从9月16日到11月11日，从新款iPad Air、Apple Watch Series 6、iPhone 12系列，再到划时代的全新Mac产品线，苹果几乎从来没有将旗下产品的发布活动划分得如此之细，此前更未在如此短的时间里有过连续召开三场发布会的历史。为什么苹果方面突然开启了高强度的新品发布节奏？这背后当然有一个特别的理由，在外界看来，这或许就是他们今年高举的Apple Silicon自研芯片大旗。在此前的S6与A14之后，今天凌晨我们也迎来了苹果在2020年自研芯片方面的“超大杯”——用于全新Mac产品线的M1 SoC。
事实上与此前传言不同的是，苹果并没有将这一自研PC芯片算作“A14”家族的成员，取而代之的则是将这款全新的高性能SoC命名为“M1”。很显然，官方或是在有意将其与移动设备上的A系列芯片区分开来，以彰显Mac产品线自研芯片的独特身份。当然，Apple M1芯片是配得上这样的“殊荣”的，因为它的确可能是苹果公布的有史以来最复杂，最大型，同时也是性能最高的SoC。一方面，它凭借着PC处理器史上首个5nm半导体制程，成功塞进了多达160亿个晶体管，比之前的A14足足多了近一半；另一方面，在M1的架构设计上，我们也的确能看出苹果如今在自研芯片领域的积淀。在CPU方面，M1集成了“四大四小”的八个CPU核心，它们全都基于ARM指令集，但由苹果自行设计基础架构。并且值得一提的是，M1在CPU缓存的设计上表现得非常“慷慨”，比如说它的四枚性能核心共拥有192KB指令缓存、128KB数据缓存，以及12MB的共享二级缓存，这就相当于每一枚大核各自拥有48KB指令缓存、32KB数据缓存和3MB的二级缓存。而作为对比，当下PC领域的消费级旗舰处理器Intel Core i9-10900K，每个核心的缓存配置仅仅只有32KB指令、32KB数据、256KB二级缓存，以及2MB三级缓存。但是很显然，更多的缓存当然不是为了好看（毕竟这其成本相当高），而是直接“明示”了Apple M1芯片这次在CPU方面的数据高吞吐量设计。根据苹果方面在发布会上公布的性能对比显示，与配备x86架构的上一代MacBook Air相比，换用了M1的新品在高负载的视频转码场景下速度提升了3.9倍，在编程项目构建场景下的速度提升到了3.6倍，在Lightroom照片导出时也有着x86处理器2.3倍的性能表现。不过苹果真正厉害的地方还在于，他们不仅懂得如何去设计一个高规格的CPU，同时还了解如何让它比x86架构的竞品要省电得多。根据在此次发布会上公布的信息显示，在苹果看来，传统x86架构处理器的能效比在过去八年时间里几乎没有明显进步，相比之下，Apple M1芯片的CPU部分则一口气将能效比提升到了相当于最新架构x86处理器两倍还多的水平。不仅如此，在低负载的日常应用场景下，M1的四枚能效CPU核心甚至可以将功耗缩减到仅为上代产品x86处理器方案的1/10，同时还保持相同的性能水准。这意味着什么？简单来说，就是采用了M1的全新MacBook Air不仅可以去掉散热风扇，仅靠被动散热就能兼顾性能的释放与静音表现，同时其电池续航时间还从上一代的12小时大涨50%，来到了惊人的18小时。
相比起惊艳的CPU部分，Apple M1芯片的GPU部分其实也有着不少的看点。据悉，它同样基于苹果自研的图形处理器技术，采用了八核心的并行设计，并且共拥有128个执行单元。而值得注意的是，“执行单元”并不等于目前市场上PC端GPU的“流处理器”，毕竟一个执行单元内部是可能包含多个流处理器，因此在这一点上苹果与Intel的计算方式其实要更相似一些。通过官方公布的性能参数，我们可以很初略推断出Apple M1芯片在图形处理能力上的类比性能等级。比如说，它的像素填充率和纹理填充率分别是41GP/s和82GT/s，再加上高达2.6TFlops的浮点性能，这意味着M1的GPU性能超过了AMD锐龙4000系APU里的Vega8（1.792TFlops）和Intel十一代酷睿里的Xe 96EU核显（2.074TFlops），几乎已经达到了NVIDIA GeForce GTX1650Ti移动标压版（像素填充43.2GP/s、纹理填充86.4GT/s，浮点性能2.765TFlops）的水准。然而GeForce GTX1650Ti移动标压版是一款TDP高达55W的GPU，而M1的苹果自研图形处理器方案，则仅仅只是这款芯片内部的一小块“集显”而已。苹果是如何做到这样惊人的能效比的？一方面这应该归功于Apple M1芯片所采用的统一内存构架，其意味着CPU、GPU、ISP、神经网络单元等不同的计算部件可以共享内存空间，实际上就消除了传统PC架构中图形数据需要先从硬盘读入内存，再从内存经由总线拷贝进显存的过程，从而大幅降低了整个系统的内存延迟，并提高了总体的内存利用率。另一方面来说，当我们审视整个M1芯片的细节配置时会发现，它不止包含了CPU、GPU、内存控制器这些“传统”的部件，同时还集成了苹果自研的16核独立神经网络单元、PCIE 4.0控制器、雷电4控制器，以及USB 4控制器。很显然，前者让苹果得以在自家Mac生态中也能推广基于AI加速的应用体验，从而进一步解放CPU与GPU的算力，并在提高运行速度的同时降低功耗方面的需求；而后者则为使用M1的新款Mac mini、MacBook Air和MacBook Pro，确保了在未来很长一段时间里的高速连接与扩展能力，同时或许也是为将来M1芯片搭配强力独显/计算加速卡之类的设计埋下了伏笔。
有了强大的全新自研芯片，搭载M1芯片的Mac系列产品在使用体验上自然也就无需担心了。事实上苹果今天也的确一口气更新了包括Mac Mini、MacBook Air，以及13英寸MacBook Pro在内的多款产品。首先正如我们前文中已经讲到的那样，新款MacBook Air使用了无风扇散热设计的Apple M1芯片，同时配备了最高2TB、性能翻倍的SSD，最大16GB内存，以及全系雷电4/USB4接口方案。而受益于M1芯片，它的机器学习性能提升到了前代的9倍，同时还获得了更好的安全加密性能，画质大幅进步的FaceTime高清摄像头等用户体验上的改进。不过值得注意的是，入门款MacBook Air所使用的M1芯片在规格上略有不同的，相比此次亮相其他机型所的八核图形处理器，它缩减了一枚GPU核心的配置，因此在图形性能上或许会有一定的差异。其次针对性能需求更高的用户，苹果这次也提供了配备M1芯片的13英寸版MacBook Pro。与MacBook Air相比，两者的主要区别在于配备了主动式风扇的散热设计，从而能够更为充分地释放M1芯片在重负载应用中的性能表现。与此同时，更大容量的电池、更专业的录音棚级别麦克风阵列，以及更快的SSD，也都让新款MacBook Pro在作为生产力工具的性能上与MacBook Air拉开了差距。最后，虽然苹果方面还没有将M1芯片应用于iMac及Mac Pro产品线上，但搭载M1的Mac mini实际上也意味着苹果的自研芯片正式登陆了桌面电脑领域。事实上由于配备了主动式散热设计，此次新款Mac mini的性能有望达到MacBook Pro的级别，从而使得它成为了那些想要体验苹果自研芯片性能的消费者，以及开发者当前最具性价比的选择。总的来说，苹果今天推出的M1芯片和搭载它的全新Mac产品线，的确带给了我们巨大的震撼与惊喜。毕竟此前大家虽然都知道苹果要自研PC处理器，但谁能想到他们一上来就将数倍于前代x86方案的CPU性能，以及相当于一款中端游戏独显的图形处理能力整合进了一枚小小的芯片中呢？更何况就在此次发布会上，苹果方面也正式宣布开启“为期两年的Mac过渡计划”，而它实际上就在直白地告诉我们，未来的Mac产品线将会全部换用自研芯片。而苹果也必定会推出规模更大、性能更高的M系列芯片，从而满足那些超多核处理、顶级图形渲染，甚至是大规模并行计算的用户需求。从这一点来看，刚刚成功“打脸”整个x86体系的Apple M1芯片或许还只是一个变革的开端而已。而苹果此番自研PC芯片的成功，对于未来ARM阵营的进一步壮大，甚至对于未来个人计算机体系和产品形态的影响，可能都只能算是才刚刚立下了一个Flag而已。
硬件与软件方面的不同，或许让这一设想难以成为现实。
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