苹果M1芯片

出众的性能，极其优秀的能耗比
强大的软硬件生态助力
总结与展望

在刚刚举行的苹果秋季活动中，苹果对旗下的Mac产品线进行了更新，发布了全新、 Pro 13以及Mac mini，三款产品的共性就是都搭载苹果自主研发设计的M1芯片。苹果表示，M1芯片专为Mac而设计，拥有强大的性能和惊人的能效表现，让Mac的体验向前跨越出一大步，更开创了一个新世界。
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参数方面，M1芯片采用最新的5nm工艺打造（应该是台积电代工），拥有高达160亿个晶体管，集成中央处理器CPU、图形处理器GPU、内存、神经网络引擎、各种连接功能以及其他众多组件，可以说相当于A14芯片的全面增强版，或者也可以理解成A12Z的直系继承者。
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出众的性能，极其优秀的能耗比

首先是CPU部分，M1芯片共有8个核心，具体来说为大小核设计，拥有4个高性能大核心与4个高效能小核心，混合运行以协助处理多线程任务（大小核的频率目前还没有公布）；其中，苹果在直播中表示M1的大核心是市面中最强大的（暗指IPC最高？），能带来极强的性能，在多个应用场景下均有出色表现，相比于上一代，配备M1芯片的全新 Air在Final Cut Pro、Xcode、Logic Pro、Adobe Lightroom等专业生产力软件中，都有显著的性能优势。
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除了大核心的亮眼表现以外，M1的小核心同样值得关注，苹果表示M1小核心在保证基本性能的同时，耗电量却只有前代的十分之一，可高效处理轻量级任务。而大小核心的混合运行，不但保证了整体的CPU性能，还提供了绝佳的能耗比，根据苹果的PPT显示，在10W的功耗限制下，M1芯片可提供传统X86笔记本处理器2倍以上的CPU性能，非常震撼！在这里插入图片描述
M1芯片也集成了8核心GPU，图形性能相比前代产品性能提升5倍以上，进行剪辑和流畅播放多条全画质 4K 视频流等苛刻负载也没有压力。当然，苹果表示M1芯片的GPU不但性能强大，在能耗比方面同样有极大地优势，以下为官方展示的GPU能耗曲线：
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对于笔记本等移动设备来说，芯片的能耗比至关重要，在能耗比极高的M1芯片加持下，苹果表示全新续航长达18小时，全新 Pro 13续航更是破纪录达到了20小时！可让用户不接电源的情况下，移动办公时间更加持久。此外，更高的芯片能耗比，还意味着实现同样的性能所带来的发热量更低，因此全新的可以再次回归无风扇设计，做到高性能与低噪音兼顾。下图为全新 Air内部散热结构：
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除了CPU与GPU的高性能和高能耗比以外，苹果N1芯片还拥有很多新的特征，例如集成16 核神经网络引擎，可进行矩阵乘法运算，拥有最高达每秒 11 万亿次的惊人运算能力，能对机械学习进行加速。具体的应用场景例如：识别照片和视频中的家人和朋友，理解自然的语音来进行听写，甚至通过分析音频来识别笑声、掌声等。此外，最新的USB 4和Thunderbolt 4(雷电 4)控制器也集成在了M1芯片中，让所有Mac产品的连接性没有短板。
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强大的软硬件生态助力

此前市场中也存在一些搭载ARM架构的PC产品，但它们的产品销量和对市场影响力却都没有形成太大气候，性能的限制固然是重要原因，但除此以外，ARM PC在兼容性上相比于传统X86 PC短板过于明显，导致很多常用软件根本无法安装运行，因此用户体验很差，只能作为“大号平板电脑”使用，无法成为真正的生产力工具。但搭载ARM架构M1芯片的Mac有机会避免这一问题，众所周知的是，苹果对用户体验有着极致的追求，讲究软硬件生态一体化发展，全新的macOS版本Big Sur就是专为解锁 M1 芯片的潜能而开发，在系统层级方面带来众多改进与优化。
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具体到应用软件方面，苹果在WWDC20开发者大会上公布了Rosetta 2，可自动转译现有Mac App，最终允许ARM架构的M1芯片运行x86_64架构指令的APP，因此M1芯片的Mac产品在与intel版Mac能做到应用完美兼容。此外，得益于M1芯片与iPhone、iPad中的A系列芯片同为ARM架构，因此搭载M1芯片的全新Mac产品还可运行iPhone和iPad中的移动APP，在整体平台生态的联动下，应用软件质量、数量与兼容性均不会成为M1芯片Mac产品的短板。
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总结与展望

在此次活动展示的内容中，M1芯片引发了广大数码爱好者们的关注，我们也可以看到苹果对笔记本芯片的设计思路，那就是满足性能的同时，对能耗比和集成度的极致追求。而对于苹果来说，将Mac转向自家的ARM芯片后，可以更好的控制产品研发与更新迭代节奏，完全不受intel处理器和AMD显卡的制约，通过独特的硬件，以及软件生态优势，也与市面中X86 Windows PC形成了更大的差异化。目前M1芯片首发于全新MacBook Air、MacBook Pro 13以及Mac mini中，这三款产品总体来说都是体积较小的便携设备，对能耗比的需求高于性能；而对于追求更极致性能的MacBook Pro 16、iMac、iMac Pro以及Mac Pro等产品依旧在使用intel X86处理器，罗马不是一天建成的，苹果什么时候将所有Mac产品都切换至ARM架构目前来看也是未知数，当然，考虑到苹果的示范效应，未来一段时间Windows＋ARM PC也可能会迎来下一波热潮，总之让我们敬请期待吧！
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