هر آنچه باید درباره‌ی پردازنده‌ اپل M1 بدانید

اپل در ماه نوامبر (آبان ماه) با برگزار کردن رویداد آنلاینی به نام One More Thing از اولین مک‌های مجهز به پردازنده‌ی ARM به نام M1 رونمایی کرد. بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهند همان‌گونه که اپل در مراسم رونمایی ادعا کرد، این پردازنده دارای قدرت پردازشی شگفت‌انگیز و بازدهی بسیار بالایی است. در واقع می‌توان گفت که این پردازنده‌‌ی جدید نقطه‌ی اوج پردازنده‌هایی است که اپل بیشتر از یک دهه به ساخت و استفاده از آن‌ها در آیفون‌ها و آیپد‌ها مشغول است.

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

تراشه‌ی اپل M1

پردازنده‌ی M1 در واقع اولین تراشه‌ای است که به طور کامل توسط اپل برای استفاده در مک‌ها توسعه داده شده است. در واقع اپل با توسعه و استفاده از این پردازنده‌ها قصد دارد که آن‌ها را جایگزین پردازنده‌های اینتلی کند که این شرکت از سال ۲۰۰۶ تاکنون از آن‌ها در مک‌ها استفاده کرده است.

اپل در زمان توسعه و طراحی این پردازنده سعی کرده است که تمامی واحد‌های سخت‌افزاری مربوط به کارهای گرافیکی و پردازشی لازم  کامپیوتر را در این پردازنده قرار دهد. با توجه به این موضوع، تراشه‌ی M1 شامل بخش‌های پردازنده، واحد گرافیکی، حافظه‌ی رم، موتور عصبی، کنترلر SSD، واحد پردازش سیگنال‌های تصویر، واحد کنترل تاندربولت همراه با پشتیبانی از USB 4، موتور رمزگذاری و رمزگشایی و واحدی برای تأمین امنیت دستگاه است.

تمامی قسمت‌های استفاده شده در این پردازنده برای کاربرد خاصی در کامپیوتر‌های مک استفاده می‌شوند. تا قبل از رونمایی از پردازنده‌ی M1 توسط اپل، مک‌های دارای بخش‌های گوناگون و مجزایی برای انجام دادن کارهای خود بودند. به‌عنوان نمونه مک‌های قدیمی دارای پردازنده‌ی مجزا، واحد گرافیکی مجزا، حافظه‌ی رم مجزا و واحد تأمین کننده‌ی امنیت مجزا بودند.

اپل در پردازنده‌ی M1 تصمیم گرفته است که تمامی این واحد‌های مجزا را در کنار یکدیگر قرار دهد و پردازنده‌ای یکپارچه شامل تمامی این قسمت‌ها را طراحی کند. انجام این کار توسط اپل باعث شد که این پردازنده در مقایسه با پردازنده‌های اینتل هم سریع‌تر و هم دارای مصرف انرژی بهینه‌تر باشد.

علاوه‌ بر این، استفاده از حافظه‌ی یکپارچه در این پردازنده بر روی عملکرد آن تأثیر بسیار بزرگی را داشته است. استفاده از این حافظه‌ی داخلی باعث می‌شود که تمامی قسمت‌های به کار رفته در این پردازنده بدون استفاده از حافظه‌ها‌ی مختلف و جابه‌جایی میان آن‌ها، بتوانند به اطلاعات یکسانی دسترسی داشته باشند.

اپل گفته است که در این پردازنده از ۱۶ 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 خیره‌کننده‌ای را همراه با مصرف کم انرژی داشته باشد.

استفاده از این طراحی در توسعه‌ی این پردازنده توسط اپل همچنین باعث شده است که مک‌های جدید به کامپیوتر‌هایی سریع‌تر و با مصرف بهینه‌ی انرژی در مقایسه با مک‌های دارای پردازنده‌ی 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 مک‌های جدید دارای بازدهی و عملکرد بهتری هم هستند.

تفاوت‌های پردازنده‌ی اپل M1

برخلاف پردازنده‌ها‌ی اینتل که دارای معماری x86 هستند، اپل پردازنده‌ی اپل M1 را براساس معماری ARM توسعه داده است. در واقع این پردازنده همانند پردازنده‌های سری A است که اپل سال‌هاست به طراحی و استفاده از آن‌ها در آیفون‌ها و آیپد‌ها مشغول است.

پردازنده‌ی اپل M1 در واقع قدرتمند‌ترین پردازنده‌ای است که اپل تاکنون آن را تولید کرده است. این پردازنده شبیه به پردازنده‌ای A14 Bionic است که اپل در آیفون‌های ۱۲ و آیپد ایر جدید از آن استفاده کرده و دارای معماری ۵ نانومتری است و توسط TSMC تولید می‌شود. شرکت تایوانی TSMC سال‌هاست که تولید پردازنده‌‌های اپل را بر‌عهده دارد.

مک‌های داری پردازنده‌ی M1

همان‌گونه که در مراسم رونمایی از مک‌های جدید دیدیم، اپل از سه مک جدید مجهز به پردازنده‌ی M1 رونمایی کرد. این مک‌های جدید عبارتند از مک بوک ایر جدید، مک مینی و مک بوک پرو ۱۳ اینچ. در واقع تمامی این مک‌ها از لحاظ قدرت پردازشی ضعیف‌ترین مک‌های موجود در خانواده‌ی مک‌های اپل هستند.

تنها مک بوک ایری که اپل در حال حاضر به فروش می‌رساند نسخه‌ی دارای پردازنده‌ی M1 است. اما کاربران هنوز هم می‌توانند نسخه‌ی دارای پردازنده‌ی اینتل مک مینی و مک بوک پرو ۱۳ اینچ را تهیه کنند.

اما باید بگوییم که خرید مک بوک ایر یا مک مینی مجهز به پردازنده‌ی اینتل در این زمان منظقی نیست، چون پردازنده‌ی اپل M1 از لحاظ قدرت به‌راحتی تمامی این پردازنده‌ها اینتل استفاده شده در این مک‌های قابل حمل را شکست می‌دهد و تنها پردازنده‌‌های دسکتاپ قوی‌تر از پردازنده‌ی M1 هستند.

• مک بوک ایر دوباره به معیاری برای سنجش دیگر لپ‌تاپ‌ها تبدیل شده است

پردازنده، واحد گرافیکی و موتور عصبی

پردازنده

پردازنده‌ی M1 دارای واحد پردازشی ۸ هسته‌ای است که شامل ۴ هسته‌ی پردازشی قدرتمند و ۴ هسته‌ی پردازشی با مصرف انرژی بهینه است. چهار هسته‌ی قدرتمند این پردازنده به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند تا بتوانند بهترین عملکرد را در زمان استفاده در کار‌های پردازشی سنگین که به قدرت زیاد یک هسته‌ی پردازشی احتیاج دارند، داشته باشند.

علاوه ‌بر این، ۴ هسته‌ی قدرتمند‌تر این پردازنده می‌توانند که با همکاری با یکدیگر توان پردازشی خیره کننده‌ای را در حالت استفاده از تمامی هسته‌ها به نمایش بگذارند. انجام این کار توسط پردازنده‌ی M1 باعث می‌شود که این پردازنده بتواند حتی قوی‌ترین پردازنده‌ی استفاده شده در مک بوک پرو ۱۶ اینچ را هم شکست دهد.

برای کار‌های سبک و کارهایی مانند وب گردی که نیاز به توان پردازشی بالایی نیست این پردازنده از ۴ هسته‌ی بهینه‌ی خود استفاده می‌کند تا این ۴ هسته تنها با مصرف یک دهم انرژی، باتری بسیاری کمی را مصرف کنند.

اپل در رابطه با قدرت این ۴ هسته‌ی بهینه اعلام کرده است که قدرت پردازشی آن‌ها همانند پردازنده‌ی ۲ هسته‌ای اینتل است که این شرکت در نسل قبلی مک بوک ایر از آن استفاده کرده بود. اما این ۴ هسته‌ی بهینه مصرف انرژی بسیار کمتری را در مقایسه با پردازنده‌ی اینتل قبلی دارند.

این پردازنده در زمان انجام کارهای سبک تنها می‌تواند از این هسته‌‌های بهینه استفاده کند. اما زمانی که نوبت کار سنگین پردازشی برسد تمامی این ۸ هسته به صورت هم‌ زمان فعال خواهند شد.

بنچمارک‌های منتشر شده از مک بوک ایر، مک بوک پرو ۱۳ اینچ و مک مینی جدید قدرت پردازشی شگفت‌انگیز پردازنده‌ی M1 را تأیید کرده‌اند. با وجود اینکه تفاوت‌هایی از لحاظ مکانیزم‌های انتقال حرارت در این مدل‌ها وجود دارد، اما تمامی این مک‌های جدید توانسته‌اند که در زمان استفاده از تک هسته‌ی پردازشی بالاترین عملکرد را در مقایسه با سایر مک‌ها داشته باشند. قدرت پردازنده‌ی M1 در زمان استفاده از تمامی هسته‌ها مشابه پردازنده‌های استفاده شده در مک‌های دسکتاپ است.

نگاهی به بنچمارک‌های بالا نشان می‌دهد که مک مینی جدید با کسب امتیاز ۱۷۰۲ در بنچمارک Geekbench 5 توانسته است که عنوان قوی‌تر مک را در حالت تک هسته به خود اختصاص دهد. مک مینی اپل همچنین توانسته است که در حالت استفاده از تمامی هسته‌ها امتیاز ۷۳۸۰ را به‌دست بیاورد. بعد از مک مینی به‌ترتیب مک بوک پرو ۱۳ اینچ و مک بوک ایر جدید قرار دارند.

• تراشه‌ی M1 اپل در حالت چند هسته‌ای بنچمارک Cinebench امتیاز ۷۵۰۸ را بدست آورد

واحد گرافیکی

پردازنده‌ی اپل سیلیکون دارای واحد گرافیکی ۸ هسته‌ای است. البته نسخه از این پردازنده برای مدل‌های ضعیف‌تر مک بوک ایر هم وجود دارد که دارای واحد گرافیکی ۷ هسته‌ای است. تمامی پردازنده‌های M1 استفاده شده در مک مینی، مک بوک پرو ۱۳ اینچ و مدل‌های قوی‌تر مک بوک ایر دارای واحد گرافیکی ۸ هسته‌ای هستند.

واحد گرافیکی این پردازنده می‌تواند که به صورت هم زمان به اجرای ۲۵۰۰۰ ترد بپردازد و داری توان ۲٫۶ ترافلاپس است. اپل در رابطه با قدرت گرافیکی این پردازنده می‌گوید که این قوی‌ترین واحد گرافیکی یکپارچه با پردازنده‌ای است که در یک کامپیوتر شخصی استفاده شده است.

بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهند که واحد گرافیکی تراشه M1 می‌تواند کارت‌های گرافیک GTX 1050 Ti و رادئون RX 560 را شکست دهد. این واحد گرافیکی همچنین موفق شده است که در بنچمارک OpenCL امتیاز ۱۹۳۰۵ را بدست آورد که مشابه امتیاز کسب شده توسط کارت‌های گرافیک رادئون RX 560X و رادئون پرو WX 4100 است.

موتور عصبی

اپل در پردازنده‌ی M1 از موتور عصبی داخلی هم استفاده کرده است. چندین سال قبل اپل برای اولین‌بار از موتور عصبی در پردازنده‌های سری A خود استفاده کرده بود. وظیفه‌ی این موتور عصبی این است که سرعت را در زمان انجام کار‌های مربوط به یادگیری ماشینی مانند آنالیز ویدیو، تشخیص صدا و پردازش تصویر در مک افزایش دهد.

اپل در این پردازنده از موتور عصبی ۱۶ هسته‌ای استفاده کرده است که می‌تواند ۱۱ تریلیون عملیات را در ثانیه انجام دهد. همچنین این موتور عصبی در زمان کارهای مربوط به یادگیری ماشین در حدود ۱۵ برابر قدرت بیشتری را در مقایسه با مک‌های قدیمی که پردازنده‌ی آن‌ها با‌ M1 جایگزین شده است، دارد.

سرعت اپل M1

پردازنده‌ی اپل M1 در مقایسه با پردازنده‌های اینتل استفاده شده در مک‌های قبلی دارای ۳٫۵ برابر قدرت پردازشی بیشتر، ۶ برابر واحد گرافیکی سریع‌تر و ۱۵ برابر سریع‌تر در قابلیت‌های مربوط به یادگیری ماشینی است.

در مقایسه با آخرین نسل از پردازنده‌های اینتل استفاده در لپ‌ تاپ‌های دیگر، پردازنده‌ی اپل M1 دارای قدرت پردازشی ۲ برابری و واحد گرافیکی %۲۵ سریع‌تر است.

عمر باتری

با وجود اینکه پردازنده‌ی M1 اپل دارای قدرت پردازشی و سرعت بسیار زیادی است، اما این پردازنده همچنین دارای مصرف بهینه‌ی باتری در مقایسه با پردازنده‌هایی اینتلی است که اپل در مک‌های خودش از آن‌ها استفاده کرده است.

عمر باتری مک‌های مجهز به پردازنده‌ی M1 نسبت به مک‌های قبلی مجهز به پردازنده‌ی اینتل، دو برابر بیشتر است. در میان مک‌های جدید مک بوک پرو ۱۳ اینچ دارای عمر باتری بیشتری است. عمر باتری این مک بوک پرو به‌گونه‌ای است که می‌تواند با یک‌بار شارژ کاربران را به مدت ۲۰ ساعت همراهی کند که نسبت به نسل قبلی خود دو برابر است.

مقایسه با پردازنده‌های اینتل

با وجود اینکه اپل از پردازنده‌ی M1 خود در ضعیف‌ترین مک‌های خودش استفاده کرده است، اما این مک‌ها نشان دادند که از لحاظ قدرت پردازشی حتی از پردازنده‌های استفاده شده در قوی‌ترین مک‌ها قدرتمند‌تر هستند. پردازنده‌ی M1 از لحاظ قدرت پردازشی در زمان استفاده از یک هسته از تمامی مک‌ها قوی‌تر است و در زمان استفاده از تمامی هسته‌ها قدرت پردازشی آن فاصله‌ی چندانی را با کامپیوتر‌های دسکتاپ ساخت اپل ندارد.

با وجود اینکه اپل هم اکنون مدل‌های دارای پردازنده‌ی اینتل مک بوک پرو ۱۳ اینچ و مک مینی را هم به فروش می‌رساند که از لحاظ قدرت پردازشی هم مناسب هستند، اما مک‌های دارای پردازنده‌ی M1 دارای پردازنده‌ای با سرعت بالاتری هستند.

با توجه به این موضوع، تهیه‌ی نسخه‌ی اینتل مک مینی یا مک بوک پرو ۱۳ اینچی به خاطر عملکرد پردازشی بهتر در زمان کنونی انتخاب خوبی نیست. اما اگر نگران استفاده از اپ‌های x86 هستید و قصد دارید که علاوه‌بر سیستم عامل macOS از سیستم عامل ویندوز هم استفاده کنید و نگرانی‌هایی را از بابت این دو موضوع دارید می‌توانید که نسخه‌ی اینتل این مک‌ها را تهیه کنید.

همان‌گونه که می‌دانید اپل قصد دارد تا دو سال آینده تمامی پردازنده‌های اینتلی را که در مک‌ها استفاده می‌شود با پردازنده‌های سیلیکون ساخت خودش جایگزین نماید. این موضوعی است که در زمان خرید یک مک جدید باید مد نظر قرار دهید.

هم اکنون لپ تاپ‌های قدرتمند و کامپیوتر‌های دسکتاپ اپل هنوز هم دارای توان گرافیکی بالا‌تری هستند، اما ممکن است در آینده و هنگام استفاده از پردازنده‌های اپل سیلیکون در این سیستم‌ها همه چیز به طور کامل دگرگون شود.

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

ویژگی‌های امنیتی M1

اپل در مک‌های دارای پردازنده‌ی اینتل از تراشه‌ی T2 برای انجام برخی کارها و ویژگی‌های امنیتی دستگاه استفاده می‌کرد. با توجه به اینکه اپل در زمان توسعه‌ی پردازنده‌ی M1 این واحد امنیتی را هم درون این پردازنده تعبیه کرده است، پس دیگر نیازی به استفاده از یک تراشه‌ی مجزا برای انجام این کار‌ها در مک‌ها نیست.

تراشه‌ی M1 دارای واحد امنیتی است که وظایفی مانند کنترل سنسور اثر انگشت Touch ID و کنترل حافظه‌ی داخلی همراه با سخت‌افزاری مخصوص برای رمزگذاری اطلاعات بر اساس AES برای حافظه‌ی SSD است. در نتیجه این حافظه‌ی SSD هم سریع‌تر و هم دارای امنیت بیشتری است.

اجرای اپ‌ها بر روی مک‌های دارای پردازنده‌ی M1

با توجه به این موضوع که پردازنده‌ی اپل M1 در مقایسه با پردازنده‌های اینتل دارای معماری متفاوتی است. اپل ابزار‌هایی را توسعه داده است تا با استفاده از آن‌ها توسعه‌دهندگان بتوانند اپ‌های خود را بدون مشکل خاصی بر روی هر دو مک دارای پردازنده‌های جدید و پردازنده‌های اینتل اجرا کنند.

علاوه‌ بر این، اپل ابزاری به نام «رزتا ۲» (Rosetta 2) را هم توسعه داده است تا کاربران بتوانند با استفاده از آن اپ‌های x86 را بر روی مک‌های دارای پردازنده‌ی M1 اجرا کنند.

در واقع ابزار رزتا ۲ اپل نسخه‌ی جدید از رزتا‌ی این شرکت است که اپل قبل‌تر و در زمان جایگزینی پردازنده‌های PowerPC با اینتل توسعه داده بود. کاربران با استفاده از رزتا می‌توانستند که اپ‌ها مناسب پردازنده‌های PowerPC را بر روی مک‌های دارای پردازنده‌‌ی اینتل اجرا کنند. اپل در سال ۲۰۰۶ پردازنده‌های PowerPC استفاده شده در مک‌ها را با پردازنده‌های اینتل جایگزین کرد.

در واقع کاربران با استفاده از ابزار رزتا ۲ می‌توانند که اپ‌های توسعه داده شده برای مک‌های دارای پردازنده‌‌ی اینتل را بر روی مک‌های M1 جدید همراه با برخی محدودیت‌ها از نظر قدرت پردازشی اجرا کنند. انتظار داریم که با توجه به قدرت پردازشی بالای پردازنده‌های M1 اپ‌های توسعه داده شده بر‌پایه معماری x86 در زمان اجرا در مک‌های جدید، عملکرد مشابهی را در هنگام استفاده بر روی مک‌های اینتلی داشته باشند.

• تمام اپ‌ها و بازی‌هایی که اپل برای مک‌های مبتنی بر ARM وعده داده است

در واقع هنگام جایگزینی مک‌های قدیمی با مک‌های دارای پردازنده‌ی M1 همه چیز‌ها باید به صورت عادی و همانند قبل کار کنند. همچنین به نظر می‌رسد که رفته‌رفته تمامی اپ‌های محبوب مک با منتشر کردن به‌روزرسانی‌هایی خود را برای استفاده در این مک‌های جدید بدون استفاده از ابزار رزتا ۲ آماده کنند.

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

همچنین کاربران نمی‌توانند که به صورت رسمی سیستم عامل ویندوز را بر روی این مک‌های جدید نصب کنند. با وجود اینکه ممکن است در آینده کاربران بتوانند از ویندوز به صورت رسمی در مک‌های جدید استفاده کنند اما این موضوع به‌شدت به مایکروسافت وابسته است. در واقع مایکروسافت باید تصمیم بگیرد که مجوز استفاده از نسخه‌ی ARM ویندوز را به کاربران دارای مک‌های M1 بدهد اتفاقی که تاکنون رخ نداده است.

آینده‌ی پردازنده‌های اپل سیلیکون

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

اطلاعات منتشر شده نشان می‌دهند که به احتمال زیاد مک‌های بعدی که با پردازنده‌ی اپل سیلیکون عرضه خواهند شد نسخه‌ی ۲۴ اینچی از آی‌مک و مک بوک پرو ۱۴٫۱ اینچی و مک بوک پرو ۱۶٫۱ اینچی با طراحی جدید است.

• مک بوک با طراحی جدید نیمه دوم ۲۰۲۱ رونمایی می‌شود

منبع: MacRumors