هرآنچه باید راجع به چیپ M1 اپل برای کامپیوترهای مک بدانید

اپل اکنون به صورت رسمی از نخستین پردازنده خود که به صورت خاص برای مک طراحی شده رونمایی کرده، چیپستی که M1 نام گرفته. چیپ M1 طراحی هشت هسته‌ای دارد و در کنار یک موتور عصبی و یک پردازشگر گرافیکی قدرتمند، بهینگی و بهبود پرفورمنس چشمگیر را با خود به کامپیوترهای مک می‌آورد.

این اتفاقی معمول نیست - در واقع اپل دست به حرکتی زده که حداقل در ۱۵ اخیر نظیر نداشته است: یعنی آغاز یک گذار بزرگ در معماری پردازنده‌هایی که درون خانواده مک تعبیه می‌شوند. به لطف ادغام عمودی نرم‌افزار و سخت‌افزار در محصولات اپل، اکنون در شرف تغییری بنیادین هستیم که هیچ شرکتی جز اپل نمی‌تواند به شکلی نرم و روان آن را عملی کند.

آخرین باری که اپل دست به چنین حرکتی زد، سال ۲۰۰۶ بود و زمانی که پردازنده‌های آی‌بی‌ام جای خود را به طراحی x86 اینتل دادند. امروز نیز نوبت اینتل است تا کنار گذاشته شود و در عوض شاهد ریزمعماری جدید اپل برای پردازنده‌هایی باشیم که توسط خودش و به کمک ARM ساخته می‌شوند.

اگر قصد خرید مک‌های جدید را دارید، اما دقیقا نمی‌دانید که ماجرای چیپ M1 موجود در مک‌بوک ایر، مک‌بوک پرو و مک مینی چیست، در این مقاله هرآنچه باید بدانید را برایتان تشریح کرده‌ایم.

چیپ M1 اپل سیلیکون

اپل M1 جدید، واقعا آغازگر یک ماجراجویی تازه برای شرکت ساکن کوپرتینو خواهد بود. در جریان مراسم معارفه این چیپ، کمپانی مورد اشاره آنقدرها به جزییات نپرداخت، اما یکی از اسلایدهایی که به نمایش درآورد، حاوی اطلاعات فراوان راجع به معماری و پکیج چیپ بود:

استایل تعبیه DRAM درون پکیج ارگانیک، اتفاقی تازه برای اپل نیست و از زمان عرضه چیپست A12 تا به امروز شاهدش بوده‌ایم. اما این رویکرد به شکلی نادر مورد استفاده قرار گرفته. وقتی صحبت از چیپ‌های پریمیوم و پیشرفته باشد، اپل از این شکل بسته‌بندی برای طراحی «پکیج بر پکیج» در اسمارت‌فون‌های رایج خود استفاده می‌کند، چون این چیپ‌ها با توان طراحی گرمایی بالاتری طراحی شده‌اند. بنابراین با تعبیه DRAM در کناره‌های دای به جای تعبیه‌اش روی آن، می‌توان اطمینان حاصل کرد که چیپ به شکلی بهینه خنک می‌شود.

این بدان معنا نیز هست که ما داریم یقینا به یک باس ۱۲۸ بیتی DRAM روی چیپ جدید اپل نگاه می‌کنیم، یعنی درست مانند کاری که با چیپ‌های نسل پیش A-X انجام شده است. در همین اسلاید، اپل ظاهرا تصویری از خود دای موجود روی چیپ جدید M1 قرار داده است. این تصویر کاملا با مشخصه‌های توصیف شده از سوی اپل سازگاری دارد و به نظر می‌رسد تصویری واقعی از دای باشد.

در سمت چپ، می‌توان ۴ هسته پرفورمنس بالای Firestorm را مشاهده کرد. حواستان به مقدار زیاد کش نیز باشد - در واقع کش ۱۲ مگابایتی یکی از غافلگیری‌های رویداد معرفی چیپست بود، چرا که A14 تنها میزبان ۸ مگابایت کش L2 بود. به نظر می‌رسد کش جدید به ۳ بلوک مجزا تقسیم شده که با توجه به گذار اپل از ۸ مگابایت به ۱۲ مگابایت بسیار منطقی جلوه می‌کند، خصوصا که کش این بار توسط ۴ هسته و نه ۲ هسته مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از سوی دیگر، می‌توان چهار هسته بهینه Icestorm را در جایی در میانه چیپست یافت، درست بالای کش سطح سیستم چیپست که میان تمام بلوک‌های IP به اشتراک گذاشته شده. در نهایت نیز پردازشگر گرافیکی هشت هسته‌ای، بخش زیادی از فضای دای را به خود اختصاص داده و در گوشه بالایی یافت می‌شود.

هسته پردازنده جدید اپل، چیزی است که اهالی کوپرتینو آن را سریع‌ترین نمونه موجود در بازار نامیده‌اند. با بهره‌گیری از کش اضافه، انتظار می‌رود هسته‌های Firestorm موجود در M1 حتی از A14 هم سریع‌تر باشند.

در نهایت باید افزود که تمام چیپست میزبان ۱۶ میلیارد ترانزیستور است که یعنی شمارشان حدودا ۳۵ درصد از چیپست A14 موجود در آیفون‌های جدید بیشتر خواهد بود. اگر اپل توانسته باشد تراکم ترانزیستوری را در این دو چیپست به یک اندازه نگه داشته باشد، یعنی M1 که با فرایند ۵ نانومتری ساخته شده ابعادی معادل حدودا ۱۲۰ میلی‌متر مربع دارد. این یعنی چیپست به شکل قابل توجهی از چیپ‌های اینتل که درون مک‌بوک‌های نسل قبل قرار می‌گرفتند کوچک‌تر است.

پردازشگر گرافیکی

اگرچه بالاتر به صورت خلاصه راجع به پردازشگر گرافیکی در چیپست M1 صحبت کردیم، حالا وقتش رسیده که اندکی دقیق‌تر به موضوع بپردازیم. این پردازشگر گرافیکی هشت هسته دارد و می‌تواند ۲۵ هزار رشته را به صورت همزمان به اجرا در آورد. اپل می‌گوید این یعنی M1 می‌تواند «به آسانی از پس وظایف شدیدا دشوار برآید». بنابر اطلاعات ارائه شده از سوی اپل، M1 «سریع‌ترین گرافیک یکپارچه در یک کامپیوتر شخصی را دارد» که می‌تواند به خروجی ۲.۶ ترافلاپس (یا به عبارت دیگر ۲.۶ تریلیون عملیات نقطه شناور بر ثانیه) دست پیدا کند.

تمام این‌ها برای مصرف در دنیای خانگی به چه معناست؟ این سوالی است که بعد از دسترسی به مک‌های مجهز به M1 می‌توانیم به آن‌ پاسخ دقیق دهیم. اما در تئوری، این یعنی شما می‌توانید کارهایی مانند تجربه بازی‌های Apple Arcade، ادیت ویدیو، نمایش تصویر روی نمایشگر اکسترنال 6K و غیره را با سهولت بسیار بیشتر به انجام برسانید. مک‌بوک پرو و مک مینی جدید هردو به صورت انحصاری همراه با این پردازشگر گرافیکی هشت هسته‌ای از راه می‌رسند. از سوی دیگر، مک‌بوک ایر در دو ورژن با پردازشگر گرافیکی ۷ یا ۸ هسته‌ای از راه می‌رسد.

موتور عصبی

چیپ M1 برای نخستین بار موتور عصبی قدرتمند اپل را نیز به کامپیوترهای مک می‌آورد. موتور عصبی M1 از طراحی ۱۶ هسته‌ای برخوردار شده که می‌تواند ۱۱ تریلیون عملیات را در هر ثانیه به انجام برساند. اپل پیشتر از این موتور عصبی در آیفون و آیپد استفاده کرده، اگر بخواهیم دقیق‌تر باشیم، از زمانی که A11 در سال ۲۰۱۷ معرفی شد.

سوال مهم اینست که با این موتور عصبی، باید منتظر چه بهبودهایی باشیم؟ موتور عصبی را چیزی در نظر بگیرید که به صورت خاص برای وظایف مرتبط به یادگیری ماشینی طراحی شده. این یعنی چیزهایی مانند تحلیل ویدیو، تشخیص صدا، هوش مصنوعی و بسیاری وظیفه دیگر.

بسیاری از اپلیکیشن‌های مدرن شدیدا به یادگیری ماشینی برای وظایف روزمره اتکا کرده‌اند و بنابراین موتور عصبی نیز نقشی بسیار مهم در چیپ M1 ایفا می‌کند. این موتور کارکردی موازی با پردازنده و پردازشگر گرافیکی خواهد داشت تا نیازهای شما به شکلی روان برطرف شوند.

پرفورمنس حافظه یکپارچه و SSD

چیپ جدید M1 اپل شامل یک معماری حافظه یکپارچه خواهد بود. این معماری، حافظه پهن‌باند و کم‌تاخیر را درون بخشی واحد از پکیج شخصی‌سازی شده چیپ جای می‌دهد و به تمام تکنولوژی‌های موجود در چیپست اجازه خواهد داد تا بدون کپی کردن داده میان بخش‌های مختلف حافظه، به آن‌ها دسترسی داشته باشند. به این ترتیب، پرفورمنس و بهینگی بهبود خواهد یافت.

در زمینه حافظه SSD نیز، اپل از یک کنترلر حافظه با پرفورمنس بالا بهره گرفته که با سخت‌افزار رمزنگاری AES، امنیت را بهبود بخشیده و پرفورمنس را سریع‌تر می‌کند. در واقع اپل می‌گوید که مک‌بوک ایر مجهز به M1، سرعت دو برابر بیشتر در اس‌اس‌دی را با خود به ارمغان خواهد آورد.

Secure Enclave و پردازنده سیگنال تصویر

همانطور که انتظار می‌رفت، چیپ M1 شامل Secure Enclave اپل نیز هست تا به چیزهایی مانند احراز هویت از طریق Touch ID و دیگر وظایف امنیتی رسیدگی کند. این البته نخستین باری نیست که اپل Secure Enclave را به مک آورده. در مک‌های قبلی، اپل از Secure Enclave در چیپ‌های T1 و T2 بهره گرفت، اما این فضای امن حالا به صورت مستقیم درون M1 تعبیه شده.

اپل ضما می‌گوید که چیپ M1 جدیدترین پردازنده سیگنال تصویرش را نیز در خود جای داده تا کیفیت ویدیوها افزایش یافته و شاهد کاهش نویز هرچه بیشتر باشیم. مشتریان باید منتظر بالانس بهتر رنگ سفید و دامنه داینامیک بالاتر نیز باشند. اپل ادعا کرده که به همین ترتیب، علی‌رغم استفاده از دوربینی با رزولوشن 720p، شاهد کیفیت بالاتر وبکم خواهیم بود.

محدودیت‌های M1

چیپست M1 اپل محدودیت‌های خودش را نیز دارد که به عنوان نخستین چیپ طراحی شده به صورت خاص برای مک، موضوعی آنقدرها غافلگیرکننده نیست.

نخستین مک‌های مجهز به M1، دیوایس‌های مک‌بوک ایر، مک مینی و مک‌بوک پرو ۱۳ اینچی خواهند بود. اگر دقت کنید، هر سه دستگاه به دو پورت USB-C مجهز شده‌اند که از USB 4 و تاندربولت پشتیبانی می‌کنند. این احتمالا یکی از محدودیت‌های کنترلر M1 باشد که تنها قادر به پشتیبانی از دو پورت است.

از سوی دیگر، بالاترین مدل مک‌های M1 تنها ۱۶ گیگابایت حافظه رم دارد و این رقم در مک‌های مبتنی بر پردازنده اینتل می‌توانست بسیار بالاتر باشد. همین موضوع درباره فضای SSD نیز مصداق دارد. مک‌های جدید به ۲ ترابایت محدود شده‌اند اما مک‌های اینتل می‌توانستند حافظه ۴ ترابایتی و بیشتر نیز داشته باشند. این هم احتمالا یکی از محدودیت‌های چیپ M1 باشد.

یک خانواده

در نهایت اپل می‌گوید که چیپ M1 تنها نقطه آغاز «خانواده‌ای جدید از چیپ‌ها که به صورت خاص برای مک طراحی شده‌اند» است. باید خاطر نشان کرد که پردازنده M1 به صورت خاص برای دیوایس‌های کم‌مصرف طراحی شده و بهینگی در اولویتی بالاتر نسبت به هرچیز دیگر بوده است.

با نگاهی به آینده، مشخصا اپل برنامه‌های زیادی برای گذار از پردازنده‌های اینتل به اپل سیلیکون در کامپیوترهای مک دارد. این شرکت به توسعه هرچه بیشتر چیپ M1 ادامه خواهد داد و پردازنده‌هایی قدرتمندتر و انعطاف‌پذیرتر برای خانواده مک توسعه خواهد ساخت.