همه چیز درباره تراشه M1

معرفی و بررسی تخصصی تراشه Apple Silicon M1

تراشه m1، اولین و قدرتمندترین تراشه‌ای است که شرکت اپل، تا سال 2020 و به طور خاص برای مک طراحی کرده است که به مک بوک ایر، مک بوک پرو و مک مینی تعلق گرفت. این تراشه عملکرد و کارآیی باورنکردنی داشته و در صنعت کامپیوتر، پیشرو است. تراشه m1 برای مک بهینه شده است تا بتواند اندازه کوچک و بهره‌وری انرژی را که در خانواده مک مهم است، برآورده کند. M1، یک تراشه یکپارچه (SoC) بوده و فناوری‌های قدرتمند متعددی را در یک تراشه واحد ترکیب می‌کند. شرکت اپل در ساخت این تراشه، از معماری حافظه یکپارچه استفاده کرده است که عملکرد و کارآیی آن را چندین برابر می‌کند.

Apple Silicon M1، اولین تراشه‌ای است که از معماری 5 نانومتری در رایانه‌ها استفاده کرده و دارای 16 میلیارد ترانزیستور است. تراشه m1، در زمان خودش سریع‌ترین هسته‌های پردازشگر مرکزی (CPU)، بهترین عملکرد CPU به ازای هر ولت برق مصرفی، سریع‌ترین گرافیک یکپارچه جهان در کامپیوترها، و یادگیری ماشینی با موتور عصبی اپل بوده است. M1 با افزایش فوق العاده عملکرد و کارآیی، بزرگ‌ترین جهش را در مک بوجود آورد. در نتیجه تراشه M1، در عملکرد CPU تا 3.5 برابر سریع‌تر، در عملکرد GPU تا 6 برابر سریع‌تر و در یادگیری ماشینی تا 15 برابر سریع‌تر شده و عمر باتری نیز تا 2 برابر بیشتر از نسل‌های قبلی مک، شده است. این اعداد، مربوط به نتایج به دست آمده در اکتبر 2020 و از سنجش و مقایسه مک بوک پرو 13 اینچی M1 با 16 گیگابایت رم، و بهترین لپ تاپ‌ها و سیستم‌های دسکتاپ است که دارای پردازنده‌های گرافیکی یکپارچه با بالاترین عملکرد در زمان تست بودند. این آزمایش‌ها با تکیه بر معیارهای استاندارد صنعت، انجام شده است. 

هیچگاه قبل از سال 2020، تراشه‌ای از نوع SoC مانند M1 در مک وجود نداشته است. به گفته جانی سروجی، معاون ارشد فناوری‌های سخت افزار اپل: " ساخت این تراشه، مبتنی بر بیش از یک دهه طراحی تراشه‌های پیشرو در صنعت برای آیفون، آیپد و اپل واچ بوده است و عصر جدیدی را برای مک رقم زده است".

اولین سیستم روی تراشه، برای مک

تا قبل از سال 2020، تمام مک‌ها و رایانه‌های دیگر، به طور سنتی از چندین تراشه مجزا در بخش‌های CPU ،I/O، امنیت و ... استفاده می‌کردند. در سال 2020 با ورود m1، تمام این اجزا در یک فضای یکپارچه SoC با هم ترکیب شده و سطح جدیدی از یکپارچه سازی را برای عملکرد و بازده انرژی را به نمایش گذاشت. به همین شکل، تراشه جدید اپل، حافظه را نیز بصورت یکپارچه در اختیار مک می‌گذارد تا پهنای باند حافظه افزایش یافته و تاخیر آن به حداقل برسد. این موضوع به سایز اجزای SoC مانند CPU و GPU، اجازه می‌دهد که به سطح وسیعی از داده‌ ها بصورت مستقیم و بدون کپی کردن، دسترسی داشته باشند و عملکرد و کارایی سیستم را به طرز عجیبی بالا ببرد.

دارای بهترین عملکرد CPU در هر وات ساعت در سال 2020

تراشه M1 دارای 8 هسته در CPU (4 هسته کارایی و 4 هسته بهره وری) می‌باشد که هر یک از هسته‌های کارایی با عملکرد بهینه خود، بهترین عملکرد را برای کارهای تک رشته‌ای مهیا کرده و در عین حال بهره وری بالایی نیز دارند. هسته‌های کارایی m1، علاوه بر اینکه مصرف بسیار پائینی دارند، سریع‌ترین هسته‌های CPU در جهان بوده و به عکاسان اجازه می‌دهند که عکس‌هایی با وضوح بالا را با سرعت خیلی زیاد ویراش کنند و به توسعه دهندگان برنامه‌ها نیز امکان می‌دهد که برنامه‌هایی بسازند که 3 برابر سریعتر از قبل باشند. همچنین همه این 4 هسته در کنار هم، می‌توانند برای افزایش عملکرد چند رشته‌ای استفاده شوند.

4 هسته بهره وری نیز عملکرد فوق العاده ای را با یک دهم توان ارائه میدهند که عملکردی مشابه مک بوک ایر دو هسته ای اینتل و شاید بهتر از آن را ارائه می‌دهند. این هسته ها در کارهای سبک و روزمره مانند چک کردن ایمیل و مرور صفحات وب، با انرژی کمتری کار می‌کنند تا عمر باتری را افزایش دهند اما در شرایطی که لازم باشد، هر 8 هسته با هم کار کرده و قدرت محاسباتی شگفت انگیزی را برای سخت‌ترین کارهای ممکن فراهم می‌کنند. در نتیجه واحد یکپارچه پردازش مرکزی در m1، به رتبه بهترین عملکرد CPU در جهان در هر وات مصرف، می‌رسد.

دارای سریع ترین گرافیک یکپارچه جهان در سال 2020

تراشه M1، پیشرفته ترین پردازنده گرافیکی اپل در سال 2020 است که برای رسیدن به این جایگاه، از تجربه سال‌ها تحلیل برنامه‌های مک مانند برنامه‌های روزمره و کارهای سنگین و چالش برانگیز حرفه‌ای، استفاده شده است. پردازنده گرافیکی تراشه m1، با داشتن حداکثر 8 هسته قدرتمند، قادر به اجرای تقریباً 25000 رشته به طور همزمان بوده و می‌تواند وظایف بسیار سخت و فشرده را به سادگی به پایان برساند. مانند: پخش چندین جریان ورودی ویدیوی 4K تا رندر صحنه‌های پیچیده 3 بعدی. M1، دارای توان پردازشی معادل 2.6 ترافلاپس بوده و در نتیجه تبدیل به سریع ترین گرافیک یکپارچه جهان در سال 2020 شده است.

دارای یادگیری ماشینی بسیار سریع

تراشه M1، موتور عصبی apple را به مک آورد و وظایف یادگیری ماشینی (ML) را تا حد زیادی سرعت بخشید. موتور عصبی M1 با معماری پیشرفته 16 هسته ای اپل که قادر به انجام 11 تریلیون عملیات در ثانیه است، عملکرد یادگیری ماشینی را تا 15 برابر سریع تر می‌کند. در واقع کل تراشه M1، با داشتن شتاب دهنده های ML در CPU و یک پردازشگر گرافیکی قدرتمند، برای برتری در یادگیری ماشینی طراحی شده است. بنابراین در کارهایی مانند تجزیه و تحلیل ویدیو، تشخیص صدا و پردازش تصویر، دارای سطحی از عملکرد خواهد بود که قبلا در مک دیده نشده بود. عملکرد فوق العاده سریع Apple Neural Engine در تراشه M1، میتواند به توسعه دهندگانی که از یادگیری ماشینی استفاده میکنند، کمک زیادی کند.

سایر فناوری‌های نوآورانه در تراشه M1

• تراشه M1، دارای جدیدترین پردازنده سیگنال تصویر (ISP) اپل است تا بتواند ویدیوی با کیفیت بالاتر با کاهش نویز بهبود یافته، محدوده دینامیکی بیشتر و تراز سفیدی خودکار بهبود یافته را در اختیار سیستم بگذارد. همچنین تماس‌های ویدیویی را بسیار واضح‌تر کند.

• تراشه M1، بکارگیری جدیدترین Enclave امن برای ایجاد بهترین امنیت در کلاس.

• تراشه M1، دارای یک کنترلر ذخیره سازی با کارایی بالا، با سخت افزار رمزگذاری AES است که عملکرد SSD را سریع تر و ایمن تر می‌کند.

• تراشه M1، برای عملکرد عالی و عمر باتری طولانی‌تر، فایل‌ها را توسط موتورهای رسانه ای کم مصرف و بسیار کارآمد، کدگذاری و رمزگشایی می‌کند.

• تراشه M1، کنترلر Thunderbolt در M1 که توسط اپل طراحی شده، از  USB 4 پشتیبانی کرده، سرعت انتقال تا 40 گیگابیت بر ثانیه داشته و سازگاری آن با تجهیزات جانبی بیشتر از همیشه است

• در تراشه M1 برنامه FaceTime و Apple TV، بهبود یافته اند.

بهینه سازی macOS Big Sur برای تراشه M1

با مهندسی همه جانبه صورت گرفته در macOS Big Sur، شاهد استفاده کامل از تمام قابلیت‌ها و قدرت M1 و عملکرد فوق العاده آن، عمر باتری شگفت انگیز و حتی امنیت بیشتر سیستم خواهیم بود. به واسطه جفت شدن macOS Big Sur با تراشه M1، کارهایی که سیستم می‌تواند بصورت روزانه انجام دهد، به طرز چشمگیری سریع تر و روان تر اجرا خواهند شد، مک می‌تواند به سرعت از حالت خواب خارج شود (مانند آیفون و آیپد)، سریع ترین مرور صفحات وب در جهان را با سافاری انجام دهد و جاوا اسکریپت را تا 1.5 برابر سریعتر و تا 2 برابر پاسخگوتر اجرا کند. آزمایشات مربوط به سرعت مرور وب توسط اپل در آگوست و اکتبر 2020 و با استفاده از معیارهای عملکردی مانند JetStream 2 ،MotionMark 1.1 و Speedometer 2.0 صورت گرفت. این مقایسه بین Safari 14 و آخرین نسخه‌های کروم، فایرفاکس و مایکروسافت Edge، و بر روی سیستم عامل‌های macOS Big Sur و Windows 10 Home در دستگاه‌های مک بوک پرو 13 اینچی، آیپد پرو 12.9 اینچی، سرفیس پرو 7، آیفون 11 پرو مکس و سامسونگ Galaxy S20 Ultra انجام شده است. و آزمایشات مربوط به سرعت اجرای جاوا اسکریپت، با استفاده از معیارهای عملکردی مانندJetStream 2 و Speedometer 2.0 صورت گرفت.

این مقایسه بین دستگاه‌های مک بوک ایر و مک مینی با تراشه M1 (دارای GPU هشت هسته ای) با مک بوک ایر 13 اینچی با پردازنده Core i7 با فرکانس 1.2 گیگاهرتز و مک مینی با پردازنده Core i3 با فرکانس 3.6 گیگاهرتز انجام شد که همگی از 16 گیگابایت رم و 2 ترابایت حافظه SSD استفاده می‌کردند. علاوه بر این، کاربران مک می‌توانند طیف وسیع‌تری از برنامه‌ها را نسبت به قبل اجرا کرده و همه نرم افزارهای کنونی و قبلی مک را روی سیستم‌های M1، اجرا کنند.

برنامه های مک، که به یونیورسال به روزرسانی نشده اند، با فناوری Rosetta 2 اپل، به طور یکپارچه اجرا خواهند شد و این امکان به وجود آمده که برنامه‌های آیفون و آیپد، مستقیماً روی مک اجرا شوند. علاوه بر این، اساساٌ Big Sur، برای باز کردن قدرت M1 بهینه شده است، تا فناوری های توسعه دهنده مانند Metal برای گرافیک و Core ML برای یادگیری ماشین، در شرایطی عالی ایجاد شوند.

ورود تراشه M1 به خانواده مک و دوره انتقال

مک بوک ایر 13 اینچی 2020 از دسته مک بوک ایر، مک بوک پرو 13 اینچی 2020 از دسته مک بوک پرو و مک مینی 2020 از دسته مک مینی، گزینه هایی بودند که تراشه M1 را دریافت کردند و در خط تولید مک قرار گرفتند و این آغاز گذار از اینتل به اپل سیلیکون بود که به طور خاص برای مک طراحی شده است. به گفته اپل، انتقال کامل به اپل سیلیکون، حدود 2 سال طول می‌کشد تا تکمیل شود و این سه سیستم، اولین قدم شگفت انگیز برای این کار هستند.

مقالات بیشتر در پارسان می:

همه چیز درباره تراشه‌های M1 Pro و M1 Max

همه چیز درباره تراشه Apple Silicon M1 Ultra