M1处理器的性能到底如何?有苹果发布会上所说的那么强吗?

苹果在 2020 年底更新了 M1 处理器,从而正式进入新的 Apple Silicon 自研处理器时代。那么M1处理器的性能如何呢?真的像苹果发布会上说的那么强吗?本文将从M1架构入手,尝试将M1处理器性能与主流X86平台进行对比,尽量让用户对M1性能有更清晰的认识。

先说M1处理器,我们得先从CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机)的概念说起。

对计算机系统有一定了解的朋友一定知道,目前主流的X86架构处理器属于CISC复杂指令集计算机。用于手机、平板电脑等设备的ARM处理器属于RISC精简指令集计算机。

因为技术发展到现在,CISC和RISC的区别其实越来越小了。Intel早在P6架构的Pentium Pro时代就已经对处理器内部CISC的X86指令进行了转换,将其拆分为类似的RISC。机制;而且随着频率越来越高处理器线程多有什么用,RISC处理器实际上是在增加更多的新指令来提高性能。因此,两者之间没有明确的界线,也没有更强的论据。

作为RISC处理器,苹果也充分利用精简指令集的特点和优势,不计成本地使用了非常大的规模:M1晶体管总尺寸160亿颗,4个大核+4个节能核心(小核心)。),8解码8传输,630ROB,相比之下,Zen3架构处理器解码宽度为4,256ROB尺度,Sunny Cove只有5段,352ROB尺度,所以M1处理器的特点可以用一个词来形容它是“宽”的,超级“宽”。

尺寸差距之所以如此明显,是因为M1作为RISC更适合超宽架构,而IBM最新的POWER处理器也是超宽架构。如此庞大的规模,带来了M1极其出色的能耗比和令人惊叹的IPC性能优势。

即使X86处理器不计成本使用类似M1的超宽架构,实际上也会受限于变长指令带来的解码性能。因此,X86处理器依然采用多核,并采用SMT、HT等技术获得更多的线程,性能有所提升,可以运行在更高的时钟频率。

M1还集成了8核GPU,理论计算能力也超过了X86平台的集成显卡,堪比独显;

而且M1还采用了统一的内存架构,内存直接封装在芯片上,CPU和GPU都可以直接读取内存(不是内存划分空间用作显存的概念,性能和实现两者完全不同),所以这也是M1能够实现高性能的关键因素。

同时,M1还集成了各种专用硬件处理单元,进行针对性的硬件加速和安全防护。

所以理论上,M1不仅仅是一个集成显卡的CPU,而是一个包括CPU、GPU、NPU、安全防护、硬件加速单元和统一内存架构的SOC。

理论几乎相同。下面我们来看看实际的性能分析。首先我们看一下苹果官网上的性能介绍:

可以看到,相比上一代MacBook Pro采用4核10代低压酷睿,M1处理器MacBook Pro的CPU性能在编程、视频编辑、图文音频等专业软件性能上都有提升1. 8 次 – 2. 8 次,但也有 macOS 平台和 M1 芯片针对专业应用和特殊处理单元的优化带来的优势,因此不能简单地认为通用计算M1处理器的性能比10代酷睿强太多了。

不过,由于 M1 拥有专用的 NPU、视频编解码单元、图像处理单元和加解密单元,在这些专业应用中,相比上一代 MacBook Pro,它的性能确实提升了一倍以上。苹果对这些特殊处理单元的使用,大大提升了M1平台在专业领域的性能优势,因此也让M1处理器在专业应用中“以小为大”。凭借超低的功耗,可以在专业应用中媲美很多高端台式机,这就是M1芯片的优势所在。

但是除了专业应用,日常等应用还是需要处理器的通用计算性能,所以需要跑这方面的性能来检验理论性能。去除专用处理单元的影响后,M1的性能是相当的。它在哪个 X86 处理器上?

这里,我们先引用权威网站Anandtech的测试数据进行对比。M1型号是没有散热压力的Mac mini M1版本。

从CineBench R23的单线程测试可以看出,M1的单核性能堪比11代酷睿,略低于5950X

用Geekbench 5测试,结果差不多,不同的是此时M1的分数超过了5950X。

然后是多线程测试:

第一个是 CineBench R23。可以发现M1的多线程R23分数低于4800U。即便是15W 4800U的多线程R23成绩也比功耗相近的M1还要高。但是7833分的程烨也明显高于11代低压酷睿的1165G7。与配备第一代Touch Bar的16代MacBook Pro13的I5-6267U相比,性能提升了近4倍!而这台MBP就是我用了将近5年的电脑。. . 应该说是科技发展太快,还是说当时牙膏挤得太少了。. .

Geekbench 5 的多线程结果还是比较接近 R23 的结果。

那么,从测试结果来看,M1 CPU的单核性能接近1165G7,而多核性能没有很好的定义,似乎在1165G7和4800U之间,所以笔者打算做一些多线程的结果。靠近处理器进行比较。终于在 NanoReview 中找到了 CineBench R23 的测试排名:

可以看到M1处理器的性能接近Zen3架构,低功耗5600U处理器,采用6核12线程,频率运行在2.3-4.@ >2GHz,M1的频率为2.1-3.2GHz。这是因为M1处理器的IPC很高,实际上是主流平台IPC最高的处理器(包括A15),但是X86架构运行频率更高,实际性能可以通过更高的频率来改善。

嗯,综上所述,M1的CPU多线程已经接近5600U的水平,但实际上还不如规格更高的5600H(后者的多线程分数在10000分以上)。单线程接近1167G7,H35的I7 11375H(多线程得分M1更高)。考虑到Zen3架构之后的5600U的单核性能也有不错的表现,仅比M1略低,所以M1的性能可以与普遍接近AMD的5600U处理器相提并论。

然后是 GPU,这是 Anandtech 的测试,使用带有 8 核 GPU 的完整版 M1:

从跑分来看,M1的GPU性能明显高于集成显卡,跑分甚至超过560X。

实际游戏方面,这里测试的是古墓丽影之影,接近560X的水平,模拟N卡接近1050Ti。

但是这里有几个问题:

即便是在Mac平台上优化好的古墓丽影之影,M1依然跑通Rosatta 2翻译,在性能上会有一定的损失。Mac平台的游戏能力不是很好,而《古墓丽影》一直是一款针对Mac优化的非常不错的游戏,其他很多游戏的运行效率其实都会受到一定的损失。即使在某些游戏中,M1 也只能获得与 MX350 相近的性能。

因此,如果游戏软件能够针对 macOS 和 ARM 平台进行全面优化,那么 M1 的 GPU 性能应该会超过 560 和 1050Ti。但问题是目前的Mac平台没有这个游戏环境。. . 因此,考虑到现有的游戏环境,M1的GPU还很难真正与1050Ti相提并论。. .

所以说到底,M1的GPU可以说是介于MX350和MX450之间。理论上可以算是1050Ti的一个水平,但实际上已经接近MX450的性能,哪怕是低功耗的MX450的水平。

说完性能再说功耗,因为苹果用规模换功耗,所以M1作为目前的IPC之王处理器线程多有什么用,在功耗比上有着非常不错的表现,再加上大小核的设计, M1 MacBook Pro 的 20 小时电池寿命是一个稳定的水平。的。

所以最后因为M1不仅仅是CPU而是SOC,所以我们用M1 MacBook Pro作为一个整体来做对比:

使用M1的MacBook Pro在5600U+MX450的普通计算性能水平左右,功耗比1165G7核显笔记本还要低,续航时间长,发热量很低,而且还具有架构优势带来的超低代计算机。功耗和即时唤醒轻薄笔记本中设备的能力。

好的,这就是本文的全部内容。感谢您的耐心阅读。下次见!

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