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Apple M1

蘋果公司自研處理器單晶片系統 来自维基百科,自由的百科全书

Apple M1
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Apple M1系列是蘋果公司第一款基於ARM架構,並使用於桌上型與筆記型電腦的的自研處理器單片系統(SoC),於2020 年 11 月 10 日推出。為麥金塔計算機產品線與iPad產品線提供中央處理器[2]它搭載於MacBook Air (2020 年末)Mac Mini (2020 年末)MacBook Pro(13 英寸,2020 年)iMaciPad ProiPad Air (第五代)上。[3]M1是首款用於個人電腦5納米芯片。蘋果宣稱該芯片在所有低功耗中央處理器產品中性能最佳,同時具有最佳的效能功耗比[2][4]

事实速览 設計團隊, 生產商 ...

2021年10月18日,蘋果發布了面對專業用戶的Apple M1 Pro和M1 Max,與原版M1相比,在性能上的提升明顯。 2022年3月8日,蘋果推出了由兩顆M1 Max介接而成的Apple M1 Ultra,它是M1的最高階版。

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架構

Apple M1成為主處理器之前,蘋果從Mac開始內建T系列系統安全晶片,為遷移ARM做準備。[5]

M1

該芯片內有四個高性能「Firestorm」核心和四個低功耗「Icestorm」核心,結構類似ARMbig.LITTLEIntel的「Lakefield」系列架構。[6]這樣的架構能實現以往蘋果-英特爾架構英語Apple–Intel architecture無法達到的能效比優化。蘋果宣稱低功耗核心只需要高性能核心十分之一的電量。四個高性能核心均有192 KB指令緩存和128 KB數據緩存,並共享12 MB二級緩存;四個低功耗核心均有128 KB指令緩存和64 KB數據緩存,並共享4 MB二級緩存。「Icestorm」的「E集群」頻率為0.6–2.064 GHz,最高功耗為1.3 W,而「Firestorm」的「P集群」的頻率為0.6–3.204 GHz,最高功耗為13.8 W。M1芯片還包含蘋果自己設計的8核(部分型號為7核)圖形處理器(GPU)。蘋果宣稱它可以同時執行25,000個線程。芯片還有一個專用的16核神經網絡引擎,可以每秒執行11兆次運算。芯片其他組成部分還包括圖像處理器(ISP)、NVM存儲Thunderbolt 4控制器和Secure Enclave[7]

M1芯片內有4266 MT/s的LPDDR4X SDRAM[8],採用統一記憶體(unified memory)配置(即M1芯片內所有組件共享這一記憶體)。除此之外,整個SoC和RAM採取封裝體系的形式配置在一起。有8 GB和 16 GB兩種配置供選擇。[9]

Rosetta 2動態二進制轉譯技術使得搭載M1芯片的設備仍然能夠運行原有為x86架構處理器設計的軟件。[10]

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M1 Pro

M1 Max

M1 Ultra

M1 Ultra處理器是由兩個M1 Max處理器用UltraFusion介接而成,M1 Ultra處理器的技術參數是M1 Max處理器的兩倍。

製造

由於蘋果公司是一家無廠半導體公司,自身團隊專攻芯片設計,最終的芯片製造需要晶圓代工廠家來完成。蘋果預訂了台積電的5納米生產線來製造該款芯片。蘋果也是TSMC 5納米生產線的前期客戶之一。[11]M1 Pro 和 M1 Max 具有八個高性能「Firestorm」(M1 Pro 的低分檔變體中有六個)和兩個節能的「Icestorm」內核,提供總共 10 個內核(某些內核中有 8 個)的混合配置M1 Pro 的基本型號)。M1 Pro 集成了 Apple 設計的 16 核(在某些基本型號中為 14 個)圖形處理單元 (GPU),而 M1 Max 則集成了一個 32 核(在某些基本型號中為 24 個)GPU。每個 GPU 內核分為 16 個執行單元,每個執行單元包含 8 個算術邏輯單元 (ALU)。 M1 Max GPU 總共包含多達 512 個執行單元或 4096 個 ALU,其最大浮點 (FP32) 性能為 10.4 TFLOP。

它們具有與 Apple A14 Bionic 相同的 16 核神經引擎、Secure Enclave 和兩個媒體引擎,並包括三個 Thunderbolt 4 控制器。M1 Pro 和 M1 Max 具有統一的內存架構,這意味着芯片上的所有組件,例如 CPU 和 GPU,共享相同的內存尋址。內存為 8 通道 LPDDR5-6400 SDRAM,M1 Pro 的總帶寬為 200 GB/s,M1 Max 的總帶寬為 400 GB/s。 M1 Pro 有 16 GB 和 32 GB 的內存配置,而 M1 Max 有 32 GB 和 64 GB 的配置。 M1 Max 支持 16 英寸 MacBook Pro 上的高功率模式,用於執行密集型任務。 M1 Pro 支持兩個通過 Thunderbolt 的 6K 顯示器和一個通過 HDMI 的 4K 顯示器,而 M1 Max 支持第三個通過 Thunderbolt 的 6K 顯示器。

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應用產品

M1

M1 Pro

M1 Max

M1 Ultra

延伸型

圖庫

拓展閱讀

參考文獻

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