Co to jest układ M1 firmy Apple dla komputerów Mac?

W czerwcu 2020 roku Apple ogłosił, że planuje zrezygnować z procesorów Intela dla swoich komputerów Mac. M1 to pierwszy niestandardowy system na chipie (SoC) oparty na architekturze ARM, który został zaprojektowany przez Apple od podstaw. Oto kluczowe informacje na temat tego innowacyjnego układu.

Czym jest układ M1?

M1 to pierwszy dedykowany system krzemowy Apple w formie układu scalonego, który zagościł w komputerach Mac. Od 2006 roku wszystkie modele Mac korzystały z procesorów Intela, które wykorzystywały architekturę x86 (a później x86_64), znaną również z komputerów działających na systemie Windows.

Jednak M1 wprowadza zmiany. Wykorzystuje architekturę ARM, która jest typowo stosowana w urządzeniach mobilnych, takich jak iPhone’y oraz iPady. ARM operuje na uproszczonym zestawie instrukcji w porównaniu do x86, co przekłada się na niższe zużycie energii.

To ważny krok dla Apple i komputerów Mac, ponieważ po raz pierwszy firma stworzyła własne chipy do komputerów stacjonarnych. Przez lata Apple projektował układy dla urządzeń mobilnych, takich jak iPhone i Apple Watch, ale do tej pory polegał na Intelu w przypadku komputerów osobistych.

M1 przynosi konkretne korzyści w porównaniu do procesorów Intela, choć ma też pewne ograniczenia. Apple zapewnia jednak, że większość użytkowników nie zauważy znaczącej różnicy przy przejściu z procesora Intela na układ ARM.

Jakie są zalety M1?

Dzięki niestandardowemu projektowi M1, Apple mogło dostosować układ do swoich potrzeb. W rezultacie wiele komponentów Maca, takich jak GPU oraz układ zabezpieczający T2, zostało zintegrowanych w ramach M1.

Ta miniaturyzacja przekłada się na wyższą wydajność i znacznie mniejsze zużycie energii. Umożliwia to również Apple efektywne projektowanie zarówno sprzętu, jak i oprogramowania, co zapewnia lepszą współpracę między tymi elementami.

Najważniejszą korzyścią jest prawdopodobnie efektywność energetyczna. Nowe układy M1 zużywają około 50% mniej energii w porównaniu do wcześniejszych procesorów Intela, co oznacza, że urządzenia mogą pracować znacznie dłużej na jednym ładowaniu. Przykładowo, 13-calowy MacBook Pro z M1 jest w stanie obsługiwać do 20 godzin odtwarzania wideo na jednym naładowaniu.

Apple twierdzi, że M1 osiąga „najlepszą na świecie wydajność procesora na wat”.

Dodatkowo, M1 posiada wbudowany ośmiordzeniowy układ graficzny, który oferuje wydajność na poziomie około 2,6 teraflopa. To nieco więcej niż średniej klasy karta graficzna NVIDIA GTX 1050 Ti, która osiąga 2,1 teraflopa.

Oczywiście, porównywanie GPU w ten sposób nie zawsze oddaje rzeczywistą wydajność, jednak Apple twierdzi, że M1 ma „najszybszą zintegrowaną grafikę w komputerach osobistych”.

W układzie M1 zaimplementowano także silnik neuronowy, który przyspiesza operacje związane z uczeniem maszynowym. W praktyce oznacza to, że aplikacje korzystające z tej technologii będą działały szybciej, na przykład program Zdjęcia może wykorzystać go do szybszego rozpoznawania obiektów i twarzy.

M1 oferuje także inne korzyści, takie jak poprawiony procesor sygnału obrazu, co przekłada się na lepszą jakość połączeń wideo. W chipie znajduje się również bezpieczna enklawa Apple, która zapewnia solidną podstawę dla systemu operacyjnego oraz dla danych biometrycznych, takich jak odciski palców.

Układ M1 zawiera dedykowany sprzęt do szyfrowania i deszyfrowania oraz sprzętowe kodeki dla popularnych formatów multimediów. Kontroler Thunderbolt obsługuje teraz również złącze USB-4 z prędkością transferu do 40 Gb/s.

Zmiana ta wpłynie także na szerszy ekosystem Apple. Dzięki temu, że Maci korzystają z tej samej architektury ARM co iPhone’y i iPady, przenoszenie aplikacji między tymi platformami stało się znacznie łatwiejsze. Wkrótce aplikacje iOS będą dostępne także na komputerach Mac.

Jakie są wady M1?

Ponieważ M1 opiera się na innej architekturze niż procesory Intel, komputery z układem M1 są w dużej mierze niekompatybilne z dotychczasowym oprogramowaniem macOS. Na szczęście Apple przewidział to, wprowadzając rozwiązanie o nazwie Rosetta 2, które działa jak warstwa kompatybilności, podobnie jak w przypadku wcześniejszego przejścia z PowerPC na Intel.

Rosetta 2 konwertuje aplikacje oparte na procesorach Intel do architektury ARM w momencie instalacji, co teoretycznie pozwala na płynne przejście z Intela na Apple Silicon.

Craig Federighi, wiceprezes Apple ds. inżynierii oprogramowania, stwierdził, że „niektóre z najbardziej wymagających graficznie aplikacji działają lepiej pod Rosettą niż na wcześniejszych komputerach Mac z zintegrowaną grafiką”.

Wygląda na to, że Rosetta 2 jest tylko tymczasowym rozwiązaniem, które Apple wdrożyło na czas przejściowy. W przyszłości programiści korzystający z Xcode będą mogli kompilować aplikacje w dwóch wersjach:

• Starsza wersja do natywnego działania na procesorach Intel.
• Wersja oparta na ARM dla komputerów M1 oraz nowszych modeli.

Jednak zmiana architektury ma również swoje konsekwencje dla użytkowników Windows. Odejście od Intela sprawia, że podwójne uruchamianie systemu Windows na Macu stało się niemożliwe, przynajmniej dla wersji x86_64. Microsoft pracuje nad wersją Windows dla ARM, ale emulacja oprogramowania x86_64 została wstrzymana.

To również dotyczy użytkowników Linuksa. Wiele popularnych dystrybucji Linuksa (takich jak Ubuntu, Arch i Fedora) ma już wersje ARM. Nie jest jednak pewne, czy Apple umożliwi uruchamianie innych systemów operacyjnych na komputerach Mac z ARM.

Są też inne ograniczenia związane z przejściem na M1. Po pierwsze, nie będzie możliwości korzystania z zewnętrznych obudów GPU przez Thunderbolt. Po drugie, aktualne modele z M1 mają ograniczenie do 16 GB pamięci RAM.

Pierwsze komputery Mac z chipem M1

Apple zaprezentował trzy modele wykorzystujące M1:

• MacBook Air (od 999 USD)
• MacBook Pro 13-calowy (od 1299 USD)
• Mac mini (od 699 USD)

MacBook Air to najpopularniejsza i często najbardziej opłacalna opcja oferowana przez Apple. Posiada wszystkie aktualizacje wprowadzone wcześniej przez firmę, w tym wyświetlacz Retina o wysokiej rozdzielczości, Magic Keyboard oraz Touch ID. M1 wprowadza także poprawę w porównaniu do jego poprzednika, oferując osiem rdzeni procesora (wcześniej cztery) oraz 18 godzin pracy na baterii (wcześniej 12 godzin).

13-calowy MacBook Pro również doczekał się długo oczekiwanej aktualizacji, obejmującej nie tylko M1, ale także ulepszoną klawiaturę Magic Keyboard. Zaletą M1 w MacBook Pro jest imponująca żywotność baterii wynosząca aż 20 godzin – dosłownie dwa razy więcej niż w przypadku modeli z procesorem Intel.

Na koniec, Mac mini to solidny wybór, szczególnie biorąc pod uwagę, że Apple udostępnił wersje ARM deweloperom w ramach przygotowań do wprowadzenia M1. Mac mini nie był aktualizowany od 2018 roku, a teraz zyskał dodatkowe rdzenie, rezygnując z zintegrowanego układu graficznego Intel UHD.

Można zauważyć pewien wzór w ofercie Apple Silicon – są to stosunkowo budżetowe modele, zaprojektowane z myślą o przenośności lub jako lekkie komputery stacjonarne. W przypadku bardziej wydajnych opcji, takich jak 15-calowy MacBook Pro czy Mac Pro, na razie pozostaje się przy procesorach Intela.

Mocniejsze wersje silikonów Apple już w drodze

Obecne komputery Mac z M1 to wydajne urządzenia, a chip ten jest idealnie dopasowany do ich zadań. Jeśli jednak potrzebujesz komputera do edycji wideo, kompilacji oprogramowania czy renderowania 3D, obecnie jedyną opcją pozostaje Intel.

Podobny harmonogram został ogłoszony w 2005 roku przy przejściu z PowerPC na Intela. Apple zdołał jednak wprowadzić procesory Intela do wszystkich nowych komputerów Mac w mniej niż rok.

Nie oczekuj jednak, że ten sam chip M1 pojawi się w mocniejszych modelach. Komputery Mac z wyższej półki zazwyczaj mają więcej rdzeni, wyższe taktowanie i większą ilość pamięci RAM. Prawdopodobnie zobaczymy chipy takie jak M1X, a może nawet M2, które będą bardziej skoncentrowane na wydajności niż na efektywności energetycznej.

M1 to dopiero początek

Tak jak seria chipów A dla iPhone’a i iPada, M1 to prawdopodobnie pierwszy z wielu nowych układów. Apple zazwyczaj wprowadza nowe wersje co dwa lata, a także tworzy warianty, takie jak A12Z czy A14X. Istnieje duża szansa, że Apple podejmie podobne podejście wielopoziomowe w przypadku komputerów Mac.

Rozważasz przejście na Apple Silicon? Jeśli tak, warto zapoznać się z dodatkowymi informacjami przed migracją z komputera Mac z procesorem Intel.