22 de junynd, El 2020 va suposar una fita molt significativa per a Apple amb l’anunci d’una nova línia de CPU personalitzades per a ordinadors i mòbils amb el nom de “Apple Silicon”. Fins aquell moment i fins i tot en el moment d’escriure, Apple s’ha col·laborat amb Intel per subministrar CPU per als seus portàtils i productes d’escriptori com el MacBook Pro i el Mac Pro. Amb l’anunci d’aquesta nova gamma de silici personalitzat, Apple planeja allunyar-se de les CPU proporcionades per Intel a favor dels processadors que pretén desenvolupar i fabricar de forma independent.
Apple reclama un gran nombre de millores amb Apple Silicon - Imatge: Apple
Apple ja ha estat desenvolupant i fabricant els seus propis microprocessadors personalitzats per als seus iPhones amb un èxit enorme, i no és estrany que ara vulgui ampliar aquesta aclamació dirigint-se al mercat de la CPU mòbil i d'escriptori. Aquest moviment es justifica a més a més amb la manca total d’innovació i progrés d’Intel darrerament no només en les seves línies de CPU d’escriptori, sinó també en el mercat de la CPU de portàtils, on paràmetres com l’eficiència regnen. Intel ha tingut problemes ben documentats amb el seu pas dirigit al procés de fabricació de 10nm, de manera que, ara per ara, es queden a 14nm per a la majoria dels seus productes. Això fa que la transició d’Intel al Silicon propi d’Apple sigui encara més important per a una empresa amb una reputació com la d’Apple.
Apple Silicon
Ja hem tractat els conceptes bàsics de Apple Silicon i el que significa per a Intel en aquest article, però a la peça de contingut d’avui tenim una gran quantitat de nova informació sobre Apple Silicon, inclòs el primer producte que Apple ha produït oficialment amb la marca Apple Silicon. Apple Silicon està pensat bàsicament per ser una línia de processadors sobre els quals Apple té el control total, ja sigui en disseny, fabricació, producció, rendiment, optimització o el que tingueu. Apple té com a objectiu millorar exponencialment l’experiència d’usuari i el rendiment dels seus productes per a ordinadors portàtils i d’escriptori amb aquesta línia de CPU, ja que aquests productes s’han estancat una mica a causa de la manca de guanys significatius en el rendiment d’Intel.
Apple Silicon també adopta un enfocament completament diferent de la fabricació dels mateixos processadors en comparació amb Intel. A diferència dels processadors d’Intel que es basen en l’arquitectura x86, Apple basa les seves CPU personalitzades en l’arquitectura ARM, que inclou els seus propis avantatges i desavantatges, tal com s’explora més endavant a l’article. Combinant l’arquitectura ARM amb el procés de fabricació d’Apple de 5 nm, Apple pretén produir microprocessadors personalitzats que superin les ofertes d’Intel no només en el rendiment, sinó també en l’eficiència, que és una preocupació important per als productes portàtils com la sèrie MacBook.
Xip Apple M1
El primer producte d’Apple amb la marca Apple Silicon va arribar el 10 de novembreth, 2020, anomenat Apple M1. Es tracta d’un xip personalitzat desenvolupat per Apple basat en l’arquitectura ARM i fabricat al node de procés de 5 nm. Apple M1 promet un rendiment líder en la indústria, funcions potents i una eficiència increïble als usuaris d'ordinadors portàtils i d'escriptori que aprofitin la potència d'aquest xip. Com a sistema en un xip (SoC), el M1 combina una sèrie de tecnologies potents en un sol xip amb un disseny realment interessant i innovador que encara no s’havia vist ni des de ni Intel ni AMD. Per no parlar, M1 és el primer xip d’ordinador personal construït amb el node de procés de 5 nm.
L'Apple M1 és la primera CPU llançada sota la marca Apple Silicon: Imatge: Apple
Apple ha presentat nombroses afirmacions audaces sobre el rendiment i l'eficiència projectats del xip Apple M1. Segons Apple, el M1 compta amb el nucli de CPU més ràpid del món en silici de baixa potència, el millor rendiment per watt del món, els gràfics integrats més ràpids del món en un ordinador personal, un rendiment innovador d’aprenentatge automàtic amb l’Apple Neural Engine. Apple afirma que el M1 dóna el salt més gran de la història de Mac.
Productes
A partir del moment de l’escriptura, Apple ha llançat el xip M1 en 3 dels seus principals productes de consum. L'Apple Mac Mini, el MacBook Air i el MacBook Pro de 13 'ofereixen ara una configuració amb el xip Apple M1 en lloc de les ofertes de CPU x86 d'Intel que abans prevalien en aquests productes. De fet, Apple no elimina bruscament els MacBooks i els productes basats en Intel, sinó que aquests productes han de conviure en la mateixa línia entre ells durant almenys dos anys. Apple ha previst un període de transició per a les seves línies de productes que actualment s’espera que duri uns 2 anys. Al final d’aquest període de transició, se suposa que tots els dispositius Apple funcionaran amb processadors Apple Silicon en lloc dels processadors x86 d’Intel.
El Mac Mini equipat amb l’Apple M1 comença a 699 $, el MacBook Air a 999 $ i el MacBook Pro a partir de 1299 $.
Els primers 3 productes amb el xip Apple M1 a dins - Imatge: Apple
Arquitectura i Disseny bàsics
Fins ara, un producte Mac o MacBook necessitava diversos xips per oferir totes les seves funcions. Cal muntar diversos components com ara CPU, memòria, GPU, E / S i components de seguretat dins del producte i enllaçar-los entre si per tal de proporcionar el màxim rendiment que el producte reclamava. El xip Apple M1 és un sistema únic (SoC) que combina diversos components importants en un sol paquet petit i proporciona un alt nivell d’integració, que és vital per augmentar l’eficiència i el rendiment. El xip M1 compta amb una enorme quantitat de 16 mil milions de transistors, que és el nombre més alt de transistors que Apple ha posat mai en un sol xip.
La CPU principal del xip M1 conté 8 nuclis: imatge: Apple
El M1 és el seu centre, una CPU de 8 nuclis dissenyada per maximitzar el rendiment i l’eficiència. Per aquest motiu, compta amb quatre nuclis d’alt rendiment i quatre nuclis d’alta eficiència que permeten al xip M1 canviar el rendiment per obtenir eficiència quan sigui necessari. Apple afirma que el seu nucli d’alt rendiment és el nucli de CPU més ràpid del món pel que fa al silici de baixa potència, de manera que les càrregues de treball multithread haurien de ser una brisa per a aquests nuclis. Els nuclis d'alta eficiència fan servir una dècima part de la potència dels nuclis més ràpids, tot i que mantenen una línia de rendiment bàsica. Aquests nuclis executen tasques lleugeres i aplicacions en segon pla, mentre que els nuclis d’alta potència gestionen les càrregues de treball més exigents.
En un moviment poc sorprenent, Apple també ha integrat la GPU dins del xip M1, cosa que dóna més pes a la pretensió d’Apple de que el M1 és un “sistema en un xip” complet. La GPU integrada del M1 té com a objectiu aconseguir un equilibri entre rendiment i eficiència, que és vital en productes per a mòbils com el MacBook. La GPU també es compon de 8 nuclis i és capaç d’executar prop de 25.000 fils alhora segons Apple. Apple també afirma que aquest és el processador de gràfics més avançat que han creat mai.
El M1 també inclou un motor neuronal de 16 nuclis integrat en el disseny del nucli del processador. Aparentment, el Neural Engine és capaç d’executar 11 bilions d’operacions massives per segon, cosa que pot ser de gran ajuda en aplicacions d’aprenentatge automàtic i IA. Aquest Neural Engine, combinat amb l’excel·lent GPU integrada del M1, el converteix en un candidat excel·lent d’edició i renderització en aplicacions com Final Cut Pro. El nou Neural Engine té un rendiment d’aprenentatge automàtic fins a 15 vegades més ràpid que els productes anteriors de Mac.
Apple també ha avançat i ha unificat la memòria del sistema amb la resta de components del xip del M1. La memòria RAM del Mac Mini o del MacBook s’integrarà ara directament al propi xip, de manera que té un enllaç directe amb la CPU i altres components del SoC. La UMA reclama unificar la memòria d’amplada de banda baixa i latència en un únic grup dins d’un paquet personalitzat perquè tots els components del SoC puguin accedir a les mateixes dades sense copiar-les entre diversos grups de memòria. La memòria RAM integrada té un inconvenient important, ja que l’usuari no pot actualitzar ni canviar la memòria RAM.
Tots els components s’han integrat estretament en un petit paquet SoC: imatge: Apple
Millores respecte als processadors Intel x86
La decisió d’Apple d’allunyar-se d’Intel i cap a la seva pròpia línia de CPU basada en ARM ha estat dictada principalment per 3 factors principals.
Eficiència
Basat en l’envelliment del procés de 14 nm, les CPU Intel dels actuals MacBooks i productes Mac són altament ineficients, cosa que provoca problemes d’alimentació d’energia elevada i limitació tèrmica, especialment en els portàtils. Aquests problemes han obstaculitzat el rendiment potencial dels productes MacBook i Mac i, certament, Apple no estava satisfeta amb la manca d’innovació d’Intel aquí.
Amb la introducció del xip M1, Apple reclama un rendiment enorme de 3 vegades més per watt en comparació amb les CPU d’última generació. Això permet que el SoC dins dels MacBooks funcioni més fresc i consumeixi molta menys energia en comparació amb les CPU basades en Intel x86. L'eliminació de les limitacions tèrmiques permet al xip M1 assolir el seu màxim rendiment potencial fins i tot sense refrigeració activa, tal com es veu al Mac Mini i al MacBook Air.
El rendiment de la CPU fins a 3 vegades per watt promet una alta eficiència: imatge: Apple
Fins i tot més impressionant que això és la durada de la bateria ara millorada massivament dels nous MacBooks basats en M1. Apple reclama fins a 17 hores de navegació web sense fils i 20 hores de reproducció de pel·lícules al MacBook Pro de 13 polzades. Es tracta de xifres ridícules que semblen ser exactes pel que fa a les proves inicials. Aquesta increïble durada de la bateria és el resultat directe de la millor eficiència del xip Apple M1.
Velocitat
El xip M1 no només és un campió pel que fa a l’eficiència, sinó també en el rendiment en brut. L’estructura perfectament unida del SoC combinada amb el disseny de nuclis d’alt rendiment i alta eficiència proporciona un rendiment de la CPU fins a 2 vegades més ràpid en comparació amb l’equivalent Intel de la generació anterior. Encara més impressionant és el fet que ho fa utilitzant només el 25% de la potència que feia servir el xip de PC en el mateix escenari. Això parla molt sobre el rendiment i l’eficiència del xip M1 no només avui, sinó també en el futur.
El rendiment de la CPU ha augmentat exponencialment si es compara amb els MacBook d'última generació: imatge: Apple
Apple també ha afirmat que la GPU integrada a l’interior de l’M1 ofereix un rendiment gràfic significativament superior al del darrer xip d’ordinador portàtil per a PC fins a un doble de velocitat. No només supera o fa coincidir aquest homòleg de PC, sinó que també ho fa mentre utilitza només el 33% de la potència que utilitzava el xip de PC en el mateix escenari. Amb 2,6 teraflops de rendiment, Apple afirma que l’M1 té els gràfics integrats més ràpids del món en un ordinador personal. L’eficiència i el rendiment com aquest, combinat amb l’extensa feina d’optimització per la qual Apple és coneguda, poden fer que el M1 i els futurs productes Apple Silicon siguin extremadament difícils de competir per als competidors de PC.
Segons Apple, com a resultat de totes aquestes millores, el M1 ofereix un rendiment de la CPU fins a 3,5 vegades més ràpid, un rendiment de la GPU fins a 6 vegades més ràpid i un aprenentatge automàtic fins a 15 vegades més ràpid, tot permetent la durada de la bateria fins a 2 vegades més que la generació anterior Mac.
Optimització
Apple és una empresa a qui li agrada controlar totes les facetes del procés de producció quan es tracta de productes propis. Atès que Apple ja té el seu propi sistema operatiu, produir CPU personalitzades i altres components fets a mida per a aquest sistema operatiu permetrà a Apple optimitzar enormement l’experiència de l’usuari final. Apple pot ajustar el rendiment del xip M1 per adaptar-se a les exigències i expectatives del sistema operatiu i les seves aplicacions, mentre que el sistema operatiu tindrà més facilitat per parlar amb el xip M1 i els seus diferents components. Això permetrà un nivell de granularitat i control molt més alt que pot conduir a una experiència molt millor del que anteriorment era possible amb les CPU Intel.
A més d’això, el macOS Big Sur està dissenyat per aprofitar al màxim totes les capacitats i potència del xip M1, ja que Apple afirma que és el seu programari més potent que s’executa mai al seu maquinari més avançat. M1 i Big Sur no només prometen un rendiment i funcions increïbles com Instant Wake, sinó que també aporten un alt nivell de seguretat al dispositiu tot bloquejant-ho a l’ecosistema d’Apple.
El control de tot el procés de producció i desenvolupament ha permès a Apple introduir una sèrie de tecnologies personalitzades al xip Apple M1, que inclouen:
- L’últim processador de senyals d’imatge (ISP) d’Apple per obtenir un vídeo de més qualitat amb una millor reducció del soroll, un rang dinàmic més gran i un millor equilibri de blancs.
- L'últim enclavament segur per obtenir la millor seguretat de la seva classe.
- Un controlador d'emmagatzematge d'alt rendiment amb maquinari de xifratge AES per a un rendiment SSD més ràpid i segur.
- Els suports de baix consum i alta eficiència codifiquen i descodifiquen motors per obtenir un gran rendiment i una vida de bateria més gran.
- Un controlador Thunderbolt dissenyat per Apple amb compatibilitat amb USB 4, velocitats de transferència de fins a 40 Gbps i compatibilitat amb més perifèrics que mai.
Aquestes tecnologies personalitzades s’afegeixen a una llista prometedora de funcions personalitzades que Apple està incorporant als seus processadors Apple Silicon.
El Neural Engine es beneficia enormement de les optimitzacions de programari: imatge: Apple
Transició
El pla immediat d’Apple després d’aquest anunci és fer que aquesta transició sigui el més fluida i senzilla possible tant per als desenvolupadors com per als usuaris finals. Tenint això en compte, Apple ha escollit l'opció de mantenir els Macs basats en CPU Intel encara al mercat, alhora que ha introduït nous Macs basats en Apple Silicon. Aquesta convivència demostrarà ser la força impulsora de la transició perfecta que Apple ha planejat. A finals d’aquest any, podem esperar que arribin al mercat Macs basats en Apple Silicon, mentre que els Mac basats en Intel també compartiran l’espai del mercat de moment. La transició completa trigarà aproximadament dos anys si tot va segons el previst.
Apple ha pres els passos adequats en el procés de transferir les seves aplicacions existents al nou ecosistema alimentat pel nou silici. Amb macOS Big Sur, Apple ha proporcionat als desenvolupadors XCode 12, que té eines integrades com a compiladors natius, editors i eines de depuració. Apple afirma que amb aquesta suite, la majoria de desenvolupadors podran transferir les seves aplicacions a Macs basats en Silicon d'Apple en qüestió de dies. Apple també ha llançat binaris d'aplicacions Universal 2 que permetran als desenvolupadors crear una sola aplicació que sigui compatible amb els Macs més recents basats en Silicon d'Apple i els Macs més antics basats en Intel. Amb la tecnologia de transició de Rosetta 2, els usuaris podran utilitzar les aplicacions existents que no s’han actualitzat. Aquests programes permetran la transició d’Intel a les pròpies CPU d’Apple de la manera més senzilla possible.
Futur
Tot i que ningú no pot dir amb seguretat quin serà el futur dels productes d’Apple Silicon, sens dubte les coses es dirigeixen en la direcció correcta si el començament és alguna cosa per seguir. Apple ha establert un punt de suport extremadament fort en l’espai de la CPU amb l’M1 i, tot i que potser no sigui un rival directe amb les CPU d’escriptori més potents fins ara, el rendiment i l’eficiència que ofereix ara no tenen igual als productes portàtils actuals. Això, combinat amb l’extensa optimització que Apple és capaç, converteix l’M1 en una bona opció per als possibles compradors a partir del moment de l’escriptura.
Tot i això, tot aquest ecosistema d’Apple Silicon encara està en la seva infància i travessa un període de transició. És possible que els compradors potencials vulguin fer un pas enrere i analitzar una mica la situació abans de prendre una decisió. El primer intent d’Apple amb el seu propi silici personalitzat ens ha aportat millores exponencials en el rendiment, l’eficiència i la durada de la bateria en comparació amb els homòlegs d’última generació d’Intel, de manera que és segur suposar que les futures iteracions de l’M1 o altres productes d’Apple Silicon podrien aportar fins i tot salts més grans, i potser fins i tot a un cost menor. Per no parlar, tot el sistema de transició encara s’ha de solucionar perfectament, ja que els usuaris han informat d’alguns primers errors amb diverses aplicacions professionals i de consum. Com a professional, heu d’evitar definitivament optar per aquesta nova tecnologia almenys durant els propers dos anys fins que no s’hagi completat tota la transició.
Tot i que el M1 és molt bo, els professionals haurien d’esperar a les versions Mac Pro i iMac d’Apple Silicon abans de fer la transició - Imatge: Apple
Aparentment, Apple ja està planejant anunciar el xip M1X, que és una versió millorada i de gran nucli de l’Apple M1 per al MacBook Pro de 16 polzades. S’espera que més CPU amb més recompte de nuclis s’anuncien més endavant per als iMacs d'escriptori i Mac Pros, de manera que s'amuntegarà força ràpidament a la formació. Per tant, és una bona idea esperar l’onada inicial de productes d’Apple Silicon i esperar que hi hagi versions més madures de la CPU que puguin adaptar-se perfectament a les vostres necessitats.
Paraules finals
Certament, Apple ha entrat al mercat de la CPU d’escriptoris d’una manera molt forta, aportant la seva àmplia experiència en enginyeria des dels iPhones als productes Apple Silicon basats en ARM. Aquestes CPU prometen oferir millores massives respecte a l'última generació de productes Mac, no només en el rendiment, sinó també en l'eficiència, per maximitzar funcions com la durada de la bateria. Utilitzant un disseny completament personalitzat, Apple sembla que ho va fer exactament amb el M1, el primer xip de consum publicat amb la marca Apple Silicon.
El M1 és un SoC personalitzat desenvolupat i fabricat per Apple que combina la CPU, la GPU, la memòria i el motor neuronal en un petit paquet per tal de simplificar la comunicació i disminuir la latència entre els diferents components. El disseny SoC basat en el procés de 5 nm proporciona millores massives en eficiència i rendiment a causa de diversos factors que contribueixen en comparació amb els seus homòlegs Intel.
Apple ha dissenyat un període de transició de dos anys perquè tots els seus productes Mac passin completament de les CPU Intel a les seves pròpies CPU Apple Silicon. Tot i que, durant aquest període, Apple pretén donar suport tant a la versió Intel com a les versions Apple dels Mac i MacBooks simultàniament, el període de suport i optimització ampliat per als Macs basats en Apple Silicon se suposa que serà més llarg. Apple també ha fet un treball increïble amb l'optimització d'aplicacions no només per a desenvolupadors, sinó també per a consumidors en general amb programes com Rosetta 2.
Tot i així, és important tenir en compte que tota la transició encara es troba en les seves primeres fases. Encara hi ha moltes molèsties per esborrar en tot aquest procés i saltar a les primeres CPU basades en Apple Silicon és simplement similar a configurar-se per al 'remordiment del comprador'. Per tant, com a mínim per als professionals que utilitzen les seves màquines Apple per treballar, és recomanable esperar CPUs Apple més madures amb un recompte de nuclis més alt i processos de producció millorats abans de fer el canvi. El programa Apple Silicon és aquí per quedar-se i sembla que és el camí a seguir per a tots els productes Apple a hores d’ara.
