蘋果新處理器為什么比英特爾芯片快了那么多?

蘋果的 M1 芯片是蘋果在 Mac 上搭載的單核 CPU 基準(zhǔn)測試成績最快的芯片，在多核性能方面，也擊敗了許多高端英特爾 競品。開發(fā)者 Erik Engheim 近日分享了對 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 并不是一個簡單的 CPU。正如蘋果所解釋的那樣，它是一個系統(tǒng)級芯片，即一系列芯片都被安置在一個硅片封裝中。M1 容納了 8 核 CPU、8 核 GPU（部分 MacBook Air 機型為 7 核）、統(tǒng)一內(nèi)存、SSD 控制器、圖像信號處理器、Secure Enclave 等大量模塊。

英特爾和 AMD 也在單一封裝中內(nèi)置多個微處理器，但正如 Engheim 所描述的那樣，蘋果之所以有優(yōu)勢，是因為蘋果沒有像競爭對手那樣專注于通用 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 還有一個神經(jīng)引擎，用于處理語音識別和攝像頭處理等機器學(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)字信號處理器用于處理解壓音樂文件等數(shù)學(xué)密集型功能，圖像處理單元則加快了圖像處理應(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，通過統(tǒng)一內(nèi)存，CPU 和 GPU 可以同時訪問內(nèi)存，而不是在一個區(qū)域和另一個區(qū)域之間復(fù)制數(shù)據(jù)。訪問同一個內(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，從而帶來人們看到的改進。

這也是為什么很多使用 M1 Mac 進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行。這就是為什么便宜的 M1 Mac Mini 可以不用費很大力氣就能對一個大的視頻文件輕松進行編碼，而昂貴的 iMac 的風(fēng)扇都開足馬力，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 制造商很可能無法像蘋果那樣在內(nèi)部設(shè)計出完整的 SoC。

了解到，蘋果能夠?qū)⒂布蛙浖显谝黄?，這是大多數(shù)其他公司無法復(fù)制的，這也是 iPhone 和 iPad 比其他智能手機和平板電腦更具優(yōu)勢的地方。

除了自主設(shè)計的系統(tǒng)級芯片的好處，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 Out-of-Order 執(zhí)行、RISC 架構(gòu)以及蘋果實現(xiàn)的一些特定優(yōu)化來并行執(zhí)行更多指令，Engheim 對此有深入的解釋。

Engheim 認為，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。
責(zé)任編輯：YYX