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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

▲隸屬Apple Silicon處理器系列成員的M1處理器
▲隸屬Apple Silicon處理器系列成員的M1處理器

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、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,意味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,意味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。

相關連結:▶︎

▶︎ 換上M1處理器的新款Mac目前不支援更大記憶體、外接顯示卡,但將改變傳統PC生態

▶︎ 發表會上沒說,換上Arm架構處理器的Mac機種仍有使用限制

▶︎ 蘋果率先讓新款MacBook Air、Mac Mini與13.3吋MacBook Pro換上M1處理器

▶︎ 首款用於Mac的Apple Silicon處理器將以M1為稱

《原文刊登於合作媒體mashdigi,聯合新聞網獲授權轉載。》

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