بررسی مک بوک پرو 13 اینچی “Apple Silicon M1” (قسمت سوم)

بررسی مک بوک پرو 13 اینچی “Apple Silicon M1” (قسمت سوم)

“Mighty M1”

البته “M1” اولین “SoC” اپل است که به طور خاص برای مدیریت کامل عملیات مک توسعه یافته است. برخی از شباهت ها با “A 14” که در آیپد ایر امسال و خانواده جدید آیفون 12 دیده می شود، مشترک است.

هر دو تراشه جدید از آخرین فناوری “TSMC’s” پنج نانومتری برای بسته بندی باور نکردنی اجزای منطقی کوچک در یک بسته بسیار متراکم بهره می برند. نتیجه به خودی خود منجر به ساخت یک تراشه ارزان تر، کارآمد تر و سریع تر می شود. ارتباط نزدیک اپل با رهبر جهانی تراشه “TSMC” باعث پیشرفت عظیم در دستیابی به “Intel” است.

حتی با نادیده گرفتن تفاوت های معماری، فرآیند سیلیکون خود اینتل برای ساخت نسل هشتم “Coffe Lake” پنج هسته ای که همراه با مدل پایه مک بوک پرو 13 اینچی متوقف شده معرفی شده در مه، 14 نانومتر بود. حتی تراشه های جدید تر نسل دهم “Ice Lake” پنج یا هفت هسته ای که هنوز توسط اپل با قیمت قابل توجهی معرفی می شوند، در اندازه 10 نانومتر ساخته می شدند.

البته برتری فنی “TSCM” در ساخت سیلیکون تنها دلیل پیشرفت عظیم اپل در زمینه “Silicon” نیست.

تخصص خود اپل در پیشبرد تهاجمی توسعه فزاینده و پیچیده هسته های پردازنده هاست، که می توان از آن به عنوان یکی از عوامل اصلی یاد کرد. در همین هنگام منتقدان تلاش می کنند تا اقدامات اپل را کوچک تر از مجوز دادن به “ARM IP” نشان دهند که در واقع درست نیست. هسته های پردازنده سفارشی اپل سایر رقابت های مبتنی بر “ARM” را از سامسونگ و سایر کسانی که تلاش می کنند تا هسته های سفارشی خود را طراحی کنند یا از طرح هایی که توسط مراجع عمومی توسط خود “ARM” طراحی شده استفاده کنند، را از بین بردند.

فراتر از هسته های پردازنده، اپل همچنین نسل هایی از کنترل کننده های عملکرد خود را توسعه داده، که نحوه عملکرد هسته ها را به طور موازی مدیریت می کنند. این مهم است که بتوانید سرعت پردازش را افزایش دهید و سپس از هسته هایی با قدرت کم تر استفاده کنید یا از مدار منطقی غیر ضروری بیکار برای صرفه جویی در مصرف باتری استفاده کنید.

مانند “A 14” تراشه “M1” جدید برای دو مجموعه از هسته های پردازنده استفاده می شود: “Firestorm” با عملکرد بالا و “Icestorm” با مصرف انرژی بالا. “A 14” دارای دو هسته سریع تر و چهار هسته کند تر است که “M1” از هر چهار هسته استفاده می کند. این دو برابر تعداد هسته های پردازنده ای است که اینتل قبلا از آن استفاده می کرد. اما مهم تر این است که سازماندهی 4X4 امکان بهینه سازی انرژی جدیدی را فراهم می کند که اپل برای تلفن همراه خود تکمیل کرده.

نتیجه یک زمان 20 ساعتی از حداکثر عمر باتری در همان بسته باتری مک بوک پرو است.

همچنین مانند “A 14″، تراشه “M1” از هسته های گرافیکی سفارشی اپل استفاده می کنند، اما این مک های جدید به جای 4 هسته “GPU” در آیفون ها و آیپد ها از 8 هسته استفاده می کنند. اپل مدل های مک بوک پرو “M1” را با 8 هسته “GPU” ارائه می دهد، اما تنها یک تراشه “M1” را تولید می کند. فروش یک مدل مک بوک ایر 7 هسته ای “GPU” احتمالا از تراشه هایی استفاده می کند که نمی توانند آزمایشات کامل کیفیت را طی کنند. این امر اپل را قادر می سازد تا هنوز از این قطعه استفاده کند اما باعث کاهش هزینه های کاربران می شود. مک بوک پرو ما دارای 8 هسته است و هیچ راهی برای خاموش کردن یکی از آن ها وجود ندارد تا تفاوت ها را بررسی کنیم. احتمالا می توانیم با خیال راحت بگوئیم که کاربران عادی تفاوت عمده ای در این زمینه نمی بینند.

در حالی که گزارش شده “A 14” حدودا 11.8 میلیارد ترانزیستور دارد، “M1” حدود 16 میلیارد ترانزیستور دارد که احتمالا به خاطر ظرفیت اضافی “CPU” و “GPU” خود افزایش یافته. “A 14” در آیفون ها با 4 یا 6 گیگابایت رم بسته بندی شده، اما “M1” از 8 یا 16 گیگابایت رم در مک ها استفاده می کند. نحوه بسته بندی این موارد همراه با “SoC” باعث افزایش کارایی می شود، اما بعدا ارتقا رم را غیر ممکن می کند.

این مطمئنا یک محدودیت است، اما در مک بوک های جدید با آن رو به رو نیستید. این یک تغییر برای مک مینی است، که در نسخه “Intel” برای کسانی که به رم یا گزینه های توسعه یافته بیشتری نیاز دارند به فروش می رسد.

برای این کار با بیش از 16 گیگابایت رم، به نظر می رسد که اپل به توسعه طراحی یک تراشه جدید نیاز دارد. احتمالا محدودیت یکی از دلایلی است که چرا “M1” فقط در مک فعلی عرضه می شود. و در همان زمان، طراحی در نظر گرفته شده “M1” به وضوح “hanging fruit” را برای اپل با استفاده از نسل اول “Mac SoC” هدف قرار داده است.

یک حلقه علت و معلولی مشابه در رابطه با “Thunderbolt” وجود دارد. اپل از یک “Thunderbolt” داخلی توسعه یافته 4 گبگابایت بر ثانیه با قابلیت پشتیبانی از مشخصات “USB 4” جدید استفاده می کند، که با دو درگاه “USB-C” عرضه می شود. این ها از یک صفحه نمایش خارجی پشتیبانی می کنند یا از طریق “DisplayPort over Thunderbolt3” با استفاده از “USB-C” یا “VGA”، “HDMI” و نمایشگر های “Thunderbolt 2” با یک آداپتور فعالیت می کنند.

بیشتر کاربران گوشی های تلفن همراه با دو درگاه “Thunderbolt USB-C” مانند طرح موجود مدل پایه مک بوک پرو اینتل 13 اینچی، به خصوص با مجموعه ای از آرایه های “Thunderbolt docks” که اکنون در دسترس هستند کار می کنند. ما ترجیح می دهیم درگاه هایی در سمت چپ یا راست دستگاه داشته باشیم، خصوصا این موضوع در مورد درگاهی که برای شارژ کردن دستگاه استفاده می شود، آن را انعطاف پذیر تر و راحت تر می کند.

افزودن اتصال و درگاه های اضافی “Thunderbolt” مانند آن چه در دسترس است، 4 درگاه در مک بوک ایر پرو 13 اینچی. همچنین به طراحی تراشه “M” جدیدی نیاز دارد که “serial controller” منطقی اضافی را به دستگاه الحاق می کند. بودجه سیلیکونی “M1” شامل معاملات مهندسی متنوعی می شود که تراشه ها را با هدف بهینه سازی به هم نزدیک می کند.

تصمیمات اپل آن چه را که می توان انجام داد محدود کرده، در عین حال کارایی عملکرد را به حداکثر رسانده.

یکی از مزایای ایجاد طراحی تراشه “M1” و سپس استفاده از آن در این سه مدل متفاوت محبوب مک، ایجاد صرفه اقتصادی در تولید یک تراشه است.

اولین تراشه “A 4” اپل در سال 2010 منجر به تولید تراشه ای شد که شرکت از آن در آیپد، سپس آیفون 4 و همچنین در “Apple TV” ارتقا یافته استفاده کرد. اپل می تواند به جای طراحی سه تراشه متفاوت و متقبل شدن هزینه اضافی طراحی و ساخت هر کدام به تولید انبوه یک قسمت با بازدهی بیشتر بپردازد. سپس از بهترین اجزا در دستگاه های گران قیمت استفاده کند و تراشه هایی که ایراد جزئی دارند را برای تولید “Apple TV” به کار ببرد، که فاقد اقدامات لازم بود.

“A 4” حتی شامل چند دوربین منطقی برای “iPhone 4” می شد که در آیپد یا “Apple TV” اصلی استفاده نشده بود. این انعطاف پذیری باعث ایجاد یک تراشه پیچیده تر شد، نسبت به زمانی که از چند قسمت سفارشی موازی که با هزینه های بالاتر طراحی شده بودند تشکیل می شد.

معماری حافظه یکپارچه

در رایانه های شخصی، گرافیک یکپارچه از نظر تاریخی به معنی عملکرد گرافیک پایه در مقایسه با گرافیک گسسته است. جایی که “GPU” در تراشه های مجزا از “CPU” ارائه می شود. به عنوان مثال، دستگاه های گران تر اپل ، “CPU” اینتل را با “GPU” کارآمد تر از “AMD” تطبیق داده اند.

به هر حال در گوشی های تلفن همراه، اپل از طراحی یکپارچه بهره گرفته که بهترین “CPU” تلفن همراه را با معماری برتر “GPU” ارائه می دهد. این پردازنده گرافیکی اپل بر مبنای نسل های اولیه منحصر به فرد خود ساخته شده که از “Tile-Based Deferres Rendering” استفاده می کند. (رویکردی که فقط به صورت کارآمد عناصری را که روی صفحه قابل مشاهده هستند را ارائه می دهد) .

همچنین این معماری “CPU” و “GPU” را با همان معماری حافظه جفت می کند، از بسیاری از عملیات کپی برداری مربوط به گرافیک هم جلوگیری می کند. با هوشمندانه کار کردن به جای سخت کار کردن، معماری یکپارچه اپل مفهوم این نوع گرافیک را تعریف می کند و با کارایی بالا در استفاده از حافظه و باتری، عملکرد بی نظیری را ارائه می دهد.

ازجمله این که به مک بوک پرو “M1” اجازه می دهد تا اجرای خیلی بهتر از آن چه شما با تنها 8 یا 16 گیگابایت حافظه انتظارش را دارید، ارائه دهد. (مزیتی که اپل مدت هاست در دستگاه های خود دارد) . مک بوک پرو مبتنی بر “M1” حتی می تواند بدون نیاز به حافظه اضافی فقط برای ویدئو، به راحتی صفحه نمایش “Pro Display XDR 6k” را با 8 گیگابایت رم اداره کند.

ویژگی های “T2” در “M1”: “Storage Controller” و “ISP”

تراشه “T2” که اپل اخیرا از آن در مک های اینتل استفاده کرده، قبلا بعضی از ویژگی های “Silicon” را از سیستم عامل “iOS” به مک آورده بود. “M1” این روند را ادامه داد اما بیشتر این قابلیت ها را دقیقا در همان تراشه “CPU” و “GPU” خود ادغام می کند. معماری مک های “M1” جدید آخرین نسخه از “Secure Enclave” اپل را ارائه می دهند که با آسیب پذیری های قبلی “T2” کار می کنند. همچنین “M1” آخرین نسخه از “Storage Controller” سفارشی با کارایی بالا را برای مدیریت ذخیره سازی “SSD” در بر می گیرند. همچنین از شتاب رمز نگاری برای رمز گذاری فضای ذخیره سازی با سرعت استفاده می کند تا در صورت سرقت دستگاه، از دسترسی به اطلاعات شما محافظت کند.

به یاد داشته باشید که شبیه محصول اینتل جایگزین می شود. این مک بوک پرو هیچ پیش بینی برای گسترش فضای ذخیره سازی “SSD” ندارد. این به آن معنی است که شما هنگام سفارش دستگاه، باید به اندازه مورد نیاز خود حافظه خریداری کنید. هم “iCloud” و هم سایر اشکال ذخیره سازی خارجی از شبکه محلی متصل به فضای ذخیره سازی “USB” و دیسک های “Thunderbolt” می توانند فشار مورد نیاز برای خرید  “SSD” بزرگ و گران قیمت را برای بسیاری از کاربران کاهش دهند.

همچنین “M1” دارای جدید ترین فناوری پردازشگر تصویر برای ارائه تصاویر بهتر از دوربین “FaceTime” است. به طور کاملا چشمگیری این مک بوک پرو پیشرفته هنوز از یک دوربین 720 پیکسل استفاده می کند که اکنون حدود یک دهه است که از نوت بوک های اپل بدون تغییر مانده. “ISP” جدید کمک می کند تا تصاویر و فیلم های واضح تری با استفاده از این سنسور بگیرید که بیشتر کاربران از آن برای بزرگنمایی و تماس های “FaceTime” استفاده می کنند. اما به نظر می رسد مانند مک بوک به سنسور دوربین بهتری نیاز دارند.