北京時間11月11日凌晨，蘋果舉行新品發布會，正式發布了首款針對Mac電腦的自研芯片，即此前蘋果公布的“Apple silicon”，命名為M1。

與此同時，蘋果還推出了三款搭載M1芯片的產品，分別是新一代的入門級筆記本MacBookAir、新款高端筆記本MacBook Pro、新款迷你版臺式機Mac Mini。這三款產品的起售價分別為7999元、9999元和5299元，目前已經接受預訂，下周發貨。

早在今年6月的WWDC2020大會上，蘋果就正式宣布了將針對旗下的Mac電腦產品推出基于Arm架構的全新自研芯片，并在兩年內逐步替代X86架構的英特爾處理器的計劃。

那么接下來我們就來看看，蘋果針對Mac電腦的首款定制芯片M1到底有多強。

160億個晶體管

首先，蘋果M1芯片似乎并不是A14的簡單升級版，雖然都是基于臺積電的5nm工藝打造，但是M1擁有高達160億個晶體管，相比之前的A14的118億個晶體管提升了約35.6%，同時也高于麒麟9000的153億個晶體管。

8核CPU：性能及能效遠超英特爾x86 CPU

在CPU部分，M1芯片集成了8個核心，包括4個高性能大核心和4個高效能小核心，不過主頻并未公布，官方稱8個CPU核心可混合運行以協助處理多線程任務。而此前的A14則只有兩個高性能大核心。

蘋果還表示其M1的大核是目前最強大的內核，性能相比上一代基于Intel處理器的Macbook Air提升了3.5倍，能帶來極強的性能，在多個應用場景下均有出色表現。

那么蘋果是如何實現其M1芯片在CUP性能上的巨大提升的呢？

眾所周知，蘋果是目前為數不多的擁有基于Arm指令集自主設計移動處理器能力的智能手機廠商，即便是三星在推出幾代的自研貓鼬CPU內核之后，最終還是放棄了。可以說，在自研移動CPU內核方面，蘋果的技術實力甚至要強于高通。

早在2013年，蘋果就推出了全球首款基于64位的ARMv8指令集的移動處理器——蘋果A7，并首發應用于iPhone 5S上。相比之下，首款基于Arm的首個64位CPU內核Cortex-A57的處理器直到2014年才正式推出。

而當時蘋果A7的CPU內核采用的則是蘋果自研的“Cyclone”微架構，蘋果也將其稱之為“桌面級架構”。或許從那時起，蘋果就已經開始決定在未來某個時間點，將其自研CPU推向桌面級Mac產品。

根據Anandtech報道稱，蘋果今年推出的A14處理器的大核CPU采用了全新的“Firestorm”微架構，其擁有高達8個寬度的解碼塊，目前僅有IBM POWER10中的P10內核擁有這樣的解碼器設計。相比之下，目前英特爾的x86 CPU仍然只采用4-wide的解碼器設計，Arm最新的Cortex-X1內核也只有5-wide解碼器設計。此外，Firestorm還具有極強的亂序執行能力。

Anandtech通過分析蘋果公布的M1芯片內部結構圖后，認為蘋果M1芯片的大核心依然是Firestorm微架構，不過M1的四個Firestorm內核的二級緩存升級到了12MB，相比之下A14僅有8MB的二級緩存。另外，M1的Icestorm小核心可能也已經進行了大的修改。

△蘋果M1內部結構圖

△蘋果A14內部結構圖

蘋果表示M1小核心在保證基本性能的同時，能耗卻只有前代的十分之一，可高效處理輕量級任務。

而大小核心的協同工作，不僅保證了整體的CPU性能，還提供了絕佳的能效比。蘋果表示，相比2012年時的Mac產品所搭載的處理器，M1芯片的CPU能效比已經提升了3倍。

根據蘋果展示的PPT顯示，在10W的功耗限制下，M1芯片可提供傳統X86筆記本處理器2倍以上的CPU性能。

8核GPU，性能達競品兩倍

早在2017年蘋果就曾宣布將在未來兩年內停止使用Imagination的GPU，轉而采用自研的GPU。不過此后幾年在自研GPU上，蘋果的進展似乎并不順利，或許研發遇到了問題，又或是因為難以避開Imagination的相關專利，今年1月，蘋果與Imagination重新達成了新的多年的專利授權協議。在此背景之下，全新的M1芯片的GPU性能也是值得期待。

蘋果M1配備了8核心的GPU，相比A14的GPU核心數量提升了一倍，再加上5nm工藝的加持，蘋果表示，M1的GPU兼顧了性能和能效，可能是世界最強的集顯，不論是剪輯還是播放多個全畫質4K 視頻流等重負載也沒有什么壓力。

根據蘋果公布的數據顯示，在同等功耗下，M1的GPU性能是其他最新推出的筆記本芯片的GPU性能的兩倍，而在同等性下，M1的功耗只有其他筆記本電腦芯片的1/3。

16核NPU，算力11TOPS

蘋果M1芯片還集成了與A14一樣的16核的神經網絡處理器（NPU），不過算力只有11TOPS，相比之下A14的NPU的算力則達到了11.8 TOPS。不知道蘋果是處于何種考慮，降低了M1的NPU的算力？不過，這一點完全可以通過CPU和GPU性能的大幅提升來彌補。

蘋果表示，得益于M1強大的人工智能算力，搭載M1芯片的產品可以輕松的識別照片和視頻中的家人和朋友，理解自然的語音來進行聽寫，甚至通過分析音頻來識別笑聲、掌聲等。

16GB的片上DRAM

此外，M1芯片還內置了高達16GB的具有高帶寬、低延遲特性的片上統一內存體系架構，可以讓各種應用能在CPU、GPU和NPU間高效地共享數據，無需分別去外部的內存芯片讀取，從而可以更快速的處理各種任務。

M1處理器加持，Mac產品性能及續航成倍提升

具體到產品上，蘋果表示，搭載M1的新款Macbook Air的CPU性能是上一代基于英特爾處理的Macbook Air的3.5倍，GPU則提升了5倍，機器學習性能提升也提升了9倍。蘋果稱其整體性能超過了98%的PC筆記本。

而基于M1芯片的新款Mac mini，較上一代基于英特爾處理器的Mac mini，在CPU性能上提升了3倍，GPU性能提升了6倍，機器學習性能提升了15倍。整體性能相比其他最暢銷的PC性能高出了5倍，但體積只有它們的1/10。

從跑分來看，根據此前網上曝光的疑似搭載M1處理器的設備的Geekbench 5跑分顯示，M1的單核基準測試得分為1634，多核基準測試得分為7220。作為對比，A14單核基準測試得分1583，多核基準測試得分為4198；配備Intel Core i9處理器的16英寸MacBook Pro，單核基準測試得分1096，多核基準測試得分為6869。從跑分結果來看，M1的性能已經超過了Intel Core i9（酷睿i9-9880）處理器。

在具體的應用的性能提升上，蘋果表示，配備M1芯片的全新MacBook Air在Final Cut Pro、Xcode、Logic Pro、Adobe Lightroom等專業生產力軟件中，性能都有顯著的提升。

比如Final Cut Pro的轉碼速度最高提升了3.9倍；

Xcode的項目構建速度最快提升了3.6倍；

Logic Pro的Amp Designer插件數量可增至2.5倍；

Adobe Lightroom的圖像導出速度最快提升了2.3倍。

蘋果公司軟件工程高級副總裁Craig Federighi還表示，基于M1芯片的Mac，運行JavaScript的速度提升了1.5倍，響應速度快了1.0倍。

在續航方面，得益于M1的高能效特性，其電池壽命也相比上一代的Macbook提升了2倍。蘋果表示全新MacBook Air續航可長達18小時，全新MacBook Pro 13續航更是破紀錄達到了20小時。可讓用戶不接電源的情況下，移動辦公時間更加持久。此外，更高的芯片能耗比，還意味著實現同樣的性能所帶來的發熱量更低，因此全新的MacBook Air可以再次回歸無風扇設計，做到高性能與低噪音兼顧。

軟硬件的大一統

從首款采用自研芯片的iPhone 4開始，蘋果就一直在推動軟硬件跨平臺的大一統。此前iPhone、iPad、Apple Watch等產品都采用的是基于Arm架構蘋果自研芯片，及蘋果自己系統。但唯獨在蘋果的Mac電腦上，依然采用的是基于X86架構的Intel處理器。由于底層硬件的不同，也使得蘋果在系統軟件生態上產生了割裂，移動設備上是一套硬件和軟件系統，Mac產品上是一套硬件和軟件系統。

而隨著蘋果自研Mac芯片的推出，將進一步提升蘋果整體的軟硬件一體化的優化整合能力。使得蘋果的iPhone、iPad、Mac等產品都將基于同樣的Arm芯片架構，從而使得的外圍硬件生態可以共享，更為關鍵的是，這也將徹底打通iPhone、iPad、Mac的系統軟件生態，在Mac電腦上同時運行iPhone和iPad軟件將不再是問題。

在此前的WWDC2020大會上，蘋果就曾表示，開發人員還可以在基于其自研處理器的Mac產品上正常使用iOS和iPadOS應用程序，而無需進行任何修改。新推出的macOS Big Sur系統也已經可以平穩、無縫地過渡到蘋果Mac芯片。

而為了讓開發者能將原來運行在X86架構Intel芯片之上的Mac應用，更輕松的適配蘋果自研的Mac處理器，蘋果還提供了一系列的工具。比如，可幫助開發者構建同時能在x86和Arm架構芯片上運行的應用的Universal 2，可以自動將為英特爾處理器編寫的指令轉譯蘋果Arm芯片可以理解的指令，使得蘋果Arm芯片直接能運行原x86平臺應用程序Rosetta 2。

在今天的發布會上，蘋果表示，目前基于M1芯片的Mac產品已經可以運行各種蘋果原生應用。M1芯片還將在下個月支持Lightroom，明年支持Photoshop。所有應用在M1芯片上運行非常流暢，渲染效果也很出色。

可以預見的是，隨著M1的順利推出，并成功在Mac產品上應用，蘋果利用自研Mac芯片替代英特爾X86處理器的計劃或將進一步提速，可能用不到兩年就會全部完成替換。畢竟，憑借蘋果自身強大的出貨能力，自研的Mac芯片的成本要遠低于采購英特爾處理器的成本。
責編AJX