苹果 M1 评测出炉:功耗和速度完胜 x86 竞争对手

雷锋网 2020/11/19 10:51:43 责编:远洋

Apple M1 作为由 ARM 驱动的芯片,引起了许多关注,尤其是对于众多果粉而言更是一件兴奋的事情。因此,我们对这些设备及其生态做了一些比较传统典型的评估,仔细研究新 M1 的性能,同传统的 x86 进行对比。

M1 的 CPU 是 5nm  8 个大小核设计,具有 4 个性能内核和 4 个效率内核。其中,以用户为中心的需要低延迟的前台任务将在性能核心上运行,对延迟要求较低的后台任务在四个效率内核上运行。

除了 8 个 CPU 内核,Mac Mini 中的 M1 还具有 8 个 GPU 内核,总共 128 个执行单元,尽管在新架构上获得关于 “苹果 VS 非苹果”的准确基准测试非常困难,但是我很有信心地说,这确实是世界领先的设计。可能在现有的 CPU 中有比 M1 更快的 CPU,但如果在功耗不变的情况下,并没有可以与其进行竞争的电脑和服务器 CPU。同样的,或许可以使用高端 Nvidia 或 Radeon 台式机卡击败 M1 的 GPU,但二者会在功耗、物理尺寸和热量方面存在巨大差异。

ARM 架构的扩张

与传统的 Windows、Linux 和 macOS 的架构基础 64 位 X86 相比,ARM 架构通常会有电源效率优势,这种能效优势使得 ARM 很早就赢得了在手机和平板电脑等移动设备领域的压倒性胜利,其毫瓦级别的能耗使其在之后开始侵占数据中心领域,即使单个 ARM 处理器的性能通常不及他们的 x86 同类产品,但它们在完成相同工作量时,所需的功耗和散热更低。

台式机和传统笔记本电脑是 64 位 x86 架构的最后堡垒,在这些设备中,性能以及运行经典的操作系统和软件堆栈能力是最重要的评估标准。近些年,基于 ARM 架构的台式机逐渐多了起来,尽管它们往往运行速度慢且大多数处在低端市场,例如 Pinebook Pro 设备等。

不过,苹果的新型 M1 SoC 绝对不属于低端市场的产品之一,M1 从一开始就被设计为功能强大且相对于传统 PC 架构而言具有竞争力的产品。

M1 具体表现如何?

Geekbench 5.3.0

我们试图将 M1 与其基于 x86 架构的竞品进行直接的性能比较。在我们的设备测评中,通常非常依赖通用的综合基准测试套件,该套件可以针对平台进行各种测试,最终生成一个直观的分数。但遗憾的是,并非所有基准测试的套件都能在 macOS 上运行,很少有套件能够在 Apple silicon 上运行,而且几乎没有能够在 Apple Silicon 的 macOS 11 上运行的套件。

不过,Geekbench 5.3.0 是个例外,其全新版本已经能在 Apple Silicon macOS 本地运行。。

在 Geekbench 的测试中,无论是单线程 CPU 还是多线程 CPU,M1 都以最高的分数击败了竞争对手。而在 OpenCL GPU 测试中,M1 依然以 19482 分的成绩击败了 i7-1185G7 和 Ryzen 7 4700U。

Cinebench R23

Cinebench 的最新版 R23 提供了对 ARM 版本 macOS 的支持,它通常比 Geekbench 更受欢迎,尽管有人批评其使用 Maxon 图形渲染软件面向范围过于狭窄,但我们认为它既能分辨 CPU 之间的差距,有比 Geekbench 更加接近现实世界的期望和 Passmark 通用基准。

在用 Cinebench 测试中,苹果 M1 以 7804 分的成绩轻松击败了 4 核 8 线程 i7-1185G7 和 8 核 8 线程 Ryzen 7 4700U,而 8 核 8 线程 Ryzen 9 5950X 的分数达到了 11850,远超 M1,不过值得注意的是,M1 的八个内核中只有四个是 Firestorm 的高性能版本,5950X 的功耗(TDP)则是 Mac Mini 整个系统功耗的三倍以上。

在接下来的单线程测试中,M1 以 1520 分的成绩几乎与 Intel 的 i7-1185G7 持平,Ryzen 9 5950X 则以 1625 分的成绩超过 M1。如果将世界领先的单线程 x86 CPU Ryzen 9 5950X 和 M1 都限制为在 4 个线程,再次运行 Cinebench R23,5950X 与 M1 的 4 个高性能内核同时运行,M1 性能提升 8.3%。

游戏与浏览器测试

浏览器的基准测试是一项可以在不同架构之间进行良好转换的测试,因为它可以衡量相对真实的任务,例如复杂的操作在 Web 浏览器中呈现出的效果。尽管像 Jetstream 2.0 和 Speedometer 之类的基准测试仍然具有综合性,但它们可以模拟每个用户所期望工作的世界操作,完成一些细节性任务。

通过测试浏览器,M1 驱动的 Mac Mini 表现出色,当在 Apple Silicon 上使用 Safari 时,比用 Ryzen 4700U 驱动的 Acer Swift 3 和用 Rosetta 运行 x86 Google Chrome 时分数都要高。不过可能这些测试结果无法与实际的浏览体验进行直接比较,它们都是运行速度非常快的设备,在 Web 和其他地方都会比较流畅,而 Mini 及其 M1 ARM 体系结构也并不慢。

Mac Mini 的 M1 处理器与最新的 iPad 和 iPhone 中的 A12 Z 和 A14 Bionic 共享 ARM 架构,而苹果在其 App Store 中为这些设备提供了共同的测试应用程序 3D mark 的 Slingshot Extreme 移动游戏测试套件。可以从图表中看出,M1 表现最优秀,如果想要在 Mac Mini 上玩手机游戏,那么只要该应用能适配电脑,就会得到一流的体验。

功耗

测试 Ryzen7 4700u 和 Mac Mini 功耗的方法不太相同。

对于 Mac Mini 而言,测试整个系统的功耗很简单,将其插入 Kill-A-Watt 仪表,然后观察显示屏。测试由 Ryzen 7 4700u 驱动的 Acer Swift 3 时,测试了空闲状态以及运行 pigz -p1、pigz -p4 和 pigz -p8 的状态,使用 Linux 实用程序 powertop,同时重复运行每个工作负载,直到电池放电稳定到不超过 0.1w 波动。

需要注意的是,这种比较并不是特别公平,Acer Swift 3 必须为显示器供电,而 Mac Mini 则使用分立显示屏,不过结果依然很明显,由 M1 驱动的 Mac Mini 所消耗的电量依然比 Swift 少。

ARM 与 x86 之间的竞赛升级

尽管尝试在少数通用的平台上对全新的体系结构进行基准测试具有一定的局限性,但是很明显,M1 确实将高性能与高效率结合在了一起,这里测试的 Mac Mini,其功耗和散热特性不受限制时,M1 的性能超过一些高性能移动 CPU。

不过,M1 也并非十分强大,如果竞争对手将更多的核心和线程带入到大规模的并行竞争中,那么 M1 可能会被击败,不过竞争对手只能在功率和热差异严重的情况下这样做,可能在制造成本上也存在巨大差异。

除了对大规模并行的工作负载感到困惑之外,苹果公司显然已经打破了高性能 ARM 台式机和笔记本电脑设计的局限,即可以构建一个即使是在高性能水平之下也能与 x86 竞争的 ARM 系统。

需要指出的是,这只是苹果公司第一代 ARM 笔记本电脑,还会有很大的增长空间,新 Mac Pro 的后续设计可能具有 8 个性能核心,而不是 4 个。

另外,M1 是基于台积电 5nm 工艺制造的,该工艺比目前 AMD 和 Intel 使用的工艺更小,Intel 即将推出的 Rocket Lake 台式机 CPU 预计将在 14nm 上运行,而 AMD 的 5nm Zen 4 架构应在 2021 年上市。

文章编译自 https://arstechnica.com/gadgets/2020/11/hands-on-with-the-apple-m1-a-seriously-fast-x86-competitor/

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关键词:M1

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