Apple M1 芯片
M1
Apple M1 芯片是苹果公司于2020年推出的首款基于 ARM 架构的自研处理器，于2020年11月10日推出。标志着苹果从英特尔处理器向自研芯片的过渡。M1 芯片采用 5 纳米制程工艺，集成了 CPU、GPU、神经引擎和统一内存架构，为 Mac 和 iPad 设备带来了显著的性能提升和能效优化。
架构特性
统一内存
- UMA，CPU、GPU 和其他核心组件共享同一块高带宽、低延迟的内存，显著提升了数据交换效率。
8 核 CPU
-
高性能核心
- 每个核心配备 192 KB 指令缓存和 128 KB 数据缓存，并共享 12 MB 二级缓存。
- 频率范围：0.6–3.204 GHz，最高功耗为 13.8 W。
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低功耗核心
- 每个核心配备 128 KB 指令缓存和 64 KB 数据缓存，并共享 4 MB 二级缓存。
- 频率范围：0.6–2.064 GHz，最高功耗为 1.3 W。
8 核 GPU
- 集成 8 核 GPU（部分型号为 7 核），提供强大的图形处理能力，支持高分辨率显示和复杂图形渲染。
- 苹果宣称它可以同时执行 25,000 个线程。
16 核神经引擎
- 专为机器学习任务设计，每秒可执行 11 万亿次操作，加速 AI 和机器学习应用的运行。
5 纳米制程工艺
- 采用台 积电的 5 纳米制程工艺，集成 160 亿个晶体管，在性能和能效之间实现最佳平衡。
安全性与能效
- 内置安全隔区（Secure Enclave）和硬件级加密，确保数据安全。
- 优化的能效设计，延长了设备的电池续航时间。
其他组件
- 图像处理器（ISP）、NVM 存储、Thunderbolt 4 控制器和 Secure Enclave。
技术规格
| 规格 | 参数 |
|---|---|
| 制程工艺 | 5 纳米 |
| CPU 核心 | 8 核（4 高性能 + 4 高效能） |
| GPU 核心 | 8 核（部分型号为 7 核） |
| 神经引擎 | 16 核 |
| 晶体管数量 | 160 亿个 |
| 内存架构 | 统一内存架构（UMA） |
| 最大内存支持 | 16GB |
| 安全特性 | 安全隔区（Secure Enclave），硬件级加密 |
对比前代
| 特性 | Apple M1 芯片 | 英特尔处理器（前代） | 性能提升百分比 |
|---|---|---|---|
| 制程工艺 | 5 纳米 | 10 纳米 | - |
| CPU 核心 | 8 核（4 高性能 + 4 高效能） | 4 核 / 8 核 | CPU 性能提升 3.5 倍 |
| GPU 核心 | 8 核 | 集成显卡 | GPU 性能提升 6 倍 |
| 神经引擎 | 16 核 | 无 | 机器学习性能提升 15 倍 |
| 能效比 | 显著提升 | 较低 | 功耗降低 60% |
| 统一内存架构 | 支持 | 不支持 | 数据交换效率提升 2 倍 |
搭载产品
Apple M1 芯片主要应用于以下设备：
- MacBook Air (2020)
- MacBook Pro (13英寸, 2020)
- Mac mini (2020)
- iPad Pro (11英寸第三代, 12.9英寸第五代)
- iMac (24英寸, 2021)
- iPad Air (2022)
芯片评价
Apple M1 芯片发布后，市场反响热烈，用户普遍认为其在性能和能效方面表现出色。M1 芯片的 CPU 和 GPU 性能大幅提升，适用于高负载任务如视频编辑和 3D 渲染。同时，M1 芯片的功耗显著降低，设备续航时间大幅延长，尤其是在 MacBook Air 等轻薄设备中表现尤为突出。M1 芯片的推出不仅提升了用户体验，也为苹果在自研芯片领域奠定了坚实的基础。
Rosetta 2 动态二进制转译技术使得搭载 M1 芯片的设备仍然能够运行原有为 x86 架构处理器设计的软件，进一步增强了其兼容性。
总结
Apple M1 芯片凭借其创新的统一内存架构、强大的 CPU 和 GPU 性能以及高效的能效设计，为 Mac 和 iPad 设备带来了革命性的性能提升。其广泛的应用场景和卓越的表现，标志着苹果在自研芯片领域的成功突破。M1 芯片的推出不仅提升了用户体验，也为未来的苹果芯片技术奠定了坚实的基础。
2021年10月18日，苹果发布了面向专业用户的 Apple M1 Pro 和 M1 Max，与原版 M1 相比，性能提升显著。2022年3月8日，苹果推出了由两颗 M1 Max 介接而成的 Apple M1 Ultra，它是 M1 的最高阶版本。这些芯片进一步巩固了苹果在硬件领域的领先地位。