10 listopada 2020 zwiastuje bardzo ważny dzień w historii Apple. To właśnie wtedy firma z Cupertino ogłosiła swój nowy, autorski procesor Apple M1 oraz MacBooki Air i Pro korzystające z tego chipu. Zaprezentowanie tych obu laptopów oznaczało koniec długoletniej współpracy pomiędzy Apple a producentem procesorów X86 — firmą Intel. W tym artykule odpowiemy czym dokładnie jest Apple Silicon, jakie są jego właściwości i dlaczego właściwie firma z logo nadgryzionego jabłka przeszła na własne układy.

Co to jest Apple Silicon? Architektura i specyfika

Apple Silicon to nazwa dla procesorów/układów SoC projektowanych “własnoręcznie” przez Apple. Apple od dawna projektuje swoje własne chipy dla iPhone, iPada, czy wszelakich akcesoriów (typu słuchawki, zegarki Apple Watch, czy lokalizator AirTag). Nazwą Apple Silicon zwykło się jednak określać tylko komputerowe układy Apple M stosowane w MacBookach i Macach wydanych po 2020 roku. Czym więc charakteryzują się takie procesory?

Seria procesorów Apple M to tak naprawdę układy SoC (ang. System on Chip = system na chipie), co oznacza, że oprócz samej jednostki procesora (CPU) zawierają one w sobie też kilka innych modułów. W przypadku Apple Silicon jest to na przykład: układ graficzny (GPU), pamięć cache, pamięć RAM, Neural Engine (do obliczeń stosowanych w uczeniu maszynowym), oraz seria kontrolerów do USB, czy dysku SSD.

(Uproszczona budowa Apple Silicon | źródło: Apple)

Układy scalone Apple M wykorzystują architekturę ARM znaną ze smartfonów, tabletów, innych mobilnych urządzeń i małych komputerów typu Raspberry Pi. Pod względem budowy układy ARM znacznie różnią się od tych zbudowanych na podstawie X86 (procesory Intel). Procesory ARM specjalizują się w wykonywaniu prostych zestawów instrukcji w krótkim czasie, podczas gdy procesory X86 są w stanie pracować nad wieloma skomplikowanymi instrukcjami na raz. Dzięki swojej specyfice procesory ARM pobierają zazwyczaj o wiele mniej prądu niż ich odpowiedniki na X86. Przyczynia się to do niższej emisji ciepła, lepszej kultury pracy, czy do dłuższego czasu działania na baterii.

Wbrew pozorom procesory Apple nie są produkowane w autorskich fabrykach gigantach z Cupertino. Firma z logo nadgryzionego jabłka “tylko” projektuje czipy, a ich wykonanie zleca innym producentom. W ostatnim latach wybór padał najczęściej na tajwańskie TSMC, które jest obecnie liderem w produkcji półprzewodników. 

Dlaczego Apple przeszło na własne procesory w MacBookach?

Apple zdecydowało się na przesiadkę z procesorów X86 Intel na Apple Silicon z trzech głównych powodów:

• Lepsza efektywność energetyczna — Tak, jak wspomnieliśmy już nieco wyżej: procesory ARM są w swojej naturze bardziej energooszczędne niż procesory X86. Zastosowanie ich w urządzeniu z baterią takim jak MacBook ma więc sporo sensu.
• Większa niezależność od innych producentów i kontrola nad produktem — Poprzez przejście na Apple Silicon gigant z Cupertino stał się bardziej niezależny od innych producentów oraz dostawców. W poprzednich latach Apple musiało polegać na procesorach projektowanych i oferowanych przez firmę Intel, pod które trzeba było dostosować resztę urządzenia (czasem Apple mogło zażądać jakiejś małej zmiany projektu). Teraz Apple samo projektuje swoje procesory, przez co ma większą kontrolę nad produkcją układu i projektem samego urządzenia.
• Problemy z produkcją małych półprzewodników przez firmę Intel — Od roku 2015 aż do 2021 firma Intel miała problem z produkcją nowoczesnych układów w niskich litografiach na masową skalę. Podczas gdy producenci półprzewodników tacy jak Samsung czy TSMC korzystali już z litografii 5-6 nm, Intel wciąż wytwarzał układy oparte o bardziej prądożerną i mniej efektywną litografię 14 nm. Przez tę sytuację procesory Intel były trudniejsze do schłodzenia i często oferowały mierną poprawę rok do roku (widać to dobrze w MacBooku Pro A1989, gdzie modele z 2018 są maksymalnie 10% mniej wydajne niż laptopy z 2019 roku). Przejście na procesory ARM produkowane przez TSMC pozwoliło Apple na skorzystanie z nowocześniejszych i lepszych technologii.

Zalety i wady Apple Silicon

Nowe procesory Apple w MacBookach wiążą się z kilkoma charakterystycznymi cechami. Właśnie dlatego poniżej prezentujemy najważniejsze zalety i wady Apple Silicon.

Zalety procesorów Apple M

Oczywiste zalety komputerów (i innych urządzeń) opartych o Apple Silicon to:

• Wydajność — W profesjonalnych zadaniach (renderowanie wideo, Blender itp.) MacBooki i komputery Mac z procesorami Apple M potrafią być nawet kilkukrotnie szybsze niż ich poprzednicy z procesorami Intel. W porównaniu z nowoczesnymi procesorami X86 Intel oraz AMD Ryzen procesory Apple M też nie mają się czego wstydzić, a często przewyższają swoich konkurentów.
• Mały pobór energii i niezwykle długi czas pracy na baterii — Ustaliliśmy już, że to największa zaleta procesorów ARM. MacBooki z procesorami M to jedne z najlepszych laptopów, jeśli chodzi o ogólny czas pracy na jednym ładowaniu. Dobrym przykładem jest tutaj Apple MacBook Air M1, który w naszych testach wytrzymał ponad 12 godzin bez podłączenia do zasilacza.
• Niski hałas oraz emisja ciepła — Kolejny pozytyw wynikający z niskiego poboru energii. Urządzenia wyposażone w Apple Silicon są bardzo ciche, a w przypadku MacBooka Air nawet bezgłośne (modele te są chłodzone kompletnie pasywnie — bez żadnych wentylatorów). Dodatkowo ich powierzchnia nigdy nadmiernie się nie nagrzewa, dzięki czemu można z nich komfortowo korzystać przez cały czas.

Wady związane z Apple Silicon

Niestety procesory Apple M nie są idealne. Przy wszystkich komputerach wyposażonych w Apple Silicon można zauważyć dwie główne wady. Są to konkretnie:

• Gorsza podatność na naprawę i ewentualną modernizację — Większa integracja elementów w SoC oznacza gorszą podatność na naprawę poszczególnych podzespołów. W MacBooku z procesorem M1 możemy zapomnieć o wymiennej pamięci RAM czy dysku SSD. Przy laptopach z procesorem Intel Apple i tak czasem decydowało się na wlutowanie tych elementów (np. w niedawno recenzowanym A1989), przez co ich wymiana była bardzo utrudniona. Wciąż wielu profesjonalnych serwisantów było w stanie tego dokonać. W przypadku urządzeń z Apple Silicon proces takiej (i tak trudnej już) naprawy jest jeszcze bardziej skomplikowany/kompletnie niemożliwy bez wymiany całego SoC.
• Konieczność wykorzystania emulatora dla programów X86 — Programy napisane dla procesorów X86 oraz ARM znacznie różnią się od siebie i nie mogą być po prostu uruchomione na niekompatybilnej platformie. Z tego powodu Apple stworzyło program Rosetta 2, który pozwala uruchomić programy zaprojektowane dla X86 na urządzeniach z Apple Silicon. Rosetta 2 była niezwykle pomocna przez pierwsze miesiące po premierze MacBooków z procesorem M1. Teraz jesteśmy już 3 lata po premierze tychże laptopów i większość deweloperów zdążyła już zaprojektować natywne wersje dla procesorów ARM od Apple. Trzeba jednak pamiętać, że na macOS wciąż można pobrać wiele programów stworzonych pod procesory Intel. Rosetta 2 poradzi sobie ze zdecydowaną większością z nich, ale z niektórymi aplikacjami mogą wystąpić wszelakiej maści problemy (gorsza wydajność, błędy graficzne, niespodziewane zamknięcie programu).

(Wymiana dysku jest praktycznie niemożliwa w nowych Macach)

Linia procesorów Apple M

Do komputerowej rodziny Apple Silicon należy obecnie 8 jednostek z serii Apple M1 oraz Apple M2. Poniżej pokrótce opisujemy specyfikację wszystkich tych procesorów. 

Procesor Apple M1

Pierwszy procesor ARM Apple dla laptopów i komputerów osobistych. Apple M1 zawiera w sobie jednostkę CPU z 8 rdzeniami (4 rdzenie wydajne i 4 energooszczędne), 7/8 rdzeniowe GPU oraz 8/16 GB pamięci RAM. Cała linia Apple M1 powstaje w procesie litograficznym 5 nm opracowanym przez firmę TSMC.

Urządzenia korzystające z procesora Apple M1 to:

• MacBook Air M1 2020 (GPU z 7 rdzeniami)
• MacBook Pro M1 2020
• Mac Mini M1
• iPad Pro M1
• iPad Air piątej generacji
• iMac 24 cale (GPU posiada 7 rdzeni)

Wynik testu Cinebench R23 (Multicore) dla procesora Apple M1:7750 pkt.

Układ Apple M1 Pro

Apple M1 Pro to ulepszona jednostka M1 zaprojektowana specjalnie dla wymagających użytkowników. M1 Pro ma więc 2/4 dodatkowe rdzenie wydajne (zależne od modelu łącznie 6/8) ale o 2 mniej jednostki energooszczędne. Daje to w sumie 8/10 rdzeni. Sporego ulepszenia doczekał się też układ GPU. W zależności od wariantu może mieć on 14 lub 16  rdzeni. Wraz z M1 Pro dostajemy 16/32 GB pamięci RAM.

Sprzęty od Apple z procesorem Apple M1 Pro to: 

• MacBook Pro 14-calowy i 16-calowy z 2021 roku

Wynik benchmarku Cinebench R23 układu Apple M1 Pro (8 rdzeni): 9560 pkt.

Test Cinebench dla M1 Pro (10 rdzeni): 12300 pkt.

SoC Apple M1 Max

Pod względem specyfikacji CPU M1 Max jest identyczne do najwyższego układu M1 Pro. Dostajemy tu więc łącznie 10 rdzeni, z czego 8 jest wydajnych, a pozostałe 2 są energooszczędne. Największe ulepszenia M1 Max dotyczą układu graficznego. W zależności od wariantu może mieć on od 24 do aż 32 rdzeni, przez co potrafi być nawet dwukrotnie szybszy od M1 Pro w zadaniach polegających na GPU. Przy M1 Max możemy wybrać model z 32 albo 64 GB pamięci RAM.

Urządzenia wykorzystujące M1 Max:

• MacBook Pro 14-calowy i 16-calowy z 2021 (wyższa wersja)
• Mac Studio z 2022 roku

Wynik testu Cinebench dla procesora Apple M1 Max: 12300 pkt.

Chip Apple M1 Ultra

Najwydajniejszy Apple Silicon z linii procesorów M1, to układ Apple M1 Ultra. Pod względem budowy są to dosłownie dwa procesory M1 Max “sklejone” ze sobą specjalnym interfejsem. M1 Ultra ma CPU wyposażone w 20 rdzeni (16 wydajnych i 4 energooszczędne) oraz GPU z 48 lub 64 jednostkami. Jeśli chodzi o wydajność: jest to prawdziwa bestia, która spełni wymagania większości profesjonalistów. M1 Ultra ma 64/128 GB pamięci systemowej RAM.

Jedynym sprzętem wykorzystującym Chip Apple M1 Ultra jest Mac Studio 2022 roku.

Wynik testu Cinebench Apple M1 Ultra: 24225 pkt.

Procesor Apple M2

Procesory Apple M2 to druga generacja układów Apple Silicon dla komputerów z macOS. Rodzina M2 doczekała się niewielkich zmian pod względem architekturalnym oraz zwiększanie liczby rdzeni CPU/GPU. Podstawowy układ tej serii, czyli Apple M2 ma 8 rdzeni procesora (4 wydajne/4 energooszczędne) i 8/10 jednostek dla układu graficznego. Pod względem wydajności Apple M2 oferuje od 10 do 20% wyższą wydajność niż jego poprzednik. Komputery z Apple M2 mogą mieć od 8 do 24 GB pamięci RAM. Wszystkie procesory Apple M2, tak samo jak Apple M1 zostały wykonane na podstawie procesu 5 nm od TSMC.

Urządzenia korzystające z procesora Apple M2:

• MacBook Air M2 2022 
• MacBook Pro M2 2022
• Mac Mini M2 2023
• iPad Pro M2
• Okulary rozszerzonej rzeczywistości Apple Vision Pro

Wynik Cinebench R23 dla Apple M2: 8560 pkt.

Układ Apple M2 Pro

M2 Pro jest pierwszym układem Apple Silicon M2, w którym widzimy zwiększenie liczby rdzeni procesora. CPU w M2 Pro ma 10 lub 12 rdzeni w zależności od modelu (są to 6/8 rdzeni szybki i 4 energooszczędne). GPU także jest lepsze, bo ma 16/19 rdzeni. M2 Pro dostarcza nam 16 bądź 32 GB pamięci RAM.

Urządzenia z Apple M2 Pro to:

• MacBook Pro 14-calowy oraz 16-calowy z 2023 roku
• Mac Mini 2023

Liczba zdobytych punktów w teście Cinebench R23 przez Apple M2 Pro (10 rdzeni): 12150 pkt.

Punktacja dla Cinebench R23 dla Apple M2 Pro (12 rdzeni): 14950 pkt.

SoC Apple M2 Max

CPU Apple M2 Max, to znowu kalka z najwyższego układu Pro. Mamy tu więc 12 rdzeni, z czego 8 jest wydajnych, a 4 cechują się lepszą energooszczędnością. GPU jest jednak zauważalnie lepsze, bo ma 30/38 jednostek w zależności od wariantu. Przy M2 Max możemy zdecydować się, czy chcemy model z 32, 48, 64, czy 96 GB pamięci RAM.

Urządzenia z Apple M2 Max to:

• MacBook Pro 14-calowy oraz 16-calowy z 2023 roku (droższa wersja)
• Mac Studio 2023

Wynik Benchmarku Cinebench R23 dla Apple M2 Max: 15000 pkt.

Chip Apple M2 Ultra

Apple kontynuuję tradycje sklejania dwóch układów Max w jedno czego efektem jest SoC M2 Ultra. Ma on 24 rdzenie CPU (16 wydajnych  i 8 energooszczędnych) i aż 60/76 jednostek GPU. Jeśli chodzi o wydajność generacja do generacji, to M2 Ultra jest od 15 do około 30 procent wydajniejszy niż M1 Ultra w zależności od zastosowania. M2 Ultra może mieć 64/128/192 GB zunifikowanej pamięci RAM.

Komputery, których sercem jest Apple M2 Ultra:

• Mac Studio 2023
• Mac Pro 2023

Punktacja Cinebench R23 multicore procesora Apple M2 Ultra: 28500 pkt.

Procesor Apple M3

Apple M3 to seria procesorów wykonanych w bardzo nowoczesnej litografii 3 nm, które zostały zaprezentowane pod koniec 2023 roku. Podstawową jednostką tej rodziny jest Apple M3 (bez żadnych dopisków). Procesor w tym układzie, podobnie, jak w M1, czy w M2, składa się z 4 rdzeni wydajnych oraz 4 rdzeni energooszczędnych (czyli łącznie mamy tutaj 8 rdzeni). Według Apple wydajność rdzeni wydajnych została tutaj zwiększona o 15% w porównaniu z poprzednią generacją. Rdzenie energooszczędne mają być za to wydajniejsze o ponad 30%. Oprócz samego procesora Apple M3 integruje w sobie oczywiście także układ graficzny. Ten w podstawowej wersji procesora ma 8 bądź 10 rdzeni (zależy od Wariantu) i dostał: wsparcie dla nowoczesnego dekodera AV1, natywną obsługę Ray Tracingu oraz możliwość wykorzystania techniki mesh shadingu. Według Apple układ graficzny potrafi osiągnąć od 40 do 65% wyższą wydajność, niż GPU w Apple M1 w różnych testach wydajności. Apple M3 może mieć 8, 16 bądź 24 GB zunifikowanej pamięci RAM.

Urządzenia wykorzystujące Apple M3:

• MacBook Pro 2023 z ekranem 14 cali
• MacBook Air 2024 z ekranem 14 cali
• MacBook Air 2024 z ekranem 14 cali
• iMac z 2023 roku

Punktacja Cinebench R23 multicore procesora Apple M3: 9900 pkt.

Układ Apple M3 Pro

Apple M3 Pro, to kolejny układ z rodziny M3. U podstaw został on wykonany w dokładnie tej samej technologii, co podstawowy M3, mówimy więc tutaj o nowoczesnym, energooszczędnym chipie w technologii 3 nm, który ma wyraźnie wyższą wydajność jednego rdzenia niż poprzednie generacje i wprowadza szereg użytecznych funkcji, takich jak wsparcie dla AV1, czy też dla RayTracingu. Model Pro jako wyższa pozycja w omawianej serii, ma wyraźnie wyższą wydajność niż poprzednia jednostka. Jest to spowodowane zwiększeniem liczby rdzeni procesora do 11/12 (5 bądź 6 rdzeni wydajnych + 6 rdzeni energooszczędnych) oraz liczby rdzeni GPU do 14/18. Apple M3 Pro można kupić w konfiguracji z 18 GB oraz 36 GB pamięci RAM.

Jedynym sprzętem wykorzystującym układ Apple M3 Pro jest MacBook Pro z 2023 roku w rozmiarze 14/16 cali.

Wynik testu Cinebench R23 dla pełnego układu Apple M3 Pro: 15061 pkt

SoC Apple M3 Max

Tradycyjnie model Apple M3 Max (który jest najwyższym modelem w rodzinie M3) to usprawniona wersja wariantu Pro. W przypadku Maxa otrzymujemy więc aż 10/12 rdzeni wydajnych pracujących wspólnie z 4 rdzeniami energooszczędnymi, co daje nam w sumie 14/16 rdzeni (w zależności od wybranego wariantu). Do tego dochodzi mocny 30/40 rdzeniowy układ graficznych, który sprawia, że Apple M3 jest naprawdę ekspresowy przy montażu wideo, czy renderowania projektów stworzonych w programie Blender. Apple M3 Max dostępny jest w wariantach z 36/48/64/96/128 GB pamięci RAM.

Podobnie, jak przy jednostce Pro: Apple M3 Max został wykorzystany tylko w MacBookach Pro 14 i 16 cali z 2023 roku.

Punktacja jednostki Apple M3 Max z 14-rdzeniowym procesorem w teście Cinebench R23: 20950 pkt.

Procesor Apple M3 Max z 16-rdzeniowym CPU osiągnął w teście Cinebench R23: 24020 pkt.

Chip Apple M4

Ostatni i aktualnie najnowszy chip należący do “Apple Silicon” to układ Apple M4 zaprezentowany trochę niespodziewanie w Maju 2024 wraz z iPadem Pro 7 generacji. Jednostka ta korzysta u podstawy z ulepszonej litografii 3 nm drugiej generacji, która ma zapewniać jeszcze lepszą energooszczędność niż poprzednio stosowane rozwiązania. Procesor w Apple M4 wyróżnia się 3/ 4 rdzeniami wydajnymi oraz 6 rdzeniami energooszczędnymi (łącznie 9/10). Takie połączenie ma zapewniać prawie 50% wyższą wydajność niż w chipie Apple M2. W tym SoC zintegrowana też 10-rdzeniowe GPU oraz 8/16 GB pamięci RAM.

Aktualnie Apple M4 używany jest tylko w iPadzie Pro z 2024 roku (7 generacja), jednak istnieje spora szansa, że w przyszłości ten procesor trafi też do innych urządzeń od Apple.

Przejście Apple na ARM, a sytuacja na rynku komputerów

Firma Apple bardzo często wyznacza trendy w świecie technologii. Z tego powodu jej rozwiązania są kopiowane przez innych producentów (chociaż odwrotna sytuacja też się zdarza, co pokazuje przykład Always on Display). Przejście Maców na autorski Apple Silicon oparty o ARM na pewno nie obyło się bez głośniejszego echa. Gigant z Cupertino pokazał światu, że stworzenie energooszczędnego procesora ARM, dorównującego (a w niektórych zastosowaniach przewyższającego) wydajnością rozwiązania na X86 jest, jak najbardziej możliwe.

Od 2020 największe firmy świata jeszcze bardziej skupiły się na rozwoju technologii ARM. Microsoft zwiększył intensywność prac nad systemem Windows on ARM, a nawet wydał zestaw deweloperski Volterra oparty o procesor ARM. Według ostatnich doniesień grupa Xbox (należąca do Microsoftu) rozmyślała nad stworzeniem konsoli kolejnej generacji w oparciu właśnie o procesor ARM. Pewne jest to, że Apple lekko wzburzyło scenę i w przyszłości technologia ARM będzie wykorzystywana na jeszcze większej liczbie urządzeń.

Podsumowanie

A wy co sądzicie o Apple Silicon? Według was jest to ogromna rewolucja, czy tylko kolejny krok do lepszych urządzeń w katalogu Apple? Koniecznie dajcie nam znać w komentarzu!

Jeśli jesteście zainteresowani kupnem laptopa z Apple Silicon, to sprawdźcie używany MacBook Air 13 z procesorem M1 w sklepie Refabryka Siedlce.