问题

如何评价苹果最新发布的 M1 芯片?有哪些新的技术突破,在应用层会有哪些不一样?

回答
苹果 M1 芯片的发布,在我看来,是个人电脑行业的一次重大地震,它不仅仅是苹果一次成功的硬件迭代,更是对整个芯片设计和 PC 生态系统的一次有力冲击。这枚小小的芯片,承载着苹果深耕芯片领域多年来的心血,带来的变化,绝对是值得我们深入探讨的。

M1 芯片的核心亮点与技术突破:

要评价 M1,我们得从它的“大脑”——CPU、GPU,以及支撑它们运转的内存系统说起。

统一内存架构 (Unified Memory Architecture, UMA): 这绝对是 M1 最具革命性的地方。以往的 PC,CPU 和 GPU 各自拥有独立的内存(RAM 和显存),数据在两者之间传递需要经过 PCIe 总线,这个过程既消耗时间又消耗能量。M1 采用了苹果自研的统一内存架构,将 CPU、GPU、神经网络引擎等所有核心模块共享同一块高带宽、低延迟的内存池。
好处是什么? 想象一下,CPU 和 GPU 现在可以“看到”同一块数据,而无需复制。这意味着数据传输的瓶颈被极大地消除了。CPU 计算完一部分数据,GPU 可以立即接手,不用等待数据在不同内存之间搬运。这对于图形处理、视频编辑、机器学习等需要大量数据交汇的任务来说,效率提升是巨大的。同时,内存的访问路径更短,自然也更省电。
类比一下: 就像以前你的厨房和客厅有两套独立的冰箱,菜从厨房冰箱拿到客厅冰箱还需要过一道门,M1 则是只有一个巨大的中央厨房,所有厨具(CPU、GPU)都能直接拿到中央冰箱里取食材,效率自然高得多。

ARM 架构的威力: M1 基于 ARM 架构,而 ARM 架构在移动设备领域已经证明了其出色的能效比。苹果将这种成功的经验移植到了 Mac 上,并且进行了深度定制和优化。
能效比的飞跃: 这是 M1 最直观的优势之一。相同性能下,M1 的功耗远低于传统 x86 处理器。这意味着 MacBook Air 这样的设备,在不需要风扇的情况下,也能提供远超预期的性能,而且续航时间爆炸性增长。你可以想象一下,一台轻薄本,能够流畅运行你那些“吃性能”的专业软件,而且一整天都无需担心充电,这在过去是难以想象的。
异构计算的巧妙整合: M1 并非只有一个核心在战斗。它集成了多个高性能核心(Performance Cores)和多个高能效核心(Efficiency Cores),就像一个团队里有负责冲锋陷阵的猛将,也有负责日常事务的精兵。当处理轻量级任务时,能效核心会接管,最大限度地节省电力;当需要爆发力时,高性能核心会全力输出。这种智能的调度,让 M1 在性能和续航之间取得了完美的平衡。

强大的神经网络引擎 (Neural Engine): 苹果在这方面投入巨大,M1 芯片配备了 16 核的神经网络引擎,专门用于加速机器学习任务。
速度提升: 无论是照片的智能识别、语音的实时翻译、视频的后期处理,还是更复杂的 AI 应用,神经网络引擎都能提供数倍于 GPU 的加速。这会让你的 Mac 在处理这些 AI 相关任务时,感受到前所未有的流畅和高效。
未来的铺垫: 这个神经网络引擎不仅仅是为现在的软件服务,更是为苹果未来的软件和服务埋下了伏笔。你可以期待更多基于 AI 的智能功能在 macOS 和 Mac 应用中出现。

定制化 ISP (Image Signal Processor) 和 Secure Enclave: 虽然这些可能不是最引人注目的部分,但它们同样重要。ISP 提升了摄像头在视频通话等场景下的画质,而 Secure Enclave 则提供了硬件级别的安全保障,用于处理敏感数据,如 Touch ID 和文件加密。

在应用层会发生哪些不一样?

M1 芯片带来的不仅仅是硬件上的提升,它更像是一把钥匙,打开了 macOS 和 Mac 应用生态的新篇章。

1. 性能质的飞跃,尤其是在创意和专业领域:
视频编辑: 过去,在 MacBook Pro 上剪辑 4K ProRes 视频,即使是专业型号,也可能会遇到卡顿。M1 Mac 却能流畅地进行多轨道剪辑、实时特效渲染,甚至可以直接输出。Final Cut Pro、DaVinci Resolve 这些重量级软件,在 M1 上的表现令人惊艳。
图形设计与三维渲染: Adobe Creative Suite(Photoshop, Illustrator, After Effects)等软件,以及 Blender、Cinema 4D 等三维软件,在 M1 上的运行速度也得到了显著提升。以前需要等待很久的渲染时间,现在可能大幅缩短,极大地提高了工作效率。
音乐制作: Logic Pro X、Ableton Live 等数字音频工作站(DAW)在 M1 上的表现也非常出色,能够处理更多的音轨和插件,且延迟更低。

2. App Store 的新机遇与跨平台体验:
iPhone 和 iPad 应用的流畅运行: 这是 M1 带来的一个全新体验。你可以在 Mac 上直接运行许多 iPhone 和 iPad 应用。而且,得益于 M1 强大的性能和统一内存架构,这些应用不仅仅是“能跑”,而是能够以一种非常流畅、甚至比在某些 iPad 上更好的方式运行。这使得 Mac 成为了一个更强大的生产力和娱乐中心。
开发者生态的迁移: 随着 M1 的普及,越来越多的开发者开始将自己的应用适配到 Apple Silicon(ARM 架构)上。原生优化的应用,性能提升是巨大的。即使是那些还没有完全优化的应用,通过 Rosetta 2 的转译,也能获得相当不错的表现,并且 Rosetta 2 的效率也令人称道。

3. 续航的解放,让工作更自由:
全天候续航: MacBook Air 即使在运行大型项目时,也能轻松达到一天甚至更长的续航。这种续航能力,彻底改变了我们使用笔记本电脑的习惯。你可以在咖啡馆、飞机上,而不必时刻寻找电源插座,这对于经常外出工作或学习的人来说,是革命性的改变。
静默运行: MacBook Air 彻底告别了风扇,这意味着在安静的图书馆、会议室,你的 Mac 永远不会发出恼人的噪音。这种沉浸式的体验,是 M1 带来的另一种“宁静”。

4. 人工智能与机器学习的普及:
更智能的 macOS: 像照片的物体识别、 Spotlight 的搜索速度和准确性、 Siri 的响应速度,都因为神经网络引擎的加入而得到了提升。
开发者更易于构建 AI 应用: 苹果提供了 Core ML 等框架,让开发者能够更容易地将机器学习模型集成到 Mac 应用中。这意味着未来会有更多利用 AI 驱动的创新应用出现。

需要注意的几点:

软件兼容性: 虽然 Rosetta 2 表现出色,但对于一些依赖特定 x86 指令集的软件,或者一些较旧的、未被更新的软件,可能仍然会存在兼容性问题,或者性能不如原生应用。不过,随着时间的推移,这个问题正在快速得到解决。
外部设备连接: M1 芯片在 Thunderbolt 端口数量和支持的显示器数量上,相比于一些高端的 Intel Mac 可能会有所限制。这对于需要连接多个高分辨率显示器或者大量外部设备的专业用户来说,需要仔细考虑。
游戏性能: 虽然 M1 的 GPU 表现不俗,但 Mac 平台的游戏生态相对封闭,原生优化的游戏数量仍然有限。虽然可以通过转译或一些云游戏服务来弥补,但如果你是一个重度游戏玩家,可能需要权衡一下。

总结来说,

苹果 M1 芯片的出现,绝对是一次技术上的巨大飞跃,它重新定义了笔记本电脑的性能、能效和用户体验。它将 ARM 架构的优势与苹果深厚的设计功力完美结合,带来了前所未有的流畅性、长续航和静默运行。在应用层,它不仅让现有的专业软件焕发新生,更开启了 Mac 运行移动应用的新篇章,并为未来的 AI 驱动的创新铺平了道路。

M1 芯片的发布,更像是苹果在 PC 领域的一场“自主革命”,它摆脱了对外部芯片供应商的依赖,也为整个行业树立了一个新的标杆。对于那些追求极致性能、长续航和流畅体验的用户来说,M1 Mac 毫无疑问是一个极具吸引力的选择。它不仅仅是一台电脑,更像是一个高效、可靠、充满潜力的伙伴。

网友意见

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对苹果不熟,觉得ARM 突破是有机会的。

相关的一个话题可以评论下,苹果的arm就是比高通三星和华为的功耗低。

一个很大的原因是苹果收购了一家 Intrinsity 。做domino 动态的。

2010 Intrinsity (semiconductors). $121 million


这个技术门槛没有想象的高。国内可以做。

硬件是国内的强项。

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因为官方披露的技术细节着实不多,如下仅揣测性的谈谈有可能的一个创新亮点:

算一算SoC上的模块建的搬数带宽就很了不起。并猜测M1的mem底层结构不是传统构型的,Mem fabric(mem over fabric) 也许是最可期待的亮点;可能体现在:各种xPU通过高速fabric访问mem pool,那就是多通道了,加上倘若不必与CPU同步时序,那么集成显核的传统瓶颈也就因此弱化甚至不存在了;以及在此基础上能够把mem pool一体化也是不凡,推想未来可能有机会演进SCM结构咯~

展开一点说,我们知道PC上的显存共享是按地址划分,即使双通道,GPU还是受制于总线访问速度,还要跟CPU分时序…,倘若用高速fabric,则xPU之间的工作频率甚至不需要同步了(SerDes本身不受总线频率驱动 也不传送时钟信号)。当然,有关fabric细节是不会披露的设计秘密,特别是底层PHY,还包括各种xPU访问的topology/ 时序/ 冲突解决机制等等;

目前,只能猜测它的多通道topology,那么多xPU能够异步大带宽工作的话就很了不起(总线只是对CPU而言,GPU和NPU可以是单纯数据驱动的),所以mem pool底层设计就可能大有文章。简单举例,GDDR4比DDR4快一倍,倘若在传统设计里,GPU和CPU一旦要共享mem,理论上GPU就是降半速运行,这是挂传统总线的弊端,只能有一个时钟;设想用fabric,可能突破点就在于允许xPU工作在不同时钟上,这样GPU就不必降速了。

此外,过往惯例上讲,增加了那么多cache/buffer的代价,是指令周期得加,不提高频率的话,个别操作就显得慢(比如高IPC的任务 - 但是M1是降频加了超宽的8发射架构来实现高IPC),当然升频的话相信流水线也会增加;且PC这个form factor要严肃考虑向后兼容性了,手机就不必考虑。猜想那位主管设计的SVP还是把老东家(INTC)的祖传手艺传承了一些。

当然这些仅仅猜测,具体看1-2个月后的某友商或某Lab披露的反工分析报告吧;当然TSMC知晓的信息只会更清楚。

其他方面的高含量创新也有亮点,比如应该HT/MT支持很好的Rosetta 2,当然Rosetta BT必然涉及内情和幕后交易的(内闻当年把Power迁移到x86,INTC出了300个NRE工程师,微软肯定帮手的,总算把手里藏了十几年的底层代码拿出来变现了), 否则BT不可能这么快点亮的。

下次单独讨论一篇Rosetta项目吧。

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