Apple M1
Apple M1 — серия систем на кристалле ARM-архитектуры компании Apple из серии Apple silicon, используемая в компьютерах Mac, ноутбуках MacBook[1] и планшетах iPad Pro[2] и iPad Air[3], производится контрактным производителем TSMC на 5-нанометровом техпроцессе и содержит около 16 миллиардов транзисторов.
Apple M1 | |
---|---|
Центральный процессор | |
![]() | |
Производство | с 10 ноября 2020 года по 7 мая 2024 года |
Разработчик | Apple Inc. |
Производитель | |
Частота ЦП | 3,20 ГГц |
Технология производства | 5 нм |
Наборы инструкций | ARMv8.5-A |
Число ядер |
M1: 8 ядер (4x Firestorm + 4x Icestorm cores) M1 Pro: 8 или 10 ядер (6x или 8x Firestorm + 2x Icestorm cores) M1 Max: 10 ядер (8x Firestorm + 2x Icestorm cores) M1 Ultra: 20 ядер (16x Firestorm + 4x Icestorm cores) |
L1-кэш | 256 KB |
L2-кэш | 16 MB общий (12 МБ - Firestorm, 4 МБ - Icestorm) |
L3-кэш |
M1: 16 MБ M1 Pro: 24 MБ M1 Max: 48 МБ M1 Ultra: 96 МБ |
Встроенный графический процессор |
Проприетарный Apple GPU M1: 7- или 8-ядерный GPU M1 Pro: 14- или 16-ядерный GPU M1 Max: 24- или 32-ядерный GPU M1 Ultra: 48- или 64-ядерный GPU |
Разъём | |
Ядра | |
Первыми устройствами на M1 стали MacBook Air (Late 2020), MacBook Pro (13 дюймов, Late 2020) и Mac Mini 2020, выпущенные в ноябре 2020 года[4]. В апреле 2021 года был представлен 24-дюймовый iMac[5] и iPad Pro[6] на SoC Apple M1.
8 марта 2022 года был анонсирован iPad Air 5-го поколения на чипе Apple M1[7].
Архитектура
правитьApple M1 имеет четыре высокопроизводительных ядра «Firestorm» и четыре ядра низкого энергопотребления «Icestorm», что обеспечивает конфигурацию, аналогичную ARM big.LITTLE и процессорам Lakefield от Intel[8]. Это сочетание позволяет оптимизировать энергопотребление; эта возможность отсутствует в устройствах архитектуры Apple-Intel. Apple утверждает, что ядра низкого энергопотребления используют одну десятую мощности высокопроизводительных.
Высокопроизводительные ядра имеют 192 КБ кэша команд и 128 КБ кэша данных и совместно используют 12 МБ кэша L2. Аналогичные характеристики ядер низкого энергопотребления таковы: 128 КБ кэша команд, 64 КБ кэша данных и общий 4 МБ кэша L2. Icestorm «E cluster» имеет частоту 0,6-2,064 ГГц и максимальную потребляемую мощность 1,3 Вт, Firestorm «P cluster» — частоту 0,6-3,204 ГГц и максимальную потребляемую мощность 13,8 Вт.
Динамическая технология бинарной трансляции Rosetta 2 позволяет запускать на продуктах, оборудованных М1, программное обеспечение, созданное для процессоров с архитектурой x86 под управлением операционной системы macOS. При этом работа всех программ, разработанных под архитектуру Х86, не гарантируется и работать они будут медленнее.
Память
правитьM1 использует единую конфигурацию памяти LPDDR4X SDRAM 4266 МТ/с (в разных моделях — 8 ГБ и 16 ГБ), разделяемую всеми компонентами процессора. Микросхемы SoC и RAM монтируются совместно в рамках конструкции system-in-package.
M1 Pro имеет 256-битную память LPDDR5 SDRAM 6400 MT/с, а M1 Max - 512-битную память LPDDR5 SDRAM 6400 MT/с. Пропускная способность памяти в M1 составляет 68 ГБ/с, M1 Pro - 204 ГБ/с, а M1 Max - 408 ГБ/с. M1 Pro поддерживает конфигурации памяти 16 или 32 ГБ, а M1 Max - 32 и 64 ГБ[9]. M1 Pro включает медиадвижок кодирования и декодирования ProRes, а M1 Max - два движка[10].
M1 Ultra удваивает технические характеристики M1 Max за счёт 1024-битной шины памяти с пропускной способностью 816 ГБ/с и поддержки конфигураций с 64 или 128 ГБ.
Графика
правитьЧип включает в себя разработанный Apple 8-ядерный (в некоторых моделях — 7-ядерный) графический процессор (GPU) со 128 исполнительными блоками и 1024 арифметико-логическими блоками, который, по утверждению Apple, может обрабатывать одновременно до 24 576 потоков. Плюс чип ещё содержит 16-ядер встроенного ИИ-ускорителя (NPU), способный выполнять 11 триллионов операций в секунду[11]. Также в M1 интегрированы процессор обработки сигналов изображения (ISP), хранилище NVMe и контроллеры Thunderbolt 4.
Уязвимости
правитьM1RACLES
правитьВ мае 2021 года разработчик Asahi Linux Гектор Мартин обнаружил уязвимость, которую он назвал M1RACLES (M1ssing Register Access Controls Leak EL0 State). Мартин предположил, что уязвимость появилась в результате сознательного нарушения Apple спецификаций архитектуры ARM. В результате этой уязвимости любые два приложения могут скрытно обмениваться данными, минуя любые программные средства защиты и изоляции. Разработчик также указал на то, что уязвимость не может быть устранена программными средствами. Несмотря на это, он считает, что уязвимость не может быть использована для нанесения реального вреда[12][13].
Augury
правитьВ мае 2022 года исследователи из Тель-Авивского университета, Иллинойского университета в Урбане-Шампейне и Вашингтонского университета обнаружили уязвимость, получившую название "Augury", связанную с префетчером Data-Memory Dependent Prefetcher (DMP) в чипах M1. В то же время она не считалась существенным риском для безопасности[14].
Pacman
правитьВ июне 2022 года исследователи Массачусетского технологического института объявили, что нашли уязвимость спекулятивного выполнения в чипах M1, которую они назвали "Pacman" в честь кодов аутентификации указателей (PAC). Apple заявила, что не считает, что это представляет серьезную угрозу для пользователей[15].
Производительность и эффективность
правитьM1 показал конкурентоспособную производительность и эффективность в популярных тестах (Geekbench 5, Cinebench R23).
Mac mini 2020 года, оснащенный M1, потребляет 7 Вт в режиме ожидания и 39 Вт при максимальной нагрузке[16] по сравнению с 20 Вт в режиме ожидания и 122 Вт максимальной нагрузкой для 6-ядерного Intel i7 Mac mini 2018 года[17].
На момент выпуска MacBook Air (M1, 2020) и MacBook Pro (M1, 2020) считались самыми быстрыми ноутбуками семейства MacBook, выпускаемыми компанией Apple[18], что привело к резкому снижению стоимости ноутбуков MacBook на платформе Intel на вторичном рынке[19].
Развитие семейства чипов Apple M1
правитьApple M1 Pro
правитьApple M1 Pro — 8 или 10-ядерный ARM-процессор, изготовляемый по 5-нанометровому техпроцесс TSMC. Чип содержит 8 или 10 ядер CPU (6 или 8 производительных и 2 энергоэффективных) и 16 графических ядер GPU с 2048 исполнительными блоками, плюс ещё 16-ядер встроенного ИИ-ускорителя. Пропускная способность встроенной объединённой памяти (ОЗУ + Видеопамять) составляет 200 Гбайт/с. Процессор содержит 33,7 млрд транзисторов[20].
Apple M1 Max
правитьApple M1 Max — 10-ядерный ARM процессор, изготовляемый по 5-нанометровому техпроцесс TSMC. Чип содержит 10 ядер CPU (8 производительных и 2 энергоэффективных), 24 или 32 графических ядра GPU и 16-ядер встроенного ИИ-ускорителя. Пропускная способность встроенной объединённой памяти (ОЗУ + Видеопамять) составляет 400 Гбайт/с. Процессор содержит 57 млрд транзисторов[20].
Apple M1 Ultra
правитьApple M1 Ultra — 20-ядерный ARM процессор, используемый в компьютерах Mac Studio с 2022 года, изготовляемый по 5-нанометровому техпроцессу TSMC. Чип содержит 20 ядер CPU (16 производительных и 4 энергоэффективных), 48 или 64 графических ядра GPU и 32-ядра встроенного ИИ-ускорителя. Пропускная способность встроенной объединённой памяти (ОЗУ + Видеопамять) составляет 800 Гбайт/с. Основной особенностью M1 Ultra является архитектура UltraFusion, которая объединяет два чипа M1 Max в один гигантский процессор, содержащий 114 млрд транзисторов[21][22][23].
Применение чипов серии M1
правитьУстройства, использующие Apple M1:
- MacBook Air (M1, 2020) — с ноября 2020 года по март 2024 года (базовая модель имеет 7-ядерный GPU[24]);
- MacBook Pro (13 дюймов, M1, 2020) — с ноября 2020 по июнь 2022 года;
- Mac mini (M1, 2020) — с ноября 2020 года по январь 2023 года;
- iMac (24 дюйма, M1, 2021) — с апреля 2021 года по октябрь 2023 года (базовая модель имеет 7-ядерный GPU[25]);
- iPad Pro (5-го поколения) — с апреля 2021 года по октябрь 2022 года;
- iPad Air (5-го поколения) — с марта 2022 года по май 2024 года.
Устройства, использующие Apple M1 Pro:
- MacBook Pro (14 и 16 дюймов, 2021) — c октября 2021 года по январь 2023 года.
Устройства, использующие Apple M1 Max:
- MacBook Pro (14 и 16 дюймов, 2021) — c октября 2021 года по январь 2023 года;
- Mac Studio — c марта 2022 года по июнь 2023 года.
Устройства, использующие Apple M1 Ultra:
- Mac Studio — с марта 2022 года по июнь 2023 года.
Варианты
правитьВ таблице ниже представлены различные SoC на базе микроархитектур "Firestorm" и "Icestorm".
Вариант | Количество ядер CPU (П+Э) | Количество ядер GPU | Количество исполнительных блоков GPU | Количество арифметических логических блоков GPU | Поддерживаемое количество объединённой памяти | Количество транзисторов |
---|---|---|---|---|---|---|
A14 Bionic | 6 (2+4) | 4 | 64 | 512 | 4/6 ГБ | 11,8 млрд |
M1 | 8 (4+4) | 7 | 112 | 896 | 8/16 ГБ | 16 млрд |
8 | 128 | 1024 | ||||
M1 Pro | 8 (6+2) | 14 | 224 | 1792 | 16/32 ГБ | 34 млрд |
M1 Pro | 10 (8+2) | 34 млрд | ||||
16 | 256 | 2048 | 34 млрд | |||
M1 Max | 10 (8+2) | 24 | 384 | 3072 | 32/64 ГБ | 57 млрд |
32 | 512 | 4096 | ||||
M1 Ultra | 20 (16+4) | 48 | 768 | 6144 | 64/128 ГБ | 114 млрд |
64 | 1024 | 8192 |
См. также
правитьПримечания
править- ↑ The Apple M1 is the first ARM-based chipset for Macs with the fastest CPU cores and top iGPU (амер. англ.). GSMArena.com. Дата обращения: 25 ноября 2020. Архивировано 25 января 2021 года.
- ↑ Apple. iPad Pro . apple.com (20 апреля 2021). Дата обращения: 25 апреля 2021. Архивировано 28 апреля 2021 года.
- ↑ Apple. iPad Air (англ.). apple.com. Дата обращения: 4 июня 2022. Архивировано 29 августа 2021 года.
- ↑ Новая революция? Apple представила ноутбуки на собственном процессоре M1 . Время электроники (10 ноября 2020). Дата обращения: 25 ноября 2020.
- ↑ iMac 24 дюйма . Apple (Россия). Дата обращения: 25 апреля 2021. Архивировано 25 апреля 2021 года.
- ↑ iPad Pro . Apple (Россия). Дата обращения: 25 апреля 2021. Архивировано 28 апреля 2021 года.
- ↑ Apple introduces the most powerful and versatile iPad Air ever (амер. англ.). Apple Newsroom. Дата обращения: 12 марта 2022. Архивировано 11 марта 2022 года.
- ↑ Apple M1 Chip (англ.). Apple. Дата обращения: 25 ноября 2020. Архивировано 10 ноября 2020 года.
- ↑ 2021 MacBook Pro Teardown: A Glimpse at a Better Timeline | iFixit News (англ.). iFixit (12 июня 2022). Дата обращения: 12 июня 2022. Архивировано 11 июня 2022 года.
- ↑ Compared: M1 vs M1 Pro and M1 Max (англ.). AppleInsider. Дата обращения: 12 июня 2022. Архивировано 9 июня 2022 года.
- ↑ Apple представила фирменный процессор Apple M1 для компьютеров Mac . 3DNews. (10 ноября 2020). Дата обращения: 8 марта 2022. Архивировано 9 марта 2022 года.
- ↑ В Apple M1 обнаружена уязвимость M1RACLES, которую невозможно исправить программно . iXBT.com. Дата обращения: 28 мая 2021. Архивировано 27 мая 2021 года.
- ↑ M1RACLES: An Apple M1 Vulnerability (англ.). m1racles.com. Дата обращения: 28 мая 2021. Архивировано 27 мая 2021 года.
- ↑ Newly discovered 'Augury' flaw in M1 and A14 chips doesn't pose a serious risk (yet) (англ.). Macworld (3 мая 2022). Дата обращения: 12 июня 2022. Архивировано 11 июня 2022 года.
- ↑ MIT researchers uncover ‘unpatchable’ flaw in Apple M1 chips (англ.). TechCrunch (10 июня 2022). Дата обращения: 12 июня 2022.
- ↑ Mac mini power consumption and thermal output (BTU) information (англ.). Apple Support. Дата обращения: 8 августа 2021. Архивировано 21 октября 2017 года.
- ↑ Lovejoy, Ben M1 Mac mini power consumption and thermal output figures highlight Apple Silicon efficiency . 9To5Mac (28 января 2021). Дата обращения: 14 мая 2021. Архивировано 17 декабря 2021 года.
- ↑ Cunningham, Andrew The Best MacBooks (англ.). The New York Times (18 декабря 2020). Дата обращения: 6 января 2021. Архивировано 21 января 2021 года.
- ↑ The Mac price crash of 2021 (англ.). ZDNet (25 февраля 2021). Дата обращения: 1 марта 2021. Архивировано 1 марта 2021 года.
- ↑ 1 2 Apple представила чипы M1 Pro и M1 Max — в 2 раза быстрее Core i9 из MacBook прошлого поколения и сверхмощные GPU . 3DNews. (18 октября 2021). Дата обращения: 8 марта 2022. Архивировано 9 марта 2022 года.
- ↑ Apple представила 20-ядерный процессор M1 Ultra для настольных компьютеров . 3DNews. (8 марта 2022). Дата обращения: 8 марта 2022. Архивировано 8 марта 2022 года.
- ↑ Представлена сверхбыстрая SoC Apple M1 Ultra: сравнение с Intel Core i9-12900K и GeForce RTX 3090 . iXBT.com (9 марта 2022). Дата обращения: 11 марта 2022. Архивировано 12 марта 2022 года.
- ↑ Сейчас на такое способна только Apple. Новейшая SoC M1 Ultra состоит из 114 млрд транзисторов, а её площадь в восемь раз больше, чем у M1 . iXBT.com (9 марта 2022). Дата обращения: 11 марта 2022. Архивировано 12 марта 2022 года.
- ↑ MacBook Air (M1, 2020) - Technical Specifications . support.apple.com. Дата обращения: 12 июня 2022. Архивировано 11 ноября 2020 года.
- ↑ iMac features all-new design in vibrant colors, M1 chip, and 4.5K Retina display (англ.). Apple Newsroom (20 апреля 2021). Дата обращения: 12 июня 2022. Архивировано 20 апреля 2021 года.