“天下大势，知久必合，知久必合”。 M1并不是苹果第一次更换处理器，2005年Mac系列由摩托罗拉、IBM的Power系列处理器更换为英特尔酷睿处理器。
在当时的WWDC上，乔布斯谈到了对Power处理器的失望。 性能不足、开发路线模糊、电力消耗巨大成为了更换门的契机。
如果你把时间线移到15年后的今天，你会发现历史总是惊人的相似。 如今的英特尔也深受性能、流程开发和功耗瓶颈的困扰，苹果推出应用于Mac系统的自研处理器并不意外。
我们习惯在电脑端说处理器，但请注意，M1是苹果首款Mac专用SoC芯片，关键词： SoC。 这正是M1最大的技术基础。 接下来，以此为起点，结合新Mac mini的实际测试，弄清楚M1的实际用户体验是否像坊间传言的那样“打i9、踢PC”。
单核性能非常好，非专业用户日常使用是OK的
正如我之前提到的，M1的推出，是因为X86架构处理器在可见的未来并没有苹果所期望的进步幅度，也与苹果所期待的发展方向相对立。 作为手持手机平板电脑的最强SoC，苹果已经建立了自己的封闭生态系统，因此Mac可以移植这个“熟悉的食谱”，掌握最高级别的供应链发言权。
但是，实现这个目标需要一个大前提，那就是性能必须足够高，至少在客户端实现无感的迁移。 M1怎么办呢？
首先是CPU单核性能的终极优化。 迄今为止，苹果的SoC一直走的是低频、核心数少、超宽带架构的IPC方案。 虽然M1也只是四大核心设计，但采用台湾积体电路制造的5纳米工艺封装了160亿个晶体管，四个大核心可以分配到非常充裕的晶体管资源，相对于X86竞争对手，M1具有明显的单核性能优势。
在Geekbench 5测试中，单核记录到了惊人的1732分。 相比之下，单核和频率最高可达5.1GHz的英特尔酷睿i7 10875 h只能跑1100点左右，即使着眼于台式机端最强的酷睿i9 10900 k，也最大接近1500点，与M1有很大的差距。
从程序优化的角度来说，调用的核心越少，工作效率就越高，因此单核的性能几乎决定了整体体验的下限。 可以说m-1在这方面确保了充分的性能空间。 另外，运行Geekbench 5 CPU测试时，CPU使用率为45~65%，平台峰值功耗也仅为28W，整机运行非常安静，主机机箱也几乎不发热。
换言之，即使性能单纯优于通用计算，M1也并不比与X86相同的功耗水平机型差，与英特尔第11代低电压机型相比，仍然占得先机，但与AMD 4000U系列相比也存在一定差距。
除此之外，大家最关心的可能是软件兼容性问题。 毕竟ARM和X86有体系结构的不同，’就算买了M1芯片的Mac，习惯的macOS APP是不是也不能用了？’
M1的特殊之处在于，要在ARM本机上运行APP，APP应用程序开发人员必须针对Universal进行升级，幸运的是，大多数国产APP (如QQ、aithy、WPS和剪辑)几乎都是最初的
但是，对于比较专业的APP应用程序，现阶段确实存在兼容性问题。 即使现在，Mac用户也习惯用浏览器下载，而不是用APP Store下载，所以很容易下载到不支持的版本(当然，很多第三方大型专业软件本来就不能通过APP Store )
因此，M1芯片的Mac系统更适合原本一直使用苹果系统第一方APP的用户。 Final Cut Pro对第一时间进行了母语调整，例如Adobe旗下的人气软件就不是很快了。 最快的Lightroom CC也将于12月，Photoshop将于2021年，Photoshop将于2021年。
macOS Big Sur包含Rosetta 2编译器，当运行支持的X86 Mac APP时，系统会提示您下载安装，但使用AVX/AVX2/AVX512指令集的软件是核心
此外，虚拟化X86的软件和内核模块也无法翻译，限制很明显。 而WWDC 2020直播演示的PD虚拟化Debian 10并不是大家想象中的X86版本，而是草莓派的Linux版……
综上所述，对于需要在虚拟机环境中开发和使用第三方大型设计软件的用户来说，在短时间内获得M1芯片型号是非常小心的。
大量专用芯片确保高性能和低功耗
再回到硬件功能，作为以SoC形式出现的计算机处理器，M1相对于传统X86 CPU的优势何在？ 首先，我们来看看传统的CPU是如何处理数据的。 现代的CPU支持数百条指令，但仅仅处理一个寄存器的数据就需要在流水线上完全跑一次。 但是，即使是短的流水线ARM体系结构，也需要经历10级以上的级别，而X86需要经历20级左右的级别，从而导致低能效。 大多数现代的CPU都是将一般的指令集合，一次一条指令就可以实现多条指令的并行，一条指令可以同时处理多条数据实现一条指令的多数据流，但AVX512的带宽仍然太窄，长流水线的影响
既然CPU的通用计算能力如此有限，那么M1的方案方向很明确，就用专用计算方案吧。 于是在M1的官方结构图中，可以看到很多专用芯片：图像处理、视频编解码、语音处理、加密解密、神经网络……
因此，这实际上是与手机/平板电脑芯片相同的通道数，通过在不经过CPU流水线的专用芯片上最大化耗电量比，实现了效率和低耗电量的并存。
那么，你是说专用芯片的性能到底这么厉害吗？
经常使用Premiere和After Effect等视频剪辑/特效软件的话，由于高分辨率素材的再生而给人留下深刻的印象，即使电脑的构成价格超过万也无法避免，为了提高的生产性，会降低预览分辨率。
但这意味着无法直观地看到色彩、细节、动态范围等重要数据，如果遇到H.265编码或HDR内容，那可以说是视频工作者的噩梦一点也不过分。
搭配专用芯片的m-1怎么样？
在Final Cut Pro 10.5中，调用几段8K分辨率素材制作视频项目，进行“高质量”的实时播放。 即使拖动时间轴，预览画面和时间轴指针也会立即响应，调整颜色、饱和度、曝光数据进行小剪裁后也可以同样进行墨盒预览，不需要单独渲染。 这在传统的X86处理器模型中很难实现。
此外，编辑用iPhone 12 Pro Max拍摄的4K分辨率60帧的Rec 2020色域H.265编码HDR视频时，M1芯片上的Mac mini也可以完全流畅地播放和剪辑，平台的功耗控制在15W以内
我们将此视频放在酷睿i7 10875 h处理器、32GB内存和RTX 2070专用的Windows 10笔记本电脑上，并使用Premiere Pro 2020进行编辑。 打开硬件加速时也同样会发生卡顿。 此外，平台功耗超过80W，内存几乎已满，可见在支持的APP中专用芯片功能明显。
同样的结论也适用于机器学习、数据加密、音频编码等包含其他专用芯片加速的项目。 例如，在djay Pro AI音频剪辑软件中，M1能够准确识别歌曲中的节奏、鼓和人声，并支持单独的分离和重新混合。 与Windows平台的音频后期软件相比精度更高，采用滑块方式进行控制也更直观。
当然，如果有支持的APP，则也有不支持的APP。 对于使用Rosetta 2编译并运行的第三方X86设计软件，由于没有用于硬件优化的专用芯片，工作效率降幅明显。
以Blender为例，使用最新的稳定版2.90.1进行了云雾效果的渲染。 由于无法打开CUDA、OpenCL和OptiX等硬件加速，即使在接近满负载(平台功耗达到30W左右，CPU使用率超过100%，GPU使用率超过60% )的情况下，渲染效率也很高
在Windows 10比较平台上，相同设置的渲染效率大幅提高。 这是一个问题，当面对未进行专用芯片优化且未在Universal中本机实现的第三方高负载APP时，M1的性能会受到限制。
打破性能束缚的片上存储器设计
内存性能可以简单分为带宽和延迟两个维度，如果马力全开，一个3GHz四核CPU执行两个256bit单指令多数据流FMA指令时，数据带宽需求约为2304GB/s，双
当然，在实际的APP应用中，除了特殊的测试程序外，无法全速吞噬FMA指令集，但这一差距仍然非常大，需要填补。
因此，现代CPU一般在核心上放入大容量缓存来解决这个问题，l3缓存的带宽是内存的7~8倍，延迟为1/5，明显效率高。 但是，缓存占用了大量的核心晶体管资源，不能无限制地增长。
但是，M1展示的解决方案进一步减少了延迟，通过以SoC形式将两个LPDDR4X DRAM直接安装在M1板上，至少与传统的插槽和主板焊接相比，布线距离非常短，从而降低了功耗。
根据已有资料，与板载方式相比，传输功耗的降低幅度可达到20倍，如果将来能够结合HBM2存储粒子，在双通道的情况下，能够实现512GB/s的带宽，是DDR4-3200的10倍。
然而，封装存储器意味着完全放弃了可扩展性，容量上限也显著降低，形成了天生的用户基数上限。 采用M1芯片的三个Mac产品的最大内存容量仅为16GB。 macOS无法像iOS那样通过扼杀进程来缓解内存压力，并行化是电脑操作的自然属性，因此至少在M1阶段，注定只能在主流定位的产品中找到存在感。
但是从商业的角度来说，这个切入点反而更合适。 主流即表示高出货量，这是生态形成和用户习惯培养的基本，因为M1必须奠定这个基础，ARM在Mac端不能走得更远。
我们为什么选择了Mac mini的测试？
在M1芯片的3种机型中，可能关注的是新型的MacBook Air和MacBook Pro，但发现CPU的性能与散热呈正相关。 相对于以轻薄为主要设计方向的笔记本电脑，Mac mini体积较小，机身并不比机顶盒大，但“瘦死骆驼比马大”，厚度依然有36mm，是Mac mini
事实上，在我们的测试中，运行需要编译编译器的X86高负载APP应用并没有明显的噪音，机身发热也几乎可以忽略不计，因此Mac mini是三款M1芯片机型中性能释放最稳定的。
此外，Mac mini是一款无需负担屏幕和鼠标成本的迷你台式机，可以最大限度地减少用户预算，并利用现有或首选的外围硬件推动工作。 视频输出可以通过HDMI2.0和1个带宽达到40Gbps的雷霆/USB4实现双显示器。
此外，它还有一个中断/USB4接口，提供2个USB-A、千兆有线和3.5毫米音频输出，并支持WiFi6无线协议，因此许多用户都在考虑更改Mac平台
当然，如果是重度外围设备用户，接口的数量相对紧张。
采用基于ARM的计算机处理器程序意味着完全贯穿了iOS和iPadOS的生态，最终两者在各自的领域基本稳定地坐在椅子上。
M1的出现开启了苹果电脑、手机、平板电脑生态系统大统一的开始。 未来的动向是，APP方面要发展具有广泛的三方兼用基础、高层分别特殊化的APP作为扩张分区。 这就是苹果为M1的市场目的，为什么说M1是强化版A12Z，其实我确实有理由。
统一手机、平板电脑、电脑处理器的另一大优点是可以有效利用规模效应降低成本，即使是第一代产品M1，也通过iPhone和iPad的庞大体积获得了低成本效果。
与采用酷睿i5处理器的版本相比，同样的8GB内存、512GB SSD的配置下，M1版本的Mac mini便宜了1500元，但在基本的日常使用中几乎没有差别，专用芯片之所以能够在苹果APP上出现强大的bug 香！
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