传闻已久的苹果全新Mac产品线已如期发布
北京时间11月11日凌晨2点，苹果如期发布了传闻已久的全新mac产品线，包括macbook air、13英寸macbook pro以及mac mini，三款新品全部搭载了苹果自研的m1处理器，为期两年的mac过渡计划正式开始。
和此前的预测不同，苹果将这颗基于arm架构的首款自研处理器命名为m1，而非a14x，想必苹果对这颗“转型之作”寄予了更多期望。
早在今年6月的wwdc20上，苹果就宣布了mac电脑将会转向苹果自研的apple silicon平台，也就是基于arm架构的处理器。这是苹果自2006年从powerpc转向x86架构后，再一次在mac上进行cpu架构的转移。
传统多芯片封装
除了两颗ddr4内存颗粒，m1集成了包括cpu、gpu、i/o等在内的多种芯片
不同于传统的多芯片封装，苹果m1处理器将cpu、gpu、i/o芯片、t2安全芯片、thunderbolt控制器全部集成在一片soc上，尽管苹果并未公布m1的核心面积，但是我们依然可以从160亿晶体管的数量上一窥m1超高的集成度。
芯片密度越高，对制造工艺的挑战就越大，为此，苹果采用了最新的台积电5nm工艺，并且采用苹果独创的封装方式，一颗完整的m1 soc由此诞生。
cpu由四个高性能大核心和四个高能效小核心组成
四个高性能大核心
四个高能效小核心
m1 cpu部分由八个核心组成，包括四个高性能大核心和四个高能效小核心，其中大核心基于超宽执行架构，每个核心集成192kb一级指令缓存、128kb一级数据缓存，四个核心共享12mb二级缓存。小核心基于宽执行架构，每个核心集成128kb一级指令缓存、64kb一级数据缓存，四个核心共享4mb二级缓存。
简而言之，m1对两种核心进行了不同的分工，性能核心尽可能高效地运行单个任务，同时最大限度地提高性能，能效核心则使用仅十分之一的功率应对更轻的工作负载。巧妙的大小核心设计方案让全新mac既能以高性能处理高负载任务，同时也可以在低功耗下运行轻度负载。
苹果表示，m1在10w功耗（macbook air热设计功耗）下能够提供两倍于“最新笔记本芯片”的性能，能效比则高达三倍。
八个gpu核心
gpu部分同样为八核心设计，包括128个执行单元，支持最多24576个并发线程，浮点性能高达2.6tflops，纹理填充率每秒820亿，像素填充率每秒410亿。苹果号称这是世界上最快的集成gpu，10w功耗下性能是“最新笔记本芯片”的两倍。
统一内存架构（uma）
m1还采用了统一内存架构（uma），cpu、gpu、神经引擎、缓存、dram内存全部通过fabric高速总线连接在一起，得益于此，soc中的所有模块都可以访问相同的数据，而无需在多个内存池之间复制数据，带宽更高、延迟更低，这就大大提高了处理器的性能和电源效率。
此外，m1还整合了thunderbolt/usb 4控制器、pcie 4.0控制器、secure enclave安全模块、机器学习加速器、高质量isp、高性能nvme存储、高效音频处理器、hdr视频处理器、高级显示引擎、性能控制器、加密加速器等等。
总的来看，苹果m1处理器完成了一次从多芯片走向一体化的过程，这也是苹果打造完整pc生态链的必经之路。我们有理由相信，凭借极强的设计和优化能力，以及为更好适配m1处理器所全新推出的macos big sur操作系统，搭载m1处理器的全新mac依然能够为用户带来如iphone一般的流畅体验。
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传统多芯片封装
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不同于传统的多芯片封装，苹果m1处理器将cpu、gpu、i/o芯片、t2安全芯片、thunderbolt控制器全部集成在一片soc上，尽管苹果并未公布m1的核心面积，但是我们依然可以从160亿晶体管的数量上一窥m1超高的集成度。
芯片密度越高，对制造工艺的挑战就越大，为此，苹果采用了最新的台积电5nm工艺，并且采用苹果独创的封装方式，一颗完整的m1 soc由此诞生。
cpu由四个高性能大核心和四个高能效小核心组成
四个高性能大核心
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m1 cpu部分由八个核心组成，包括四个高性能大核心和四个高能效小核心，其中大核心基于超宽执行架构，每个核心集成192kb一级指令缓存、128kb一级数据缓存，四个核心共享12mb二级缓存。小核心基于宽执行架构，每个核心集成128kb一级指令缓存、64kb一级数据缓存，四个核心共享4mb二级缓存。
简而言之，m1对两种核心进行了不同的分工，性能核心尽可能高效地运行单个任务，同时最大限度地提高性能，能效核心则使用仅十分之一的功率应对更轻的工作负载。巧妙的大小核心设计方案让全新mac既能以高性能处理高负载任务，同时也可以在低功耗下运行轻度负载。
苹果表示，m1在10w功耗（macbook air热设计功耗）下能够提供两倍于“最新笔记本芯片”的性能，能效比则高达三倍。
八个gpu核心
gpu部分同样为八核心设计，包括128个执行单元，支持最多24576个并发线程，浮点性能高达2.6tflops，纹理填充率每秒820亿，像素填充率每秒410亿。苹果号称这是世界上最快的集成gpu，10w功耗下性能是“最新笔记本芯片”的两倍。
统一内存架构（uma）
m1还采用了统一内存架构（uma），cpu、gpu、神经引擎、缓存、dram内存全部通过fabric高速总线连接在一起，得益于此，soc中的所有模块都可以访问相同的数据，而无需在多个内存池之间复制数据，带宽更高、延迟更低，这就大大提高了处理器的性能和电源效率。
此外，m1还整合了thunderbolt/usb 4控制器、pcie 4.0控制器、secure enclave安全模块、机器学习加速器、高质量isp、高性能nvme存储、高效音频处理器、hdr视频处理器、高级显示引擎、性能控制器、加密加速器等等。
总的来看，苹果m1处理器完成了一次从多芯片走向一体化的过程，这也是苹果打造完整pc生态链的必经之路。我们有理由相信，凭借极强的设计和优化能力，以及为更好适配m1处理器所全新推出的macos big sur操作系统，搭载m1处理器的全新mac依然能够为用户带来如iphone一般的流畅体验。
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