Apple M1

Apple M1
CPU
Produktion M1 : 10 november 2020
M1 Pro och M1 Max : 18 oktober 2021
M1 Ultra : 8 mars 2022
Utvecklaren Apple Inc.
Tillverkare
CPU- frekvens 3,20  GHz
Produktionsteknik 5  nm
Instruktionsuppsättningar ARMv8.5-A
Antal kärnor M1 : 8 kärnor (4x Firestorm + 4x Icestorm-kärnor)
M1 Pro : 8 eller 10 kärnor (6x eller 8x Firestorm + 2x Icestorm-kärnor)
M1 Max : 10 kärnor (8x Firestorm + 2x Icestorm-kärnor)
M1 Ultra : 20x + 4x Icestorm-kärnor)
L1 cache 256KB
L2 cache 16 MB delade (12 MB - Firestorm, 4 MB - Icestorm)
L3 cache M1 : 16MB
M1 Pro : 24MB
M1 Max : 48MB
M1 Ultra : 96MB
Integrerad GPU Proprietär Apple GPU
M1 : 7- eller 8-kärnig GPU
M1 Pro : 14- eller 16-kärnig GPU
M1 Max : 24- eller 32-kärnig GPU
M1 Ultra : 48- eller 64-kärnig GPU
kontakt
Kärnor
Apple M2

Apple M1  är Apples Apple - kiselserie av ARM -arkitektur SoCs som används i Mac -datorer , MacBook -datorer [1] och iPad Pro [2] och iPad Air [3] surfplattor , tillverkade av kontraktstillverkaren TSMC med en 5-nanometers process och innehåller cirka 16 miljarder transistorer.

De första enheterna på M1 var MacBook Air (sent 2020), MacBook Pro (13-tum, sent 2020) och Mac Mini 2020 som släpptes i november 2020 [4] . Och sedan i april 2021 introducerades 24-tums iMac [5] och iPad Pro [6] på Apple M1 SoC.

Den 8 mars 2022 tillkännagavs 5:e generationens iPad Air baserad på Apple M1-chipet [7] .

Arkitektur

Apple M1 har fyra högpresterande "Firestorm"-kärnor och fyra lågeffekts-"Icestorm"-kärnor, vilket ger en konfiguration som liknar ARMs big.LITTLE och Intels Lakefield-processorer [8] . Denna kombination gör att du kan optimera energiförbrukningen; denna funktion är inte tillgänglig på Apple-Intel-arkitekturenheter. Apple hävdar att lågeffektkärnor använder en tiondel av kraften hos högpresterande kärnor.

Högpresterande kärnor har 192 KB instruktionscache och 128 KB datacache och delar 12 MB L2-cache. Liknande specifikationer för kärnorna med låg effekt är 128KB instruktionscache, 64KB datacache och totalt 4MB L2-cache. Icestorm "E cluster" har en frekvens på 0,6-2,064 GHz och en maximal effektförbrukning på 1,3 W, Firestorm "P cluster" har en frekvens på 0,6-3,204 GHz och en maximal effektförbrukning på 13,8 W.

x86 -kompatibilitet

Rosetta 2 :s dynamiska binära översättningsteknik tillåter M1-utrustade produkter att köra mjukvara designad för x86-processorer som kör macOS. Samtidigt garanteras inte arbetet med alla program som utvecklats för X86-arkitekturen och de kommer att fungera långsammare.

Minne

M1 använder en enda minneskonfiguration LPDDR4X SDRAM 4266 MT/s (8 GB och 16 GB i olika modeller), delad av alla processorkomponenter. SoC- och RAM-kretsen är monterade tillsammans som en del av en system-i-paket- design .

M1 Pro har 256-bitars LPDDR5 SDRAM 6400 MT/s, medan M1 Max har 512-bitars LPDDR5 SDRAM 6400 MT/s. Minnesbandbredden för M1 är 68 GB/s, M1 Pro är 204 GB/s och M1 Max är 408 GB/s. M1 Pro stöder 16 eller 32 GB minneskonfigurationer, medan M1 Max stöder 32 och 64 GB [9] . M1 Pro inkluderar en ProRes-kodnings- och avkodningsmotor för media, medan M1 Max har två motorer [10] .

M1 Ultra fördubblar specifikationerna för M1 Max med en 1024-bitars 816GB/s minnesbuss och stöd för 64GB eller 128GB konfigurationer.

Grafik

Chipet innehåller en Apple-designad 8-kärnig (7-kärnig på vissa modeller) grafikprocessorenhet (GPU) med 128 exekveringsenheter och 1 024 aritmetiska logikenheter som Apple hävdar kan bearbeta upp till 24 576 samtidiga trådar. Dessutom innehåller chippet också 16 kärnor av den inbyggda AI-acceleratorn (NPU), som kan utföra 11 biljoner operationer per sekund [11] . M1 integrerar också en bildsignalprocessor (ISP), NVMe-lagring och Thunderbolt 4-kontroller.

Sårbarheter

M1RACLES

I maj 2021 upptäckte Asahi Linux-utvecklaren Hector Martin en sårbarhet som han kallade M1RACLES (M1ssing Register Access Controls Leak EL0 State). Martin föreslog att sårbarheten berodde på Apples avsiktliga brott mot ARM-arkitekturspecifikationerna . Som ett resultat av denna sårbarhet kan två valfria applikationer i hemlighet utbyta data och kringgå mjukvaruskydd och isolering. Utvecklaren påpekade också att sårbarheten inte kan åtgärdas med programvara. Trots detta menar han att sårbarheten inte kan användas för att orsaka verklig skada [12] [13] .

augusti

I maj 2022 upptäckte forskare vid Tel Aviv University , University of Illinois i Urbana-Champaign och University of Washington en sårbarhet kallad "Augury" relaterad till Data-Memory Dependent Prefetcher (DMP) i M1-chips. Samtidigt ansågs det inte vara en betydande säkerhetsrisk [14] .

Pacman

I juni 2022 tillkännagav MIT- forskare att de hade hittat en spekulativ exekveringssårbarhet i M1-chips, som de döpte till "Pacman" efter Pointer Authentication Codes (PAC). Apple har förklarat att de inte tror att detta utgör ett allvarligt hot mot användarna [15] .

Produktivitet och effektivitet

M1 har visat konkurrenskraftiga prestanda och effektivitet i populära benchmarks (Geekbench 5, Cinebench R23).

En 2020 Mac mini utrustad med M1 förbrukar 7W tomgång och 39W vid maximal belastning [16] jämfört med 20W tomgång och 122W vid maximal belastning för en 2018 6-kärnig Intel i7 Mac mini [17] .

Vid tidpunkten för utgivningen ansågs MacBook Air (M1, 2020) och MacBook Pro (M1, 2020) vara de snabbaste bärbara datorerna i MacBook-familjen tillverkade av Apple [18] , vilket ledde till en kraftig minskning av kostnaderna för bärbara MacBook-datorer baserat på Intel på eftermarknaden [19] .

Utveckling av Apple M1-chipfamiljen

Apple M1 Pro

Apple M1 Pro är en 8- eller 10-kärnig ARM-processor tillverkad med hjälp av TSMC:s 5nm-process. Chipet innehåller 8 eller 10 CPU-kärnor (6 eller 8 prestanda och 2 energisnåla) och 16 GPU-grafikkärnor med 2048 exekveringsenheter, plus ytterligare 16 kärnor av den inbyggda AI-acceleratorn. Bandbredden för det inbyggda kombinerade minnet ( RAM + videominne ) är 200 GB/s. Processorn innehåller 33,7 miljarder transistorer [20] .

Apple M1 Max

Apple M1 Max är en 10-kärnig ARM-processor tillverkad med TSMC:s 5nm processteknologi. Chipet innehåller 10 CPU-kärnor (8 prestanda och 2 energieffektiva), 24 eller 32 GPU-grafikkärnor och 16 kärnor i den inbyggda AI-acceleratorn. Bandbredden för det inbyggda kombinerade minnet (RAM + videominne) är 400 GB/s. Processorn innehåller 57 miljarder transistorer [20] .

Apple M1 Ultra

Apple M1 Ultra är en ARM-processor med 20 kärnor som använts i Mac Studio -datorer sedan 2022, tillverkad med TSMC:s 5nm-process. Chipet innehåller 20 CPU-kärnor (16 prestanda och 4 energieffektiva), 48 eller 64 GPU-grafikkärnor och 32 kärnor i den inbyggda AI-acceleratorn. Bandbredden för det inbyggda kombinerade minnet (RAM + videominne) är 800 GB/s. Huvudfunktionen hos M1 Ultra är UltraFusion-arkitekturen, som kombinerar två M1 Max-chips till en gigantisk processor som innehåller 114 miljarder transistorer [21] [22] [23] .

Tillämpning av M1-seriens chips

Enheter som använder Apple M1:

Enheter som använder Apple M1 Pro:

Enheter som använder Apple M1 Max:

Enheter som använder Apple M1 Ultra:

Alternativ

Tabellen nedan visar de olika SoC:erna baserade på mikroarkitekturerna "Firestorm" och "Icestorm".

Alternativ Antal CPU-kärnor (P+E) Antal GPU-kärnor Antal GPU-exekveringsenheter Antal GPU Arithmetic Logic Blocks Mängden poolat minne som stöds Antal transistorer
A14 6 (2+4) fyra 64 512 4/6 GB 11,8 miljarder
M1 8 (4+4) 7 112 896 8/16 GB 16 miljarder
åtta 128 1024
M1 Pro 8 (6+2) fjorton 224 1792 16/32 GB 34 miljarder
M1 Pro 10 (8+2) 34 miljarder
16 256 2048 34 miljarder
M1 Max 10 (8+2) 24 384 3072 32/64 GB 57 miljarder
32 512 4096
M1 Ultra 20 (16+4) 48 768 6144 64/128 GB 114 miljarder
64 1024 8192

Anteckningar

  1. ↑ Apple M1 är den första ARM-baserade styrkretsen för Mac-datorer med de snabbaste CPU-kärnorna och topp   iGPU ? . GSMArena.com . Hämtad 25 november 2020. Arkiverad från originalet 25 januari 2021.
  2. ↑ Apple. iPad Pro  (ryska)  ? . apple.com (2021-04-20). Hämtad 25 april 2021. Arkiverad från originalet 28 april 2021.
  3. ↑ Apple. iPad Air  (engelska) . apple.com . Hämtad 4 juni 2022. Arkiverad från originalet 29 augusti 2021.
  4. ↑ Ny revolution? Apple introducerade bärbara datorer baserade på sin egen M1-processor . Electronics Time (10 november 2020). Tillträdesdatum: 25 november 2020.
  5. ↑ iMac 24 tum  (ryska)  ? . Apple (Ryssland) . Hämtad 25 april 2021. Arkiverad från originalet 25 april 2021.
  6. ↑ iPad Pro  (ryska)  ? . Apple (Ryssland) . Hämtad 25 april 2021. Arkiverad från originalet 28 april 2021.
  7. ↑ Apple introducerar den mest kraftfulla och mångsidiga iPad Air  någonsin  ? . Apple Newsroom . Hämtad 12 mars 2022. Arkiverad från originalet 11 mars 2022.
  8. ↑ Apple M1 -chip  . Apple . Hämtad 25 november 2020. Arkiverad från originalet 10 november 2020.
  9. ↑ 2021 MacBook Pro Teardown: A Glimt at a Better Timeline | iFixit  News . iFixit (12 juni 2022). Hämtad 12 juni 2022. Arkiverad från originalet 11 juni 2022.
  10. ↑ Jämfört : M1 vs M1 Pro och M1 Max  . AppleInsider . Hämtad 12 juni 2022. Arkiverad från originalet 9 juni 2022.
  11. ↑ Apple introducerade den egenutvecklade Apple M1-processorn för Mac-datorer  (ryska)  ? . 3D Nyheter . (10 november 2020). Hämtad 8 mars 2022. Arkiverad från originalet 9 mars 2022.
  12. ↑ M1RACLES-sårbarhet hittades i Apple M1 som inte kan fixas programmatiskt . iXBT.com . Hämtad 28 maj 2021. Arkiverad från originalet 27 maj 2021.
  13. ↑ M1RACLES: An Apple M1  Vulnerability . m1racles.com . Hämtad 28 maj 2021. Arkiverad från originalet 27 maj 2021.
  14. ↑ Nyligen upptäckta "Augury"-fel i M1- och A14-chips utgör ingen allvarlig risk (ännu  ) . Macworld (3 maj 2022). Hämtad 12 juni 2022. Arkiverad från originalet 11 juni 2022.
  15. ↑ MIT-forskare upptäcker "opatchbar" brist i Apple M1-  chips . TechCrunch (10 juni 2022). Hämtad: 12 juni 2022.
  16. ↑ Information om strömförbrukning och termisk effekt (BTU) för Mac mini  . Apple Support . Hämtad 8 augusti 2021. Arkiverad från originalet 21 oktober 2017.
  17. ↑ Lovejoy, Ben M1 Mac minis strömförbrukning och siffror för termisk effekt framhäver Apple Silicon-effektivitet . 9To5Mac (28 januari 2021). Hämtad 14 maj 2021. Arkiverad från originalet 17 december 2021.
  18. ↑ Cunningham, Andrew De bästa MacBooks  . The New York Times (18 december 2020). Hämtad 6 januari 2021. Arkiverad från originalet 21 januari 2021.
  19. ↑ Mac-priskraschen  2021 . ZDNet (25 februari 2021). Hämtad 1 mars 2021. Arkiverad från originalet 1 mars 2021.
  20. ↑ 1 2 Apple introducerade M1 Pro- och M1 Max-chips - 2 gånger snabbare än Core i9 från den tidigare generationens MacBook och extremt kraftfulla GPU:er  (ryska)  ? . 3D Nyheter . (18 oktober 2021). Hämtad 8 mars 2022. Arkiverad från originalet 9 mars 2022.
  21. ↑ Apple introducerar en 20-kärnig M1 Ultra Desktop-processor  (ryska)  ? . 3D Nyheter . (8 mars 2022). Hämtad 8 mars 2022. Arkiverad från originalet 8 mars 2022.
  22. ↑ Ultrasnabb Apple M1 Ultra SoC avslöjad: jämförelse med Intel Core i9-12900K och GeForce RTX 3090  (ryska)  ? . iXBT.com (9 mars 2022). Hämtad 11 mars 2022. Arkiverad från originalet 12 mars 2022.
  23. ↑ Nu är det bara Apple som kan detta. Den senaste SoC M1 Ultra har 114 miljarder transistorer, och dess yta är åtta gånger större än M1  (ryska)  ? . iXBT.com (9 mars 2022). Hämtad 11 mars 2022. Arkiverad från originalet 12 mars 2022.
  24. ↑ MacBook Air (M1, 2020) - Tekniska specifikationer . support.apple.com _ Hämtad 12 juni 2022. Arkiverad från originalet 11 november 2020.
  25. ↑ iMac har helt ny design i livfulla färger, M1-chip och 4,5K Retina-skärm  . Apple Newsroom (20 april 2021). Hämtad 12 juni 2022. Arkiverad från originalet 20 april 2021.

Länkar