“天下大勢，分久必合，合久必分”，M1并不是蘋果第一次改換處理器，早在2005年，Mac系列就從摩托羅拉、IBM的Power系列處理器更換到英特爾酷睿處理器。

在當年的WWDC上，喬布斯談到了對Power處理器的失望：性能不足、開發(fā)路線模糊且功耗巨大，而這正是改換門庭的契機。

而當我們把時間線撥到15年后的今天，你會發(fā)現(xiàn)歷史總是驚人的相似，眼下的英特爾也正經(jīng)歷著性能、制程研發(fā)和功耗的瓶頸煎熬，所以，蘋果推出應(yīng)用于Mac系統(tǒng)的自研處理器其實一點兒也不讓人意外。

雖然我們在電腦端習慣于說處理器，但注意，M1是蘋果第一款專為Mac設(shè)計的SoC芯片，關(guān)鍵詞：SoC。這正是M1最大的技術(shù)基礎(chǔ)，接下來我們將會以此為起點并結(jié)合新款Mac mini的實際測試，來為大家揭開M1的真實用戶體驗是否如坊間傳聞那般“拳打i9，腳踢PC”吧。

單核性能極強，非專業(yè)用戶日常使用OK

正如前面所說，M1推出的契機在于X86架構(gòu)處理器在肉眼可見的未來，并不具備蘋果想要的進步幅度，也與蘋果期望的發(fā)展方向相左，作為手握手機平板端最強SoC的蘋果早已打造了屬于自己的閉源生態(tài)圈，所以在Mac上完全可以移植這套“熟悉的配方”，掌握最高級別的供應(yīng)鏈話語權(quán)。

但實現(xiàn)這一目標必須有一個大前提，那就是性能要足夠強，至少要在用戶端實現(xiàn)無感遷移，那M1是怎樣做的呢？

首先是CPU單核性能的極致優(yōu)化，一直以來蘋果的SoC都是走相對低頻+少核心數(shù)量+超寬架構(gòu)IPC方案，M1也不過是4大核設(shè)計，但在采用臺積電5nm制程下足足塞入了160億個晶體管，4個大核可以分配到非常充裕的晶體管資源，先天就相對X86競爭對手有著明顯的單核性能優(yōu)勢。

在Geekbench 5測試中，單核可以跑出驚人的1732分，作為對比，單核睿頻最高可達5.1GHz的英特爾Core i7 10875H只能跑1100分出頭，即便是放眼桌面端最強的Core i9 10900K也最多只能逼近1500分，與M1仍存在較大的差距。

從程序優(yōu)化的角度來說，調(diào)用的核心越少，工作效率就越高，所以單核性能基本決定了綜合體驗的下限，M1在這方面可以說留足了性能空間，并且在跑Geekbench 5 CPU測試時，CPU占用率在45~65%之間，平臺峰值功耗也不過28W，整機運行非常安靜，機身外殼也基本沒有發(fā)熱。

換言之，即便是單純比通用計算性能，M1也并不會比X86同功耗水準的型號差，甚至在對比英特爾11代低電壓型號時能占得先機，但相較AMD 4000U系列還是有一定的差距。

除此之外大家最關(guān)心的可能還是軟件兼容性的問題，畢竟ARM和X86存在架構(gòu)區(qū)別，“我買M1芯片的Mac會不會用不了已經(jīng)習慣了的macOS APP呢？”

M1的特殊之處在于需要應(yīng)用開發(fā)商針對Universal進行升級后才能以ARM原生方式運行APP，但好消息是我們?nèi)粘Ｊ褂玫拇蠖郃PP，比如QQ、愛奇藝、WPS、剪映等國產(chǎn)APP都基本在第一時間推出了Universal版，可以很方便地在APP Store進行下載安裝，因此，日常工作娛樂M1芯片Mac都能很好地實現(xiàn)兼容，可放心選擇。

但對于相對專業(yè)的應(yīng)用來說，現(xiàn)階段來看兼容性問題確實是存在的，因為目前Mac用戶仍習慣于通過瀏覽器下載而不是通過APP Store，所以很容易下載到無法支持的版本（當然，很多第三方大型專業(yè)軟件本來就無法通過APP Store）。

因此，M1芯片的Mac系統(tǒng)還是更適合原本就一直使用蘋果系第一方APP的用戶：Final Cut Pro就第一時間進行了原生適配，但比如像Adobe旗下的熱門軟件就沒有那么快了，最快的Lightroom CC也要12月，Photoshop則要到2021年，Premiere、After Efftct、Illustrator等暫時沒有公布時間線。

雖然macOS Big Sur包含了Rosetta 2編譯器，運行可受支持的X86 Mac APP時會提示下載安裝，但它的限制也很明顯：使用AVX/AVX2/AVX512指令集的軟件無法編譯，但這恰恰是生產(chǎn)力軟件的必備。

除此之外，虛擬化X86的軟件和涉及到內(nèi)核模塊也無法翻譯，限制比較明顯。而且WWDC 2020現(xiàn)場演示的PD虛擬化Debian 10并不是大家以為的X86版本，而是樹莓派的Lunux版……

綜上所述，短時間內(nèi)對于需要在虛擬機環(huán)境下開發(fā)、使用第三方大型設(shè)計軟件的用戶來說，M1芯片機型入手還需謹慎。

大量專用芯片保證了高性能及低功耗

回到硬件功能上，作為以SoC形態(tài)出現(xiàn)的電腦處理器，M1相對傳統(tǒng)X86 CPU的優(yōu)點在哪呢？先來看傳統(tǒng)CPU是怎樣處理數(shù)據(jù)的吧，現(xiàn)代CPU支持數(shù)百條指令，但僅僅只處理一個寄存器的數(shù)據(jù)也需要完整地跑一遍流水線，但即便是流水線較短的ARM架構(gòu)也在10級以上，X86則需要經(jīng)歷20級左右，能效比很低。雖然現(xiàn)代CPU大多可以將常見的指令集合，一次下達1條指令就能實現(xiàn)多個指令的并行，一條指令也可以同時處理多組數(shù)據(jù)以實現(xiàn)單指令多數(shù)據(jù)流，但即便是AVX512的帶寬依然相對太窄，再加上長流水線的影響，所以為了提高性能就只能提高頻率，這也就增加了功耗，這就是為什么低電壓x86 CPU很難成為生產(chǎn)力工具的原因。

既然CPU的通用計算能力如此有限，M1的方案方向就很明確了，那就用上專用計算方案吧。于是在M1的官方結(jié)構(gòu)圖上，我們可以看到非常多的專用芯片：圖像處理、視頻編解碼、音頻處理、加密解密、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)……

所以，這其實與手機/平板芯片是同一個路數(shù)，通過不走CPU流水線的專用芯片將能耗比最大化，進而實現(xiàn)高效與低功耗的兼?zhèn)洹?/p>

那么，專用芯片的性能到底有沒有說的這么厲害呢？

如果你經(jīng)常使用Premiere或After Effect等視頻剪輯/特效軟件，一定會對高分辨率素材回放所造成的卡頓印象深刻，哪怕你電腦配置價格過萬也無法避免，所以有時候為了提高工作效率，不得不依靠調(diào)低預覽分辨率甚至使用代理來解決這個問題。

但這又意味著無法直觀檢視色彩、細節(jié)、動態(tài)范圍等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如果再遇上H.265編碼甚至HDR內(nèi)容，說它是視頻工作者的夢魘也不為過。

而結(jié)合專用芯片的M1表現(xiàn)如何呢？

我們在Final Cut Pro 10.5中調(diào)用了數(shù)段8K分辨率素材建立視頻項目，并以“較好質(zhì)量”進行實時回放，無論怎樣拖動時間線，預覽畫面與時間線指針都能即時響應(yīng)，并且在調(diào)整顏色、飽和度、曝光數(shù)據(jù)并小幅度裁切后也同樣可以零卡頓預覽，不需要單獨渲染，這在傳統(tǒng)X86處理器機型上是很難實現(xiàn)的。

除此之外，在編輯iPhone 12 Pro Max拍攝的4K分辨率60幀Rec 2020色域H.265編碼HDR視頻時，M1芯片加持的Mac mini也能做到完全流暢的回放和剪輯，并且平臺功耗可以控制在15W以內(nèi)，CPU/GPU占用率也很低。

我們把這一段視頻放到采用Core i7 10875H處理器、32GB內(nèi)存、RTX 2070獨顯的Windows 10筆記本上使用Premiere Pro 2020進行編輯，在開啟硬件加速的情況下也同樣會出現(xiàn)卡頓。而且平臺功耗輕松超過80W，內(nèi)存更是幾乎吃滿，由此可見，在受支持的APP下，專用芯片的功能十分明顯。

同樣的結(jié)論也適用于包括機器學習、數(shù)據(jù)加密、音頻編碼等其他專用芯片加速的項目，比如在djay Pro AI音頻剪輯軟件中，M1就能準確識別樂曲中的節(jié)拍、鼓點和人聲并支持各自分離重新混音，相對Windows平臺的音頻后期軟件來說準確率要高很多，并且通過滑條的方式進行控制也很直觀。

當然，有受支持的APP就有不受支持APP，如果是通過Rosetta 2編譯后運行的第三方X86設(shè)計軟件，因為沒有專用芯片來進行硬件優(yōu)化，所以工作效率跌幅明顯。

以Blender為例，使用最新的穩(wěn)定版2.90.1進行云霧效果渲染，因為CUDA、OpenCL、OptiX等硬件加速都無法開啟，因此即便平臺功耗跑到了30W左右、CPU占用率100%、GPU超60%這種接近滿載的情況下，渲染效率依然很低。

在我們的Windows 10對比平臺上，相同設(shè)置的渲染效率明顯要高出很多，這就是此前提到的問題所在：當面對沒有專用芯片優(yōu)化、且并未通過Universal實現(xiàn)原生的第三方高負載APP時，M1的表現(xiàn)會很受限。

打破性能桎梏的片上封裝內(nèi)存設(shè)計

內(nèi)存性能可以簡單分為帶寬和延遲兩個維度，如果馬力全開，一個3GHz的4核CPU在執(zhí)行兩個256bit單指令多數(shù)據(jù)流FMA指令時，數(shù)據(jù)帶寬的需求是約為2304GB/s，即便是雙通道DDR4-3200內(nèi)存的帶寬也只有51.2GB/s。

當然，實際應(yīng)用中除了特殊的測試程序之外，不可能出現(xiàn)全速吞吐FMA指令集的情況，但這個差距依然是十分懸殊，仍有填補的必要。

所以，現(xiàn)代CPU一般會在內(nèi)核放入大容量緩存來解決這個問題，三級緩存的帶寬是內(nèi)存的7~8倍，延遲則只有1/5，效率顯然更高。但緩存占據(jù)了大量的內(nèi)核晶體管資源，不可能無節(jié)制地增大。

而M1給出的解決方案則退了一步，通過SoC的形式將2顆LPDD44X DRAM直接封裝到M1的基板上，這樣一來，至少相對傳統(tǒng)的插槽或主板焊接而言走線距離短了非常多，進而降低了延遲并降低功耗。

根據(jù)已有的資料來看，相對板載方案，傳輸功耗的下降幅度可以達到20倍之多，未來如果能結(jié)合HBM2內(nèi)存顆粒，雙通道的情況下就能實現(xiàn)512GB/s的帶寬，足足是DDR4-3200的10倍。

不過，封裝內(nèi)存也就意味著完全舍棄了擴展性且容量上限也明顯更低，這就會形成天生的用戶群上限。3款采用M1芯片的Mac產(chǎn)品最大內(nèi)存容量也不過16GB，macOS可不能像iOS這樣通過殺進程的方式來緩解內(nèi)存壓力，并行是電腦操作的自然屬性，所以這就注定了至少在M1這個階段，它依然只能在主流定位的產(chǎn)品上找存在感。

但從商業(yè)角度來說這個切入點反倒很適用，因為主流即代表高出貨量，這是生態(tài)形成和用戶習慣培養(yǎng)的根本，M1必須能打下這個基本盤，ARM在Mac端才能走得更遠。

為什么我們選擇測試Mac mini？

M1芯片的3款機型中，大家可能更關(guān)注新款的MacBook Air和MacBook Pro，不過我們知道CPU的性能往往與散熱正相關(guān)，相對于以輕薄為主要設(shè)計方向的筆記本而言，Mac mini雖然定位迷你，機身只比機頂盒大不了多少，但“瘦死的駱駝比馬大”，厚度依然足足有36mm，是MacBook Pro的兩倍有余，這就為它的散熱設(shè)計保留了足夠的余量。

事實上從我們的測試來看，即便是運行需要編譯器編譯的X86高負載應(yīng)用也沒有出現(xiàn)明顯的噪音，機身發(fā)熱也幾乎可以忽略，所以Mac mini是3款M1芯片機型中性能釋放最穩(wěn)定的一款。

而且作為不需要負擔屏幕、鍵鼠成本的迷你臺式機，Mac mini也將用戶預算壓力控制在了最低水準，可以充分利用已有的或自己更喜歡的周邊硬件來展開工作，視頻輸出可以通過HDMI2.0和1個帶寬達到40Gbps的雷靂/USB4來實現(xiàn)雙顯示器。

除此之外還有1個雷靂/USB4接口，并預留了2個USB-A、千兆有線、3.5mm音頻輸出并支持WiFi6無線協(xié)議，對于大多數(shù)想要嘗鮮更換Mac平臺的用戶來說，也是目前最實用的方案。

當然，如果是重度外設(shè)用戶，接口數(shù)量還是相對緊張的。

采用基于ARM架構(gòu)的電腦處理器方案，也意味著完全打通了iOS和iPadOS生態(tài)，畢竟這兩者在各自領(lǐng)域都基本上穩(wěn)坐頭把交椅。

M1的出現(xiàn)開啟了蘋果電腦、手機、平板生態(tài)大一統(tǒng)的開端，未來的走勢就是APP端有著廣泛的三者兼用基礎(chǔ)，上層再發(fā)展出各自特化的APP來作為延展區(qū)分，這就是蘋果力推M1的市場目的，也是為啥總有人說M1就是強化版A14Z的原因，其實這種說法在我看來確實是有理由的。

將手機、平板、電腦的處理器統(tǒng)一的另一大優(yōu)勢，就是可充分利用規(guī)模效應(yīng)來降低成本，即便是作為第一代產(chǎn)品的M1也已借由iPhone和iPad龐大的體量收獲了低成本效益。

與采用Core i5處理器的版本相比，同為8GB內(nèi)存、512GB SSD的配置下M1版Mac mini足足便宜1500元，但基本的日常使用來看幾乎沒有差別，還能依靠專用芯片來給蘋果系A(chǔ)PP加上強力Buff，可以說是優(yōu)點很明顯的產(chǎn)品。香！
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