هر آنچه باید درباره پردازنده اپل M1 بدانید - تا بینهایت

با توجه به اینکه اپل M1 پردازنده جدیدی در دنیای پردازنده های کامپیوتر است؛ در این مقاله قصد داریم که به این پردازنده جدید بپردازیم و همچنین بگوییم که این پردازنده جدید چه تفاوت هایی را با پردازنده های اینتل قبلی دارد.

تراشه اپل M1

پردازنده M1 در واقع اولین تراشه ای است که به طور کامل توسط اپل برای استفاده در مک ها توسعه داده شده است. در واقع اپل با توسعه و استفاده از این پردازنده ها میخواهد که آن ها را جایگزین پردازنده های اینتلی کند که این شرکت از سال 2006 تا به امروز از آن ها در مک ها استفاده نموده است.

اپل در زمان توسعه و طراحی این پردازنده سعی نموده است که تمامی واحد های سخت افزاری مربوط به کارهای گرافیکی و پردازشی لازم کامپیوتر را در این پردازنده قرار دهد. با توجه به این موضوع، تراشه M1 شامل بخش های پردازنده، واحد گرافیکی، حافظه رم، موتور عصبی، کنترلر SSD، واحد پردازش سیگنال های تصویر، واحد کنترل تاندربولت همراه با پشتیبانی از USB 4، موتور رمزگذاری و رمزگشایی و واحدی برای تأمین امنیت دستگاه است.

تمامی قسمت های استفاده شده در این پردازنده برای کاربرد خاصی در کامپیوتر های مک استفاده می شوند. تا قبل از رونمایی از پردازنده M1 توسط اپل، مک های دارای بخش های گوناگون و مجزایی برای انجام دادن کارهای خود بودند. به عنوان نمونه مک های قدیمی دارای پردازنده مجزا، واحد گرافیکی مجزا، حافظه رم مجزا و واحد تأمین نماینده امنیت مجزا بودند.

اپل در پردازنده M1 تصمیم گرفته است که تمامی این واحد های مجزا را در کنار یکدیگر قرار دهد و پردازنده ای یکپارچه شامل تمامی این قسمت ها را طراحی کند. انجام این کار توسط اپل باعث شد که این پردازنده در مقایسه با پردازنده های اینتل هم سریع تر و هم دارای مصرف انرژی بهینه تر باشد.

علاوه بر این، استفاده از حافظه یکپارچه در این پردازنده بر روی عملکرد آن تأثیر بسیار بزرگی را داشته است. استفاده از این حافظه داخلی باعث می گردد که تمامی قسمت های به کار رفته در این پردازنده بدون استفاده از حافظه ها مختلف و جابه جایی میان آن ها، بتوانند به اطلاعات یکسانی دسترسی داشته باشند.

اپل گفته است که در این پردازنده از 16 میلیون ترانزیستور استفاده شده است. در واقع این تعداد بیشترین تعداد ترانزیستوری است اپل در یک پردازنده قرار داده است. استفاده از این تعداد ترانزیستور باعث شده است که این پردازنده توان پردازشی خیره نماینده ای را همراه با مصرف کم انرژی داشته باشد.

استفاده از این طراحی در توسعه این پردازنده توسط اپل همچنین باعث شده است که مک های جدید به کامپیوتر هایی سریع تر و با مصرف بهینه انرژی در مقایسه با مک های دارای پردازنده اینتل تبدیل شوند. همچنین به دلیل استفاده از سیستم عامل توسعه داده شده توسط اپل و یکپارچه بودن این سیستم عامل با این پردازنده، این مک های جدید دارای بازدهی و عملکرد بهتری هم هستند.

تفاوت های پردازنده اپل M1

برخلاف پردازنده ها اینتل که دارای معماری x86 هستند، اپل پردازنده اپل M1 را براساس معماری ARM توسعه داده است. در واقع این پردازنده همانند پردازنده های سری A است که اپل سال هاست به طراحی و استفاده از آن ها در آیفون ها و آیپد ها مشغول است.

پردازنده اپل M1 در واقع قدرتمند ترین پردازنده ای است که اپل تا به امروز آن را فراوری نموده است. این پردازنده شبیه به پردازنده ای A14 Bionic است که اپل در آیفون های 12 و آیپد ایر جدید از آن استفاده نموده و دارای معماری 5 نانومتری است و توسط TSMC فراوری می گردد. شرکت تایوانی TSMC سال هاست که فراوری پردازنده های اپل را بر عهده دارد.

مک های داری پردازنده M1

همان گونه که در مراسم رونمایی از مک های جدید دیدیم، اپل از سه مک جدید مجهز به پردازنده M1 رونمایی کرد. این مک های جدید عبارتند از مک بوک ایر جدید، مک مینی و مک بوک پرو 13 اینچ. در واقع تمامی این مک ها از لحاظ قدرت پردازشی ضعیف ترین مک های موجود در خانواده مک های اپل هستند.

تنها مک بوک ایری که اپل در حال حاضر به فروش می رساند نسخه دارای پردازنده M1 است. اما کاربران هنوز هم می توانند نسخه دارای پردازنده اینتل مک مینی و مک بوک پرو 13 اینچ را تهیه نمایند.

اما باید بگوییم که خرید مک بوک ایر یا مک مینی مجهز به پردازنده اینتل در این زمان منظقی نیست، چون پردازنده اپل M1 از لحاظ قدرت به راحتی تمامی این پردازنده ها اینتل استفاده شده در این مک های قابل حمل را شکست می دهد و تنها پردازنده های دسکتاپ قوی تر از پردازنده M1 هستند.

• مک بوک ایر دوباره به معیاری برای سنجش دیگر لپ تاپ ها تبدیل شده است

پردازنده، واحد گرافیکی و موتور عصبی

پردازنده

پردازنده M1 دارای واحد پردازشی 8 هسته ای است که شامل 4 هسته پردازشی قدرتمند و 4 هسته پردازشی با مصرف انرژی بهینه است. چهار هسته قدرتمند این پردازنده به گونه ای طراحی شده اند تا بتوانند بهترین عملکرد را در زمان استفاده در کار های پردازشی سنگین که به قدرت زیاد یک هسته پردازشی احتیاج دارند، داشته باشند.

علاوه بر این، 4 هسته قدرتمند تر این پردازنده می توانند که با همکاری با یکدیگر توان پردازشی خیره نماینده ای را در حالت استفاده از تمامی هسته ها به نمایش بگذارند. انجام این کار توسط پردازنده M1 باعث می گردد که این پردازنده بتواند حتی قوی ترین پردازنده استفاده شده در مک بوک پرو 16 اینچ را هم شکست دهد.

برای کار های سبک و کارهایی مانند وب گردی که احتیاج به توان پردازشی بالایی نیست این پردازنده از 4 هسته بهینه خود استفاده می نماید تا این 4 هسته تنها با مصرف یک دهم انرژی، باتری بسیاری کمی را مصرف نمایند.

اپل در رابطه با قدرت این 4 هسته بهینه اعلام نموده است که قدرت پردازشی آن ها همانند پردازنده 2 هسته ای اینتل است که این شرکت در نسل قبلی مک بوک ایر از آن استفاده نموده بود. اما این 4 هسته بهینه مصرف انرژی بسیار کمتری را در مقایسه با پردازنده اینتل قبلی دارند.

این پردازنده در زمان انجام کارهای سبک تنها می تواند از این هسته های بهینه استفاده کند. اما زمانی که نوبت کار سنگین پردازشی برسد تمامی این 8 هسته به صورت هم زمان فعال خواهند شد.

بنچمارک های منتشر شده از مک بوک ایر، مک بوک پرو 13 اینچ و مک مینی جدید قدرت پردازشی شگفت انگیز پردازنده M1 را تأیید نموده اند. با وجود اینکه تفاوت هایی از لحاظ مکانیزم های انتقال حرارت در این مدل ها وجود دارد، اما تمامی این مک های جدید توانسته اند که در زمان استفاده از تک هسته پردازشی بالاترین عملکرد را در مقایسه با سایر مک ها داشته باشند. قدرت پردازنده M1 در زمان استفاده از تمامی هسته ها مشابه پردازنده های استفاده شده در مک های دسکتاپ است.

نگاهی به بنچمارک های بالا نشان می دهد که مک مینی جدید با کسب امتیاز 1702 در بنچمارک Geekbench 5 توانسته است که عنوان قوی تر مک را در حالت تک هسته به خود اختصاص دهد. مک مینی اپل همچنین توانسته است که در حالت استفاده از تمامی هسته ها امتیاز 7380 را به دست بیاورد. بعد از مک مینی به ترتیب مک بوک پرو 13 اینچ و مک بوک ایر جدید قرار دارند.

• تراشه M1 اپل در حالت چند هسته ای بنچمارک Cinebench امتیاز 7508 را بدست آورد

واحد گرافیکی

پردازنده اپل سیلیکون دارای واحد گرافیکی 8 هسته ای است. البته نسخه از این پردازنده برای مدل های ضعیف تر مک بوک ایر هم وجود دارد که دارای واحد گرافیکی 7 هسته ای است. تمامی پردازنده های M1 استفاده شده در مک مینی، مک بوک پرو 13 اینچ و مدل های قوی تر مک بوک ایر دارای واحد گرافیکی 8 هسته ای هستند.

واحد گرافیکی این پردازنده می تواند که به صورت هم زمان به اجرای 25000 ترد بپردازد و داری توان 2.6 ترافلاپس است. اپل در رابطه با قدرت گرافیکی این پردازنده می گوید که این قوی ترین واحد گرافیکی یکپارچه با پردازنده ای است که در یک کامپیوتر شخصی استفاده شده است.

بررسی های اجرا شده نشان می دهند که واحد گرافیکی تراشه M1 می تواند کارت های گرافیک GTX 1050 Ti و رادئون RX 560 را شکست دهد. این واحد گرافیکی همچنین پیروز شده است که در بنچمارک OpenCL امتیاز 19305 را بدست آورد که مشابه امتیاز کسب شده توسط کارت های گرافیک رادئون RX 560X و رادئون پرو WX 4100 است.

موتور عصبی

اپل در پردازنده M1 از موتور عصبی داخلی هم استفاده نموده است. چندین سال قبل اپل برای اولین بار از موتور عصبی در پردازنده های سری A خود استفاده نموده بود. وظیفه این موتور عصبی این است که سرعت را در زمان انجام کار های مربوط به یادگیری ماشینی مانند بررسی ویدیو، تشخیص صدا و پردازش تصویر در مک افزایش دهد.

اپل در این پردازنده از موتور عصبی 16 هسته ای استفاده نموده است که می تواند 11 تریلیون عملیات را در ثانیه انجام دهد. همچنین این موتور عصبی در زمان کارهای مربوط به یادگیری ماشین در حدود 15 برابر قدرت بیشتری را در مقایسه با مک های قدیمی که پردازنده آن ها با M1 جایگزین شده است، دارد.

سرعت اپل M1

پردازنده اپل M1 در مقایسه با پردازنده های اینتل استفاده شده در مک های قبلی دارای 3.5 برابر قدرت پردازشی بیشتر، 6 برابر واحد گرافیکی سریع تر و 15 برابر سریع تر در قابلیت های مربوط به یادگیری ماشینی است.

در مقایسه با آخرین نسل از پردازنده های اینتل استفاده در لپ تاپ های دیگر، پردازنده اپل M1 دارای قدرت پردازشی 2 برابری و واحد گرافیکی %25 سریع تر است.

عمر باتری

با وجود اینکه پردازنده M1 اپل دارای قدرت پردازشی و سرعت بسیار زیادی است، اما این پردازنده همچنین دارای مصرف بهینه باتری در مقایسه با پردازنده هایی اینتلی است که اپل در مک های خودش از آن ها استفاده نموده است.

عمر باتری مک های مجهز به پردازنده M1 نسبت به مک های قبلی مجهز به پردازنده اینتل، دو برابر بیشتر است. در میان مک های جدید مک بوک پرو 13 اینچ دارای عمر باتری بیشتری است. عمر باتری این مک بوک پرو به گونه ای است که می تواند با یک بار شارژ کاربران را به مدت 20 ساعت همراهی کند که نسبت به نسل قبلی خود دو برابر است.

مقایسه با پردازنده های اینتل

با وجود اینکه اپل از پردازنده M1 خود در ضعیف ترین مک های خودش استفاده نموده است، اما این مک ها نشان دادند که از لحاظ قدرت پردازشی حتی از پردازنده های استفاده شده در قوی ترین مک ها قدرتمند تر هستند. پردازنده M1 از لحاظ قدرت پردازشی در زمان استفاده از یک هسته از تمامی مک ها قوی تر است و در زمان استفاده از تمامی هسته ها قدرت پردازشی آن فاصله چندانی را با کامپیوتر های دسکتاپ ساخت اپل ندارد.

با وجود اینکه اپل هم اکنون مدل های دارای پردازنده اینتل مک بوک پرو 13 اینچ و مک مینی را هم به فروش می رساند که از لحاظ قدرت پردازشی هم مناسب هستند، اما مک های دارای پردازنده M1 دارای پردازنده ای با سرعت بالاتری هستند.

با توجه به این موضوع، تهیه نسخه اینتل مک مینی یا مک بوک پرو 13 اینچی به خاطر عملکرد پردازشی بهتر در زمان کنونی انتخاب خوبی نیست. اما اگر نگران استفاده از اپ های x86 هستید و قصد دارید که علاوه بر سیستم عامل macOS از سیستم عامل ویندوز هم بهره ببرید و نگرانی هایی را از بابت این دو موضوع دارید می توانید که نسخه اینتل این مک ها را تهیه کنید.

همان گونه که می دانید اپل میخواهد تا دو سال آینده تمامی پردازنده های اینتلی را که در مک ها استفاده می گردد با پردازنده های سیلیکون ساخت خودش جایگزین نماید. این موضوعی است که در زمان خرید یک مک جدید باید مد نظر قرار دهید.

هم اکنون لپ تاپ های قدرتمند و کامپیوتر های دسکتاپ اپل هنوز هم دارای توان گرافیکی بالا تری هستند، اما ممکن است در آینده و هنگام استفاده از پردازنده های اپل سیلیکون در این سیستم ها همه چیز به طور کامل دگرگون گردد.

• مک بوک پرو M1 در برابر مک بوک پرو اینتل؛ تست سرعت

ویژگی های امنیتی M1

اپل در مک های دارای پردازنده اینتل از تراشه T2 برای انجام بعضی کارها و ویژگی های امنیتی دستگاه استفاده می کرد. با توجه به اینکه اپل در زمان توسعه پردازنده M1 این واحد امنیتی را هم درون این پردازنده تعبیه نموده است، پس دیگر احتیاجی به استفاده از یک تراشه مجزا برای انجام این کار ها در مک ها نیست.

تراشه M1 دارای واحد امنیتی است که وظایفی مانند کنترل سنسور اثر انگشت Touch ID و کنترل حافظه داخلی همراه با سخت افزاری مخصوص برای رمزگذاری اطلاعات بر اساس AES برای حافظه SSD است. در نتیجه این حافظه SSD هم سریع تر و هم دارای امنیت بیشتری است.

اجرای اپ ها بر روی مک های دارای پردازنده M1

با توجه به این موضوع که پردازنده اپل M1 در مقایسه با پردازنده های اینتل دارای معماری متفاوتی است. اپل ابزار هایی را توسعه داده است تا با استفاده از آن ها توسعه دهندگان بتوانند اپ های خود را بدون مشکل خاصی بر روی هر دو مک دارای پردازنده های جدید و پردازنده های اینتل اجرا نمایند.

علاوه بر این، اپل ابزاری به نام رزتا 2 (Rosetta 2) را هم توسعه داده است تا کاربران بتوانند با استفاده از آن اپ های x86 را بر روی مک های دارای پردازنده M1 اجرا نمایند.

در واقع ابزار رزتا 2 اپل نسخه جدید از رزتا این شرکت است که اپل قبل تر و در زمان جایگزینی پردازنده های PowerPC با اینتل توسعه داده بود. کاربران با استفاده از رزتا می توانستند که اپ ها مناسب پردازنده های PowerPC را بر روی مک های دارای پردازنده ی اینتل اجرا نمایند. اپل در سال 2006 پردازنده های PowerPC استفاده شده در مک ها را با پردازنده های اینتل جایگزین کرد.

در واقع کاربران با استفاده از ابزار رزتا 2 می توانند که اپ های توسعه داده شده برای مک های دارای پردازنده ی اینتل را بر روی مک های M1 جدید همراه با بعضی محدودیت ها از نظر قدرت پردازشی اجرا نمایند. انتظار داریم که با توجه به قدرت پردازشی بالای پردازنده های M1 اپ های توسعه داده شده بر پایه معماری x86 در زمان اجرا در مک های جدید، عملکرد مشابهی را در هنگام استفاده بر روی مک های اینتلی داشته باشند.

• تمام اپ ها و بازی هایی که اپل برای مک های مبتنی بر ARM وعده داده است

در واقع هنگام جایگزینی مک های قدیمی با مک های دارای پردازنده M1 همه چیز ها باید به صورت عادی و همانند قبل کار نمایند. همچنین به نظر می رسد که رفته رفته تمامی اپ های محبوب مک با منتشر کردن به روزرسانی هایی خود را برای استفاده در این مک های جدید بدون استفاده از ابزار رزتا 2 آماده نمایند.

البته باید بگویم که هم اکنون یک نگرانی در رابطه با استفاده از مک های جدید موجود دارد و آن پشتیبانی از ویندوز است. در واقع ابزاری مانند Boot Camp برای مک های جدید وجود ندارد تا کاربران با استفاده از آن بتوانند ویندوز را بر روی مک های جدید نصب نمایند.

همچنین کاربران نمی توانند که به صورت رسمی سیستم عامل ویندوز را بر روی این مک های جدید نصب نمایند. با وجود اینکه ممکن است در آینده کاربران بتوانند از ویندوز به صورت رسمی در مک های جدید استفاده نمایند اما این موضوع به شدت به مایکروسافت وابسته است. در واقع مایکروسافت باید تصمیم بگیرد که مجوز استفاده از نسخه ARM ویندوز را به کاربران دارای مک های M1 بدهد اتفاقی که تا به امروز رخ نداده است.

آینده پردازنده های اپل سیلیکون

اپل در آینده میخواهد که تمامی پردازنده های ساخت اینتل را با پردازنده های اپل سیلیکون ساخت خودش جایگزین نماید. اپل گفته است که این فرایند جایگزینی پردازنده های اینتل با پردازنده های اپل سیلیکون در حدود دو سال زمان خواهد برد.

اطلاعات منتشر شده نشان می دهند که به احتمال زیاد مک های بعدی که با پردازنده اپل سیلیکون عرضه خواهند شد نسخه 24 اینچی از آی مک و مک بوک پرو 14.1 اینچی و مک بوک پرو 16.1 اینچی با طراحی جدید است.

• مک بوک با طراحی جدید نیمه دوم 2021 رونمایی می گردد

منبع: MacRumors