چیپهای پردازشی اپل، نسل جدید مکبوک چه عملکردی دارد؟
اپل اخیرا از مکبوکهای جدید خود رونمایی کرده. مکبوکهای جدید توان پردازشی زیادی دارن و باتری کمتری مصرف میکنن. این لپتاپها بر پایهی معماری ARM ساخته شدن؛ اما چنین کاری مشکلاتی رو هم برای اپل ایجاد کرده.
ما در این مقاله نگاهی به این لپتاپهای جدید و عملکرد اونها انداختیم؛ همچنین تفاوت این پردازندهها با پردازندههای اینتل رو بهصورت مختصر بررسی کردیم.
اپل: محدود و اختصاصی
اپل در تمام این سالهایی که کامپیوترهای شخصی تولید میکرد همواره تنها از دو شرکت سیپییو (CPU) و کارت گرافیک خودش رو تهیه میکرد. اپل سیپییوهای خودش رو از اینتل و تراشههای گرافیکیش رو از AMD میخرید و این رویه در تمام کامپیوترهای تولیدی این شرکت وجود داشت.
اپل هیچوقت سراغ Nvidia بهعنوان سازندهی مجموعهای از قویترین کارتها و پردازندههای گرافیکی نرفت. در این چند سال هم که پردازندههای تولیدی AMD با تولید سری Ryzen عملکرد بهتری پیدا کردن، اپل باز هم سراغ پردازندههای این شرکت نرفت. این در حالی بود که به وضوح این پردازندهها از جنبههای مختلفی از پردازندههای همقیمت اینتل بهتر بودن.
چرا اپل خود را محدود نگاه میدارد؟
مشخصا اپل هم مثل هر شرکت دیگهای دنبال سود بیشتره. سود بیشتر هم زمانی حاصل میشه که هزینهی تولید کاهش پیدا کنه.
اگر امروز اپل قصد میکرد که بهجای پردازندههای اینتل سراغ پردازندههای AMD بره مجبور بود دوباره کل مادربرد سیستم رو از نو طراحی کنه. یا لااقل مجبور بود از چیپستهای (Chipset) جدیدی استفاده کنه که با پردازندههای AMD سازگاری داشته باشن. این مسئله در مورد تراشهی گرافیکی هم صادقه.
از اونجایی که اپل با کنترل دقیق روی سختافزار و نرمافزار همواره اعتبار خوبی در ساخت محصولات بهینه داره، روی بردهای اصلی کامپیوترهای خودش از طراحیهای معمولی استفاده نمیکنه. به همین دلیل تغییر پردازندهی گرافیکی از AMD به Nvidia به این معنیه که اپل باید بقیه چیزهای کامپیوترهای خودش رو یکبهیک تغییر بده.
بهینهسازی: سختافزار ضعیف اما رابط کاربری قوی
چیزی که از اپل در دنیای تلفنهای هوشمند میبینیم اینه که گوشیهای این شرکت روی کاغذ ضعیفتر از گوشیهای بقیهی شرکتهای تولیدکنندهی تلفنهای هوشمنده. اما تجربهی کاربری و کارایی گوشیهای اپل در عموم موارد بهتر یا برابر گوشیهایی با سختافزار قویتره. به زبان آنچه اپل روی کاغذ کم داره، در تجربهی کاربری جبران میکنه.
دلیل چنین اتفاقی هم در یک کلمه خلاصه میشه: بهینهسازی.
آنچه اپل رو قادر به چنین کاری کرد، بهینهسازیهاییه که روی محصولاتش انجام میده. بهینهسازی اپل اجازه میده نرمافزار یا همون سیستمعامل اپل (در این مورد سیستمعامل iOS و iPad OS) بیشترین کار رو از سختافزار بکشه. این موضوع باعث میشه کارایی محصولات اپل با محصولات دیگر شرکتها قابلرقابت باشه.
این مورد بهطور خاص در مورد گوشیها و تبلتهای اپل صدق میکنه اما وقتی سراغ کامپیوترهای اپل میریم، نتایج به این خوبی نیستن. دلیلش هم در دو کلمه خلاصه میشه: عدم بهینهسازی کامل.
چرا کامپیوترهای اپل بهاندازه گوشیهای اپل بهینه نیستند؟
گفتیم که تا امروز همواره پردازندههای مرکزی کامپیوترهای اپل از شرکت اینتل و پردازندهها و کارتهای گرافیکی نیز از شرکت AMD تهیه شدن و همین یعنی عدم بهینهسازی کامل. زیرا اپل کنترلی روی سختافزارهای این شرکتها نداره و صرفا یک مشتری به حساب میاد.
دو شرکت اینتل و AMD که سختافزارهای اصلی موردنیاز اپل رو تولید میکنن، با توجه به شرایط و البته فناوریهای خودشون محصولاتشون رو میسازند. پایهی کارکرد این شرکتها هم روی سیستمعامل ویندوز و دیگر سیستمعاملها مثل لینوکس است. بنابراین، این سختافزارها برای سیستمعامل macOs اپل بهینه نیستن.
به همین دلیل هم هیچگاه کارایی و در کنار اون مصرف انرژی اونها برای اپل و مکبوکها راضیکننده نبود.
راهحل اپل چه بود؟
اپل از چندین ماه پیش اعلام کرده بود که این شرکت قصد داره پردازندههای خودش رو بسازه. اما جزئیات دقیقی از این پردازنده به بیرون درز نکرده بود. تنها چیزی که میدونستیم این بود که این پردازندهها بر پایهی معماری ARM هستن.
معماری ARM نوعی معماری با دستورهای کمتر در مقایسه با معماری x86 اینتل هست. اما برخلاف اینتل این معماری انحصاری نیست و هلدلینگ ARM مجوز استفاده از اون رو برای دیگر شرکتهای سازندهی پردازنده صادر کرده.
تمام شرکتهای سازنده پردازشگر تلفنهای هوشمند مثل کوالکام (Qualcomm)، مدیاتک (MediaTek)، سامسونگ و هواوی از این معماری استفاده میکنن. اپل هم در ساخت پردازندههای آیفون و آیپد از پردازندههای بر پایهی ARM استفاده میکرد.
کاری که این بار اپل انجام داده اینه که از این معماری برای ساخت پردازندههای لپتاپها و کامپیوترهای خودش هم استفاده کرده. اپل این پردازندهها رو Apple Silicon نامیده.
چیزی فراتر از اپل
اپل در کنفرانس اخیر خود با نام «یک چیز بیشتر» (One More Thing) از لپتاپهای جدید و یک کامپیوتر دیگر خود پردهبرداری کرد.
در این کنفرانس اپل سه کامپیوتر جدید خود یعنی مکبوک ایر 2020 (Mac Book Air 2020)، مکبوک پرو 2020 (Mac Book Pro 2020) و مکمینی 2020 (Mac Mini 2020) رو رونمایی کرد.
این سه کامپیوتر از تراشهی M1 اپل که بر پایهی معماری ARM ساختهشده استفاده میکنند. تراشهی M1 نه یک پردازندهی مرکزی بلکه یک سیستم روی چیپ (System On Chip) یا SOC هست.
پردازندههایی که روی گوشیهای هوشمند وجود دارن سیستم روی چیپ هستن. تراشههای SOC، تراشههایی هستن که روی اون پردازنده مرکزی، رم، کارت گرافیک، ابزارهای ارتباطی مثل wifi و تقریبا هر چیز مهم و لازم برای گوشی نصب میشه.
تراشهی M1 اپل دارای چهار هستهی پردازشی بهینه و کممصرف و چهار هستهی پردازشی با قدرت بالاست. مانند هر پردازندهی مرکزی دیگهای حافظهی کش (Cash) موردنیاز این هستههای پردازشی نیز داخل اون قرار داره.
همچنین داخل این تراشه، پردازندهی گرافیکی، واحد یادگیری ماشینی، هوش مصنوعی و رمی از نوع DRAM نیز قرار داده شده .
هر سه کامپیوترهایی که اپل در همین کنفرانس «یک چیز بیشتر» معرفی کرد از همین تراشهی M1 استفاده میکنند.
مکبوک بهتری میخواهید؟ بیشتر هزینه کنید
اپل با همین کار و استفاده از تراشهی ساخت خود، تونسته سختافزار کامپیوترها و سیستمعامل خودش رو به خوبی باهم بهینه کنه و البته حاشیهی سود بیشتری هم داشته باشه. با این کار میتونه هزینهی تولید رو بسیار کاهش بده. با این همه، مشکلاتی هم وجود داره.
یک مشکل استفاده از «سیستم روی چیپ» یا SOC اینه که نمیتونید کامپیوتر خودتون رو ارتقا بدید. اگر یک مکبوک با رم ۴ گیگابایت خریدید و حالا به حافظهی بیشتری نیاز دارید، تنها کار اینه که یک مکبوک جدید با 8 گیگابایت رم بخرید!
قدرت پردازشی این کامپیوترهای اپل از کامپیوترهای نسل قبلی بیشتره. در مقابل میزان مصرف باتری اونها بسیار کمتره. نتیجهی تمام این کارها اینه که حالا این مکبوکها میتونن حدود دو برابر بیشتر از کامپیوترهای نسل قبلی باتری ذخیره کنن.
تراشههای M1 اپل بر پایهی معماری ARM ساخته شدن. مشکل این معماری اینه که با معرفی این پردازندهها، دیگه برنامههایی که برای مکبوکهای قبلی و بر پایهی معماری اینتل یعنی x86 و x86_64 نوشته شده بودن، روی این لپتاپها کار نمیکنن.
چنین اتفاقی باعث میشه خیلی از کاربران اپل به این راحتی سراغ خرید لپتاپها جدید این شرکت نرن. راهحل اپل برای این کاربران استفاده از ابزاری به نام ایمولاتور (Emulator) است.
ایمولاتور رزتا (Rosetta Emulator) به کاربران مکبوکها این امکان رو میده که نرمافزارهایی رو که برای پردازشگرهای اینتل نوشته، روی پردازشگر جدید اپل یعنی M1 استفاده کنن.
استفاده از ایمولاتور توان پردازشی بیشتری میخواد که در نهایت باتری بیشتری هم مصرف میکنه. ازاین رو اپل در نهایت مجبوره رویکردی رو اتخاذ کنه که شرکتهای تولیدکنندهی نرمافزار قانع بشن برنامههای خودشون رو روی مکبوک جدید با تراشهی M1 کامپایل کنند تا روی این تراشه نیز اجرا بشه.
در نهایت نتایج بنچمارک مقایسهی مکبوک ۱۳ اینچی با سیپییو Core i5-8257U و مکبوک ۱۳ اینچی جدید با سیپییو M1 رو درزیر براتون ذکر کردیم.
| نوع بنچمارک | Macbook Pro 13 inch M1 SOC |
Macbook Pro 13 inch Intel Core i5-8257U |
| Geekbench تک هستهای | 1726 | 921 |
| Geekbench چند هستهای | 7533 | 3954 |
| GFX-becch برای مقایسهی عملکرد گرافیکی |
77.75 فریم در ثانیه | 21.6 فریم در ثانیه |
| Cinebench R20 ساختهشده بر پایهی پردازشگر اینتل |
2106 pts اجرا با استفاده از ایمولاتور |
1580 pts |
| Cinebench R23 | نسخهی بهینهشده برای M1 7734 pts |
نسخهی اینتل 3919 pts |
همچنین قابل ذکره که سرعت نوشتن و خوندن اطلاعات در مکبوک M1 دو برابر مکبوک بر پایهی اینتله.
در این تستها حداکثر توان مصرفی سیپییو M1 حدود 13 وات و حداکثر توان مصرفی پردازندهی اینتل 40 وات بود. از این رو در این تستها مکبوک با پردازنده M1 دو برابر باتری بیشتری نگاه میداشت.
سخن پایانی
تاریخچهی فناوری نشون داده که هرگاه اپل حرکتی رو آغاز میکنه بقیهی شرکتها هم به دنبالش حرکت میکنن. این تغییر رویهی شرکت اپل و استفاده از پردازندههایی بر پایهی ARM با توجه به مزایایی که داره و قدرت روزافزون این پردازندهها، نشون میده که شاید در آینده نزدیک بقیهی شرکتها هم پردازندههای اینتل و AMD رو کنار گذاشته و سراغ این تراشهها برن.
همچنین کاری رو که اپل امروز انجام داده، چند سال پیش مایکروسافت با ویندوز RT و تبلتهای سرفیس انجام داد. پروژهای که البته شکست خورد؛ اما تاریخ نشون داده اپل در هر چیزی که بقیه شکست بخورن موفق میشه.
