مقدمه ای بر پردازنده M1
جدیدترین تولیدات کمپانی پل یعنی مک بوک های اپل دیگر با پردازنده های اینتل عرضه نمی شوند. در عوض، آنها از تراشه جدید تولید خود شرکت اپل به Apple M1 استفاده می‌کنند که جایگزینی قدرتمند در برابر تمامی نسل های پردازنده‌های اینتل است که از سال 2006 در رایانه‌های اپل تعبیه می شدند.M1 در حالی که لقب اولین پردازنده تولید شده شزکت اپل را به دوش می کشد به عنوان یک پردازنده نو ظهور ، تعریفی جدید و انتقلابی در صنعت پردازنده ها خواهد بود، در حالی که اپل آن را Apple Silicon نامیده است. مک بوک های جدیدی که با M1 عرضه شدند مدل های : مک بوک ایر، مک بوک پرو 13 اینچی، مک مینی و آی مک 24 اینچی جدیدی هستند که در رویداد One More Thing سال 2021 معرفی شدند همچنین جدیدترین آیپد پرو هم نیز از M1 استفاده می کند.
M1 اپل نسبت به پردازنده های گذشته پیشرفت های وسوسه انگیزی را در عملکرد محاسباتی، خروجی گرافیک و عمر باتری ارائه می دهد. مک بوک ایر که مبتنی بر M1 عملکردی برابر یا بهتر از مدل های قبلی خود و بسیاری از رقبای ویندوزی دارد. این بهبود حتی برای برخی از برنامه‌هایی که از اول هم روی لپ تاپ های قدیمی‌تر مجهز به پردازنده های اینتل اجرا می‌شدند نیز قابل مشاهده است، اگر قصد خرید یک مک یا آیپد مجهز به M1 را دارید، باید با این مدل از شبیه‌سازی، و همچنین چند ویژگی دیگر، پیشرفت‌ها و ایراداتی که گاه به گاه M1 برای جدیدترین محصولات اپل ایجاد می‌کند، آشنا شوید. بیایید نگاهی به هر یک از آنها بیندازیم.
تراشه M1: آغازی برای اجرای همه چیز بر روی یک تراشه
اکثر رایانه های شخصی امروزی چه از ویندوز، چه macOS یا Chrome استفاده کنند، از پردازنده های بهره می برند که هر یک واحد های مستقل محاسباتی هستند که هر کدام وظایف پردازشی متفاوتی را انجام می دهند. این ها شامل یک پردازنده (CPU) برای انجام محاسبات ضروری، از جمله مواردی که برای مرور اینترنت و باز کردن و بستن برنامه ها استفاده می شود، و دیگری (GPU) برای پردازش محاسبات گرافیکی و خروج سیگنال به صفحه نمایشگر یا لپ تاپ شما است. در دشتگاه های بزرگ و قدرتمند مانند رایانه‌های رومیزی، Workstation ها و لپ تاپ های گیمینگ ، CPU و GPU آیتم‌های کاملاً جداگانه‌ای هستند که هر کدام به مادربرد متصل هستند. و در لپ‌تاپ‌های کوچک، سبک و قابل حمل معمولاً CPU و GPU را با استفاده از آنچه در صنعت به عنوان پردازش گرافیکی یکپارچه شناخته می‌شود، ترکیب می‌کنند و بقیه اجزای رایانه شامل حافظه پنهان، حافظه و ذخیره‌سازی در نقاط مختلف مادربرد قرار دارند.
در واقع تراشه M1 به عنوان آخرین و کامل ترینه پردازنده‌های سری A اپل که مدت‌هاست که آیفون و آیپد به آن مجهز شده‌اند، رویکرد متفاوتی را در پیش گرفته است. به جای مجموعه ای از قطعات پردازشی جداگانه، یک سیستم واحد روی یک تراشه (SoC) است. SoC همه محاسبات را انجام می دهد، از جمله خروجی گرافیک، که به این معنی که هر دستورالعمل نرم افزار می تواند از کارآمدترین بخش M1 استفاده کند. چون پردازنده تا حدی باید همه کارها را یکجا انجام دهد، M1 دارای حداکثر 16 هسته پردازشی است. در مقایسه با شش هسته‌ای که در قوی‌ترین پردازنده‌های لپ‌تاپ اینتل وجود دارند، بسیار زیاد به نظر می‌رسد. در واقع، M1 دارای هسته های بسیار زیادی است نه به این دلیل که بتواند وظایف را با سرعت بیشتری انجام دهد، بلکه برای اینکه می تواند وظایف بیشتری را انجام دهد. چهار هسته از این هسته ها، هسته های محاسباتی هستند که به محاسبات پیچیده ای اختصاص یافته اند که به قدرت پردازش زیادی نیاز دارند. چهار مورد دیگر به کارهای سبک‌تر اختصاص داده شده‌اند که به انرژی زیادی نیاز ندارند، تا اطمینان حاصل شود که تراشه انرژی بیشتری از آنچه که نیاز دارد مصرف نمی‌کند. تقریباً هشت هسته اضافی به پردازش گرافیکی اختصاص داده شده است، که مشابه نحوه عملکرد پردازنده گرافیکی یکپارچه Iris شزکت اینتل می باشد . در تمام دستگاه‌هایی که از M1 استفاده می‌کنند، پردازنده گرافیکی می‌تواند یک مانیتور خارجی را با فرکانس 60 هرتز و تا رزولوشن 6K تامین کند، مانند Apple Pro Display XDR. علاوه بر این، M1 دارای یک کنترلر ذخیره سازی داخلی برای انتقال داده ها به و از درایو حالت جامد مک (SSD) و همچنین پردازنده ها، کنترلرها و حسگرهای مختلف دیگری است که رمزگذاری، پردازش تصویر از وب کم و سایر موارد ثانویه را انجام می دهند. وظایفی که برای هر کامپیوتر مورد نیاز است.
آیا طراحی اپل برای تمامی M1 ها یکسان بوده است؟
مهم نیست که یک کامپیوتر از چه فناوری ای برای پردازش خود استفاده می کند، حال یک SoC باشد یا مجموعه‌ای از اجزای محاسباتی جداگانه، باز هم تابع برخی از ویژگی‌های غیرقابل شکست در محاسبات و فیزیک وجود دارند. هر چه یک پردازنده هسته های بیشتری را به یک کار خاص اختصاص دهد و هر چه سریعتر هر یک از آن هسته ها کار را انجام دهند ، کار سریعتر تکمیل می شود. این فرآیند موجب تولید سطح بالایی از گرمای می شود ، به همین دلیل است که اکثر رایانه ها دارای فن، هیت سینک و یا دیگر تجهیزات هستند. تا حدی به دلیل نیاز به مدیریت گرما، مدل هایی با تفاوت هایی ناچیز از M1 برای هر یک از دستگاه‌هایی که از آن استفاده می شود وجود دارد. این عمدتاً به این دلیل است که هر دستگاه به طور متفاوتی میزان گرما را کنترل می کند. به عنوان مثال، مک بوک ایر فاقد فن خنک کننده است، بنابراین تراشه M1 در پیکربندی پایه ایر از یک پردازنده گرافیکی با قدرت کمتری استفاده می کند که به جای هشت هسته، هفت هسته دارد.
در حالی که ، مک بوک پرو بزرگتر و مک مینی هر دو دارای فن های خنک کننده هستند که تراشه های M1 آنها را قادر می سازد تا پردازنده گرافیکی کامل داشته باشند. این امکان وجود دارد که نسخه های مک مینی و مک بوک پرو M1 حداکثر با سرعت ساعت بسیار کمی بالاتر از تراشه مک بوک ایر داشته باشند، اما اپل از جزئیات چگونگی انجام کاری به این ظریفی صحبتی به میان نیاورده است. مانند مک‌بوک ایر، آیپد پرو نیز فاقد فن خنک‌کننده است، اما همچنان با هشت هسته گرافیکی کامل عرضه می‌شود. اپل ادعا می‌کند که آیپد پرو مجهز به M1 نسبت به مدل‌های سری A که جایگزین آن شده است، 40 درصد عملکرد پردازنده گرافیکی سریع‌تری دارد.
تراشه M1 چقدر سریع است؟
طبق گفته اپل، تراشه M1 بسیار سریعتر از پردازنده های اینتل در مک هایی که در آن جایگزین شده است می باشد. در برخی موارد، این شرکت ادعا می کند، که سریع ترین است. اپل می گوید که عملکرد کلی مک بوک ایر M1 ، سه و نیم برابر سریعتر از قبل است، در حالی که عملکرد گرافیکی 5 برابر سریعتر است. در M1 MacBook Pro، محاسبات AI یازده برابر سریعتر از قبل است و اپل می گوید که می تواند احرای کد را در برنامه Xcode تا 2.8 برابر سریعتر بسازد. اپل همچنین ادعا می کند که مک های مجهز به M1 سریعتر از همتایان ویندوزی خود هستند. این شرکت تخمین می‌زند که M1 در مک‌بوک ایر از 98 درصد لپ‌تاپ‌های رایانه‌ای که از اکتبر 2019 تا اکتبر 2020 فروخته شده است، بهتر است. آزمایش‌های ما در آزمایشگاه‌های رایانه‌های شخصی MacBook Air، MacBook Pro و Mac mini تصویر کمی متفاوت‌تر از عملکرد را نشان می‌دهد.
ما دریافتیم که در حین اجرای برنامه های از پیش نصب شده ، M1 برتری خود را نسبت به CPU های لپ تاپ Core i7 رقیب اینتل حفظ می کند. با این حال، هنگام اجرای برنامه ها با استفاده از شبیه سازی Rosetta 2 کار می کند ، عملکرد M1 در مقایسه با تراشه های اینتل در برخی از موارد کمی بدتر است.برای مثال یک فرآیند مانند تبدیل ویدیو را در نظر بگیرید. جدیدترین مک بوک پرو 13 اینچی M1 با استفاده از برنامه منبع باز Handbrake که در شبیه سازی Rosetta 2 اجرا می شود، 17 دقیقه طول می کشد تا یک ویدیوی 4K را به 1080p تبدیل کند. این تقریباً معادل 15 دقیقه ای است. اما همین کار را با استفاده از نسخه بتای Handbrake که به صورت پیش فرض روی پردازنده M1 اجرا می شود، انجام دهید زمان رمزگذاری برای مک بوک پرو فقط به 8 دقیقه کاهش می یابد. این بیش از دو برابر سریعتر است، که می تواند بسیاری از متخصصان خلاق را خوشحال کند که زمان صرف شده برای رندرینگ به طور قابل توجهی مانع از بهره وری نمی شود.