آریا جوان -

اپل در رویداد به‌یادماندنی نوامبر 2020 از تراشه‌ای پرده برداشت که نه فقط مک، بلکه تاریخچه‌ی دنیای کامپیوترهای شخصی را به دو بخش قبل و بعد از خود تقسیم می‌کند. M1، نقطه‌ی شروع نقشه‌ی راه اپل در مسیر گذار از اینتل به دنیای آرم است؛ تراشه‌ای که به مک مینی، مک‌بوک ایر و مک‌بوک پرو 13 اینچی، آیمک و آیپد پرو 2021 قدرت می‌بخشد و تجربه‌ی کم‌نقصی را در عموم کاربری‌ها فراهم می‌آورد. پیش‌تر در بررسی مک بوک پرو M1 گفتیم که M1 با 50 درصد مصرف انرژی کمتر نسبت به بهترین تراشه‌های کم‌مصرف X86، می‌تواند پابه‌پای آن‌ها بیاید و حتی در پاره‌ای از موارد آن‌ها را پشت سر بگذارد؛ اما این تراشه با تمام بهینگی‌اش نمی‌توانست نیاز کاربران حرفه‌ای را پاسخ دهد؛ بنابراین از مدت‌ها پیش منتظر رونمایی نسخه‌های جدیدتر این تراشه بودیم تا راهکار اپل برای ارتقاء قدرت پردازشی CPU و GPU را شاهد باشیم.

مشخصات فنی تراشه‌‌‌های خانواده‌ی M1 اپل
پارامترها/تراشه	Apple M1	Apple M1 Pro	Apple M1 Max
فرایند ساخت	5 نانومتری N5 TSMC	5 نانومتری TSMC	5 نانومتری TSMC
CPU	4 هسته‌ی Firestorm با فرکانس بیشینه‌ی 3٫2 گیگاهرتز 4 هسته‌ی Icestorm با فرکانس بیشینه‌ی 2٫0 گیگاهرتز	6 یا 8 هسته‌ی پرقدرت 2 هسته‌ی کم‌مصرف	8 هسته‌ی پرقدرت 2 هسته‌ی کم‌مصرف
حافظه‌ی کش	12 مگابایت کش اشتراکی L2 و 320 کیلوبایت کش L1 برای هریک از هسته‌های Firestorm 4 مگابایت کش اشتراکی L2 و 192 کیلوبایت کش L1 برای هریک از هسته‌های Icestorm 12 مگابایت کش سیستمی برای کل تراشه	24 مگابایت کش اشتراکی L2 و 320 کیلوبایت کش L1 برای هریک از هسته‌های پرقدرت 4 مگابایت کش اشتراکی L2 و 192 کیلوبایت کش L1 برای هریک از هسته‌های کم‌مصرف 32 مگابایت کش سیستمی برای کل تراشه	24 مگابایت کش اشتراکی L2 و 320 کیلوبایت کش L1 برای هریک از هسته‌های پرقدرت 4 مگابایت کش اشتراکی L2 و 192 کیلوبایت کش L1 برای هریک از هسته‌های کم‌مصرف 32 مگابایت کش سیستمی برای کل تراشه
باس حافظه	128 بیت	256 بیت	512 بیت
DRAM	8 یا 16 گیگابایت رم LPDDR4x-4266	16 یا 32 گیگابایت رم 6400-LPDDR5	64 گیگابایت رم 6400-LPDDR5
پهنای باند حافظه	بالغ‌بر 68٫2 گیگابایت‌برثانیه	200 گیگابایت‌برثانیه	400 گیگابایت‌برثانیه
GPU	7 یا 8 هسته‌ی پردازش گرافیکی بالغ‌بر 1024 واحد محاسبات منطقی 64 واحد مدیریت بافت 32 واحد رندر خروجی	14 یا 16 هسته‌ی پردازش گرافیکی بالغ‌بر 2048 واحد محاسبات منطقی 128 واحد مدیریت بافت 64 واحد رندر خروجی	24 یا 32 هسته‌ی پردازشی بالغ‌بر 4096 واحد محاسبات منطقی 256 واحد مدیریت بافت 128 واحد رندر خروجی
توان محاسباتی FP32 گرافیک	2٫6 ترافلاپس	5٫2 ترافلاپس	10٫4 ترافلاپس

انتظارها با رویداد Unleashed تاریخ 26 مهر (18 اکتبر 2021) پایان یافت و اپل دو تراشه‌ی M1 Pro و M1 Max را با ابعادی بزرگ‌تر و قدرت پردازشی به‌مراتب بیشتر از M1 رونمایی کرد؛ تراشه‌هایی که قلب تپنده‌ی لپ‌تاپ‌های بازطراحی‌شده‌ی مک‌بوک پرو 14 و مک‌بوک پرو 16 اینچی هستند. در ادامه با زومیت همراه باشید تا نگاه عمیقی به تراشه‌های M1 Pro و M1 Max داشته باشیم و تفاوت‌‌های دو تراشه را درمقایسه‌با M1 متوجه شویم. اپل تراشه‌‌های خانواده‌ی M1 را سیستم-روی-یک-چیپ (SoC) معرفی می‌کند؛ زیرا افزون‌بر پردازنده‌های آشنای CPU و GPU، ماژول‌هایی همچون موتور پردازش عصبی، پردازنده‌ی سیگنال تصویر (ISP) و کنترلر تاندربولت/USB 4 را نیز در بطن خود دارد. از سوی دیگر ماژول DRAM نیز به‌همراه تراشه‌ داخل یک پکیج قرار گرفته است و در دسترس تمام پردازنده‌های داخل تراشه از جمله گرافیک قرار دارد. متأسفانه نه M1 و نه برادران قدرتمندترش، در بطن خود از مودم 5G برای برقراری اتصال دیتا بهره نمی‌برند. تعداد ترانزیستورها و ابعاد M1 و M1 Pro و M1 Max
M1 نخستین تراشه‌ی 5 نانومتری در دنیای کامپیوترهای شخصی به‌حساب می‌آید و روی سطح 120٫4 میلی‌متر مربعی‌اش از 16 میلیارد ترانزیستور میزبانی می‌کند؛ اما اپل در تراشه‌های M1 پرو و M1 مکس پا را بسیار فراتر گذاشته است؛ این تراشه‌ها به‌ترتیب 245٫92 و 432٫35 میلی‌متر مربع هستند و روی چنین سطح وسیعی، میزبان 33٫7 و 57 میلیارد ترانزیستور هستند، بدین‌ترتیب تراشه‌های M1 Pro و M1 Max به‌ترتیب افزایشی 110 و 256 درصدی نسبت در تعداد ترانزیستورها نسبت به M1 تجربه می‌کنند. در تصویر زیر از وب‌سایت آنانندتک ، تصویر واقعی تراشه‌های اپل را می‌بینید.

تراشه‌ی M1 ترکیب 4 هسته‌ی قدرتمند Firestorm با فرکانس 3٫2 گیگاهرتز و 4 هسته‌ی کم‌مصرف Icestorm با فرکانس 2٫06 گیگاهرتز را به‌عنوان CPU به‌کار می‌گیرد. هسته‌های Firestorm و Icestorm به‌ترتیب به 12 و 4 مگابایت کش اشتراکی L2 دسترسی دارند. در تراشه‌ی M1 از کش L3 خبری نیست؛ اما مجموعه‌ی ماژول‌ها به حدود 12 مگابایت کش سطح سیستم نیز دسترسی دارند.

اپل تراشه‌ی M1 Pro را در دو مدل با 6 یا 8 هسته‌ی پرقدرت با «واحدهای محاسباتی فوق‌عریض» و 2 هسته‌ی کم‌مصرف با «واحدهای محاسباتی عریض» در لپ‌تاپ مک‌بوک پرو 14 اینچی به‌کار می‌گیرد. هنوز مشخص نیست که این هسته‌ها به‌لحاظ معماری و فرکانس کاری با هسته‌های Firestorm و Icestorm به‌کاررفته در M1 یکسان باشند یا خیر.

متأسفانه در حال حاضر اطلاعاتی درباره‌ی وضعیت کش اشتراکی سطح سیستم در تراشه‌های جدید در دسترس نیست؛ اما با مقایسه‌ی تصویر رسمی اپل از ساختار تراشه‌‌های M1 و M1 Pro و M1 Max، می‌توان حدس زد که احتمالا کش اشتراکی سطح سیستم در تراشه‌های قدرتمند این شرکت با افزایشی 100 درصدی از 12 به 24 مگابایت رسیده باشد.

از ویژگی‌های مثبت/منفی تراشه‌های جدید اپل می‌توان به قرارگیری ماژول‌های پردازشی و DRAM در یک بلوک اشاره کرد. قرارگیری DRAM در مجاورت پردازنده‌ها از اتلاف انرژی می‌کاهد و بر ارتقای عملکرد تأثیر به‌سزایی دارد؛ اما از سوی دیگر، امکان ارتقای رم در آینده یا شانس تعمیر را از کاربر می‌گیرد.

اپل تراشه‌ی M1 Pro را با رم‌های 16 یا 32 گیگابایتی در دستگاه‌های خود به‌کار می‌گیرد که در قالب دو ماژول 8 یا 16 گیگابایتی LPDDR5، هرکدام با باس حافظه‌ی 128 بیتی روی بلوک M1 سوار شده‌اند؛ بنابراین کل تراشه در مجموع به حافظه‌ای با باس فوق‌العاده‌ی 256 بیتی دسترسی دارد. اپل پهنای باند حافظه‌ی M1 Pro را 200 گیگابایت‌برثانیه معرفی می‌کند. مشخص نیست که اپل ماژول رم را با چه نسخه‌ای استفاده می‌کند؛ اما LPDDR5-6400 با باس 256 بیتی به پهنای باند 204٫8 گیگابایت‌برثانیه دست می‌یابد. پهنای باند 400 گیگابایت‌برثانیه‌ای M1 Max؛ بی‌رقیب بین پردازنده‌ها و هم‌سطح پلی‌استیشن 5
در سوی دیگر میدان، تراشه‌ی M1 Max از رم 64 گیگابایتی استفاده می‌کند که در قالب چهار ماژول 16 گیگابایتی و 128 بیتی LPDDR5 روی بلوک M1 Max قرار دارند؛ بدین‌ترتیب کل تراشه در مجموع به حافظه‌ای با باس 512 بیت و پهنای باند تحسین‌برانگیز 400 گیگابایت‌برثانیه به‌گفته‌ی اپل، دسترسی دارد. توجه داشته باشید که چنانچه ماژول‌های رم M1 Max از نوع LPDDR5-6400 باشند، پهنای باند حافظه کمی بیشتر از ادعای اپل و برابر با 409٫6 گیگابایت‌برثانیه خواهد بود.

اپل می‌گوید M1 از سریع‌ترین گرافیک یکپارچه‌ی دنیا بهره می‌برد؛ ماژولی که بخش زیادی از سطح تراشه‌ را در اختیار خود دارد. پردازنده‌ی گرافیکی M1 از 7 یا 8 هسته‌ی گرافیکی با توان محاسباتی 2٫6 ترافلاپس (2٫6 تریلیون عملیات‌برثانیه روی اعدادی با ممیز شناور FP32) بهره می‌برد و به‌گفته‌ی اپل از پسِ پردازش هم‌زمان 24576 ترد، رندر 41 میلیارد پیکسل‌برثانیه و 82 میلیارد بافت‌برثانیه برمی‌آید، این اعداد پردازنده‌ی گرافیکی M1 را فراتر از GTX 1650 Max-Q با توان طراحی حرارتی 30 وات قرار می‌دهند. M1 توانمندترین گرافیک یکپارچه بین پردازنده‌های اولترابوکی را دارد
بررسی‌ها نشان می‌دهد که پردازنده‌ی گرافیکی یکپارچه‌ی M1 در مجموع از 1024 واحد محاسبات منطقی (ALU)، بالغ‌بر 64 واحد مدیریت بافت‌های گرافیکی (TMU) و 32 پایپ‌لاین رندر خروجی گرافیکی (ROP) بهره می‌برد و فرکانس بیشینه‌ی آن به 1275 مگاهرتز می‌رسد. این پردازنده‌ی گرافیکی از ماژول رم DDR4-4266 یکپارچه با تراشه‌ی M1 به‌عنوان حافظه‌ی گرافیکی استفاده می‌کند. اپل در مورد توان مصرفی پردازنده‌ی گرافیکی تراشه‌‌ی M1 صحبت چندانی نمی‌کند؛ اما می‌گوید GPU به‌کاررفته در این تراشه می‌تواند به عملکرد «جدیدترین GPU یکپارچه‌ی دنیای PC» با مصرف یک‌سوم توان موردنیاز آن‌ها دست یابد.

مهندسان کوپرتینو در تراشه‌ی M1 Max پا را فراتر گذاشته‌اند؛ این تراشه از 32 هسته بهره می‌برد و با بهره‌گیری از 4096 واحد محاسباتی، قدرت محاسباتی 10٫4 ترافلاپس را روی اعدادی با ممیز شناور FP32 ارائه می‌دهد. به‌گفته‌ی اپل، گرافیک به‌کاررفته در M1 مکس از پسِ پردازش 98304 ترد، رندر 164 میلیارد پیکسل‌برثانیه یا 327 میلیارد بافت‌برثانیه برمی‌آید. این GPU به 32 مگابایت کش سیستمی و حافظه‌ی DRAM بسیار پرسرعت‌ترِ 400 گیگابایت‌برثانیه‌ای تراشه‌ی M1 Max دسترسی دارد.

در بحث مقایسه‌ی عملکرد GPU بین تراشه‌های اپل و گرافیک‌های انویدیا باید توجه داشته باشید که این شرکت تراشه‌های RTX 3000 را در نوع 28 نسخه‌ی متفاوت برای دستگاه‌های قابل‌حمل معرفی کرده است؛ به‌عنوان مثال ضعیف‌ترین RTX 3080 برای دستگاه‌های لپ‌تاپ با توان مصرفی حدود 80 وات، حتی از برخی نسخه‌های RTX 3060 نیز عملکرد ضعیف‌تری ارائه می‌دهد؛ بنابراین شاید در نهایت عملکرد گرافیک 32 هسته‌ای M1 Max با برخی از نسخه‌های RTX 3060 نیز برابری کند.

هر سه تراشه‌ی M1 و M1 Pro و M1 Max از موتور پردازش عصبی (NPU) یکسان با 16 هسته قدرت می‌گیرند و قابلیت اجرای 11 تریلیون عملیات مبتنی‌بر یادگیری ماشین را در ثانیه دارند. از سوی دیگر ماژول Secure Enclave برای نگه‌داری اطلاعات حساس نظیر اثر انگشت، پردازنده‌ی سیگنال تصویر (ISP) برای ارتقاء ویدئوها و عکس‌های ثبت‌شده با وب‌کم و کنترلر Thunderbolt/USB 4 برای پشتیبانی از پهنای باند 40 گیگابیت‌برثانیه نیز در دل هر سه تراشه‌ی اپل وجود دارد. درحالی‌که تراشه‌ی M1 قابلیت اتصال یک مانیتور اکسترنال 6K با نرخ نوسازی 60 هرتز را دارد، تراشه‌ی M1 Pro امکان اتصال 2 مانیتور 6K و تراشه‌ی M1 Max امکان اتصال 4 مانیتور 6K را دراختیار کاربر می‌گذارد. مهندسان اپل در کنار پردازنده و گرافیک، موتور پردازش ویدئو را نیز در تراشه‌های M1 پرو و M1 مکس ارتقا داده‌اند. تراشه‌های جدید اکنون در کنار شتاب‌دهنده‌ی کدک‌های H.264 و HEVC، موتور دی‌کد و انکد اختصاصی ProRes و ProRes RAW را نیز برای استریم هم‌زمان چندین ویدئوی ProRes با وضوح 4K و 8K در بطن خود دارند؛ کدک‌هایی که بسیار موردتوجه تولیدکنندگان حرفه‌ای محتوا هستند. اپل می‌گوید M1 Max از دو موتور پردازش ویدئو و دو شتاب‌دهنده‌ی ProRes بهره می‌برد. نظر شما درباره‌ی تراشه‌های دسکتاپ اپل چیست؟ آیا این تراشه‌ها را به‌اندازه‌ای کارآمد می‌دانید که در نهایت باعث ایجاد تحول در سهم بازار سیستم‌‌های عامل دسکتاپ داشته باشد؟ آیا اینتل و AMD یا حتی کوالکام از عملکرد اپل در این حوزه متضرر خواهند شد؟
بیشتر بخوانید:
اپل مک‌بوک پرو 14 و 16 اینچی 2021 را چگونه توصیف می‌کند؟
نسل سوم آیفون SE احتمالا آخرین گوشی هوشمند اپل با نمایشگر LCD خواهد بود
گوگل تجربه تماس با تلفن‌های گویا را بهبود می‌بخشد
احتمال انتشار سرویس اپل موزیک برای پلی استیشن 5 قوت گرفت