蘋果的 M1 芯片是蘋果在 Mac 上搭載的單核 CPU 基準(zhǔn)測(cè)試成績(jī)最快的芯片，在多核性能方面，也擊敗了許多高端英特爾 競(jìng)品。開(kāi)發(fā)者 Erik Engheim 近日分享了對(duì) M1 芯片的深入研究，探討了蘋果新處理器為何比它所取代的英特爾芯片快了那么多。
首先，M1 并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的 CPU。正如蘋果所解釋的那樣，它是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片，即一系列芯片都被安置在一個(gè)硅片封裝中。M1 容納了 8 核 CPU、8 核 GPU（部分 MacBook Air 機(jī)型為 7 核）、統(tǒng)一內(nèi)存、SSD 控制器、圖像信號(hào)處理器、Secure Enclave 等大量模塊。
英特爾和 AMD 也在單一封裝中內(nèi)置多個(gè)微處理器，但正如 Engheim 所描述的那樣，蘋果之所以有優(yōu)勢(shì)，是因?yàn)樘O果沒(méi)有像競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手那樣專注于通用 CPU 核心，而是專注于處理專門任務(wù)的專用芯片。
除了 CPU(擁有高性能和高效率的內(nèi)核)和 GPU，M1 還有一個(gè)神經(jīng)引擎，用于處理語(yǔ)音識(shí)別和攝像頭處理等機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)，內(nèi)置視頻解碼器 / 編碼器，用于視頻文件的高能效轉(zhuǎn)換，安全加密器用于處理加密，數(shù)字信號(hào)處理器用于處理解壓音樂(lè)文件等數(shù)學(xué)密集型功能，圖像處理單元?jiǎng)t加快了圖像處理應(yīng)用所做的任務(wù)。
值得一提的是，還有一個(gè)新的統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)，讓 CPU、GPU 和其他核心之間相互交換信息，通過(guò)統(tǒng)一內(nèi)存，CPU 和 GPU 可以同時(shí)訪問(wèn)內(nèi)存，而不是在一個(gè)區(qū)域和另一個(gè)區(qū)域之間復(fù)制數(shù)據(jù)。訪問(wèn)同一個(gè)內(nèi)存池，而不需要復(fù)制，加快了信息交換的速度，從而提高整體性能。
所有這些具有特定用途的芯片都能加快特定任務(wù)的速度，從而帶來(lái)人們看到的改進(jìn)。
這也是為什么很多使用 M1 Mac 進(jìn)行圖像和視頻編輯的人看到這樣的速度提升的部分原因。他們所做的很多任務(wù)，都可以直接在專門的硬件上運(yùn)行。這就是為什么便宜的 M1 Mac Mini 可以不用費(fèi)很大力氣就能對(duì)一個(gè)大的視頻文件輕松進(jìn)行編碼，而昂貴的 iMac 的風(fēng)扇都開(kāi)足馬力，仍然跟不上。
專用芯片已經(jīng)使用了多年，但蘋果正像 Engheim 所描述的那樣，“朝著這個(gè)方向更徹底地轉(zhuǎn)變”。其他 Arm 芯片制造商如 AMD 也在采取類似的做法，但英特爾和 AMD 依靠銷售通用 CPU，出于授權(quán)原因，戴爾和惠普等 PC 制造商很可能無(wú)法像蘋果那樣在內(nèi)部設(shè)計(jì)出完整的 SoC。
蘋果能夠?qū)⒂布蛙浖显谝黄�，這是大多數(shù)其他公司無(wú)法復(fù)制的，這也是 iPhone 和 iPad 比其他智能手機(jī)和平板電腦更具優(yōu)勢(shì)的地方。
除了自主設(shè)計(jì)的系統(tǒng)級(jí)芯片的好處，蘋果還在 M1 中使用了 Firestorm CPU 內(nèi)核，這些內(nèi)核 “真正的快”，能夠通過(guò) Out-of-Order 執(zhí)行、RISC 架構(gòu)以及蘋果實(shí)現(xiàn)的一些特定優(yōu)化來(lái)并行執(zhí)行更多指令，Engheim 對(duì)此有深入的解釋。
Engheim 認(rèn)為，英特爾和 AMD 由于 CISC 指令集的限制，以及他們的商業(yè)模式，不容易為 PC 廠商打造端到端的芯片解決方案，因此處境艱難。 |
