都肯定会推出苹果自研芯片的版本,而 Mac 全系抛弃英特尔和 X86 架构,也只是时间问题而已。

M1 的名称也预示着,今后,苹果还会继续迭代出 M2、M3 等芯片,驱动 Mac 的体验改善,以及让 Mac 尝试之前无法落地的新硬件形态,这些都是 M 系芯片未来的可能性。

只要这种改进让 Mac 获得了好反响和好效益,那么哪怕是弃用 X86,不会对英特尔的销售带来太大削减,可对其它厂商而言,这也会是一次不小的撼动。

四十多年前,苹果以制造个人电脑发家,逐渐转变成一个依赖 iPhone 和各类服务的公司。不少人已经觉得,个人电脑作为一个在苹果每季度财报中占比不到七分之一的业务,已经没有什么革新的必要。

但现在,靠着自研芯片,Mac 也将走上和 iPhone、iPad 一样的升级节奏,并在统一和整合生态下,获得对原有软件体验进行改革的机会。

一场「One More Thing」发布会,苹果再次向业界亮明了自己的芯片野心;而对于 Mac 的未来,苹果也给出了新的答案。

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