蘋果 M1 處理器碾壓 Intel Core I9-10910 處理器? 或許不該只看帳面數據

M1 處理器只是 Apple Silicon 處理器系列其中一員。
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 本文來自合作媒體 Mashdigi,INSIDE 授權轉載。

在近期 GeekBench 5 所紀錄數據顯示,M1 處理器在單核效能表現贏過 Intel 採 10 核心設計、運作時脈為 2.7GHz 的 Core i9-10910 處理器,而在多核效能表現則比採 12 核心設計的 Xeon E5-2697 處理器還高,同時也直接扳倒用於現有 16 吋 MacBook Pro 的 Core i9-9880HK 處理器,但事實上真是如此嗎?

帳面數據不一定反應真實使用體驗

姑且不論在 GeekBench 5 紀錄數據是否有刻意造假情況,畢竟目前尚未有正式測試數據公布。但要先釐清一個效能比較上的迷思,就是不能僅以單一數據結果反推整個效能表現,尤其在 M1 處理器運作模式與採用 x86 架構打造的 Intel 處理器運作模式,在指令集執行模式也會有不同差異,更何況在軟體相容設計應用部分也會有落差。

依照蘋果公布細節,以 Arm 架構打造的 M1 處理器具體細節,確定採用 160 億組電晶體,分別配置 4 組大核設計的效能 CPU,以及 4 組小核設計的節能 CPU,另外也比照 A 系列處理器整合 16 核心 NPU 設計,並且搭載 8 核心設計的 GPU,總計對應 2.6TFLOP 顯示效能,同時也能配合 NPU 加快人工智慧運算執行效率。

相較目前 Intel 最新筆電處理器,蘋果表示 M1 處理器約可在 10W 電力對應 2 倍效能提升表現,在相同效能表現則僅需約四分之一電力,每瓦效能更有 3 倍以上提升。而 M1 處理器的 GPU 在 10W 電力可帶來 2 倍以上顯示效能提升,同在相同效能表現也僅需花費約三分之一電力,意味相比現有 Intel 處理器設計,M1 處理器將能以更低電力達成相同效能,並且在相同電力運作下發揮更高效能。

同時,蘋果也清楚表示作為比較基準,是以搭載 M1 處理器的新款 MacBook Air,對比搭載運作時脈達 1.2GHz 與 4 核心設計 Intel Core i7 處理器的現有 MacBook Air 作比較,另外也包含搭載 16B 記憶體、同樣搭載 M1 處理器的新款 13.3 吋 MacBook Pro,與現有市售筆電產品作比較。

不過,蘋果並未對外公布 M1 處理器的運作時脈,但明確告知現階段記憶體最大僅能支援到 16GB,同時最多僅支援 2 組 Thunderbolt 4、USB 4.0 連接埠,雖然向下相容 Thunderbolt 3 功能,但在顯示輸出部分最多僅支援單組 6K 解析度螢幕顯示規格,但未支援降低顯示解析度對應 2 組螢幕連接輸出模式,代表在筆電產品本身螢幕,以及 Mac Mini 內建 HDMI 佔用輸出資源後,將無法對應第二組螢幕接輸出,亦即無法對應 eGPU 連接使用模式。

真的贏過 Core i9-10910 處理器嗎?

而由於 M1 處理器採 SoC 晶片設計,因此記憶體自然也就無法額外擴充,但從現有 Intel 處理器應用機種同樣是將記憶體模組焊接在主機板上,因此實際使用情況並沒有差異,只是在於 M1 處理器的設計可以讓主機板佔用空間更小,因此能放置更大電池,或是讓新款 Mac 機種更加輕薄。

至於回到效能碾壓 Core i9-10910 處理器的情況,實際上筆者比較傾向只是在數據上的「獲勝」,畢竟影響實際效能與使用體驗,並非只是帳面上的數據能反應結果。更何況用於比較的 Intel 處理器,實際上是對應筆電設計需求採用降頻、低電壓設計版本,因此在帳面上似乎是贏過 Intel 高階處理器產品,但真實反應效能與使用體驗可能會有落差。

不過,由於從先前 A 系列處理器設計繼承 NPU 元件應用,因此 M1 處理器有不少運算效能是透過 NPU 搭配 GPU 加速協同執行產生,加上處理器本身也與新版 macOS 11 Big Sur 有高度整合,因此也能發揮軟硬體整合效益,進而讓處理器執行效率能有更高發揮空間。

雖然 Intel 處理器後期也加入 DL Boost 設計,讓處理器能以人工智慧運算模式執行指令,但依然需要軟體有高度整合,因此即便是在 Windows 作業系統的應用程式,依然需要透過對應 DL Boost 的 API 資源才能發揮實質執行效益,更遑論是在 macOS 作業系統環境甚少會使用此項處理器功能設計的情況。

因此就實際情況來看,M1 處理器效能碾壓 Core i9-10910 處理器的情況,實際上應該是建立在贏過用於筆電的降頻、低電壓版本情況之上,同時運作時脈應該也是採較高頻設計,搭配 NPU 運作模式,因此在單核、多核運算效能能有更高表現。

難道蘋果誆人嗎?

實際上並不能說是蘋果誆人,畢竟蘋果本身也沒有直接拿 Intel Core i9 等級處理器直接作比較,而是以同樣以低電壓版本的 Core i7 等級處理器應用機種作比對。即便是先前用在 15.6 吋或 16 吋機種的 Core i9 等級處理器,實際上也是採用降頻、低電壓設計,如此才能用在輕薄機身內。

此次應用在新款 MacBook Air、Mac Mini 與新款 13.3 吋 MacBook Pro 的 M1 處理器,實際上還是先鎖定各個產品線的入門使用需求。除了 MacBook Air 未來僅保留搭載 M1 處理器版本,諸如 Mac Mini、13.3 吋 MacBook Pro 依然保留較高效能、對應更多連接埠功能的 Intel 處理器版本,顯示搭載 M1 處理器版本主要鎖定入門等級機種應用。

另外從此次推出三款機種,僅有新款 Mac Mini 與 13.3 吋 MacBook Pro 額外搭載主動散熱風扇,可以猜測是在用於新款 MacBook Air 的 M1 處理器設計基礎,透過升頻等方式提高運算效能,藉此讓新款 Mac Mini 與 13.3 吋 MacBook Pro 能有更高效能表現,並且符合不同產品使用效能定位。

M1 只是 Apple Silicon 處理器其中一個產品

從蘋果相關說法表示 M1 只是 Apple Silicon 處理器其中一個產品,代表未來還會有更多系列產品問世,加上筆者進一步與 Arm 方面確認,Arm 架構下的 Cortex-A 指令集在 v7A 版本後期,已經可以支援 40 位元記憶體定址空間(亦即 240 Byte 大小),而從 v8A 版本之後更可對應 64 位元記憶體定址空間(亦即 264 Byte 大小),意味 Apple Silicon 處理器日後確實可以對應更大記憶體使用容量,因此有可能會在未來針對 16 吋 MacBook Pro,或是效能需求更高的 iMac、Mac Pro 等機種提供更高處理器效能之餘,同時也能藉由更大記憶體容量處理更複雜運算內容。

以目前來看,考量散熱、電池容量等因素,使得 M1 處理器僅能在相對狹小的 SoC 晶片空間設計內讓 CPU、GPU、NPU 等元件,與記憶體佔用位置取得平衡,但在未來處理器產品設計,確實有可能針對需求進一步加大記憶體容量。

至於 Arm 架構處理器效能表現,實際上在近年內持續有大幅增長情況,尤其 Arm 本身更提出針對筆電等大尺寸裝置使用的 Cortex-A78C CPU 設計,而目前也有不少廠商已經藉由 Arm 架構打造伺服器等級處理器。

另外,從目前 Arm 架構處理器已經陸續進展至 5nm 製程,相較其他 x86 架構處理器仍停留在 7nm、10nm 製程階段,以相同尺寸可容納電晶體數量,以及相同電力可驅動執行效率來看,Arm 架構除了 PC、伺服器端的軟體相容性仍相對不足,包含在效能、功耗表現都已經超越 x86 架構。

而在蘋果計畫透過 Universal 2、Rosetta 2,以及 Catalyst 項目改善軟體相容,以及軟體可使用數量問題,或許將能解決過去微軟在 Windows on Arm 發展面臨難題,進而讓採用 Arm 架構設計的 Mac 機種能擴大普及,並且透過輕薄、長時間電力續航與高效能運作表現,藉此重寫 PC 市場長期由 x86 架構獨占局面。

責任編輯:MindyLi
核稿編輯:Mia

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