苹果的 M2 芯片如何在 M1 的基础上构建并制定更强大的路线图

M1 与 M2

M1 是一款很棒的芯片。本质上是 A14 芯片的”X”变体,它采用 iPhone 和 iPad 处理器,并将高性能 CPU 核心、GPU 核心和内存带宽加倍。 M1 芯片非常出色,对于平板电脑和轻薄笔记本电脑以及台式机来说同样令人惊叹,轻松超越具有类似功耗的任何竞争芯片,并为使用至少两倍能耗的处理器提供类似的性能。

现在一年半过去了,在推出了三个更强大的 M1 变体(M1 Pro、M1 Max 和 M1 Ultra)之后,是时候推出下一代产品了。 M2 在 WWDC 上发布,并首先出现在新款 MacBook Air 和 13 英寸 MacBook Pro 中,它本质上就是我们预测的片上系统:就像 M1 之于 A14,M2 之于 A15 一样。它由 200 亿个晶体管组成,比 M1 多 25%,虽然仍然采用 5nm 制造工艺制造,但它是新的增强型”第二代”5nm 工艺。

以下是 M2 相对于 M1 的最重要改进。

M2 与 M1:CPU

M2 的高性能 CPU 核心数量是 A15 的两倍,形成由四个高性能核心和四个高效核心组成的八核心设置。在这方面,它就像M1一样。

但是有一些架构改进。在性能核心上,共享二级缓存已从 12MB 增长到 16MB,并且时钟速度可以更高一些。效率核心具有与 M1 相同的缓存,但在架构上进行了其他改进(可能是更高的峰值时钟速度和更快的内存访问,如 A15)。

Apple 表示,这使 M2 的 CPU 总性能比 M1 高出 18%。这意味着 Geekbench 5 CPU 测试结果可能会在 8,800-9,000 左右。这基本上与 Ryzen 7 3800X 台式机 CPU 相当,功耗仅为 Ryzen 7 3800X 的 20% 左右或更少。

作为最新移动低功耗芯片的参考点,英特尔目前最好的超便携 CPU Core i7-1255U 的得分略低于 7,000,而功耗却是后者的两倍多。 Intel 和 AMD 肯定有更快的笔记本电脑处理器,但它们使用的功率要大得多,最好与 M2 Max 或 M2 Ultra 进行比较。

M2 与 M1 CPU 性能 Apple 声称整体 CPU 性能比 M1 高出 18%。

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M2 与 M1:GPU

A15 相对于之前的 A14 做出了有趣的改变。 GPU 核心数量从 4 个增加到 5 个,但第 5 个核心仅在 iPhone 13 Pro 和 Pro Max 中启用。 M2 的 GPU 核心数是 A15 的两倍(M1 是 A14 的两倍),因此最多可配备 10 个 GPU 核心。然而,入门级 MacBook Air 仅启用了 8 个 GPU 核心。

只要 GPU 核心数量增加 25%,GPU 性能最多就会提高 25%。但许多图形性能任务都受到内存带宽的限制,M2 在这方面做出了很大的改进。苹果表示,加上其他改进(可能是通过改进的制造工艺实现了更高的最大时钟速度),GPU 性能比 M1 提高了 35%,但功耗也有所增加。事实上,Apple 的图表突出显示了 35% 的性能增益,但显示了几乎相同数量的功率增益。然而,苹果声称 M2 芯片在相同功率水平下的性能比 M1 高 25%。

内核数量增加 25%,性能提高 25%。谁会想到呢?

M1 与 M2 GPU M2 GPU 的速度提高了 35%,但这是在消耗更多电量的情况下实现的。在相同功耗的情况下,速度提高了 25%。

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不过,这看起来像是一个非常节能的 GPU。苹果喜欢进行疯狂的比较,比如说在相同功率水平下它比英特尔酷睿 i7-1255U 快 2.3 倍。我们不禁注意到,苹果并没有将其芯片与 AMD 的超便携笔记本电脑芯片进行比较,后者在该方面通常优于英特尔的芯片。

从某种程度上来说,这并不重要。图形性能的改进总是受欢迎的,但 3D 图形性能是您只能与 Windows PC 进行比较的一个领域,因为它会影响 Adob​​e Premiere 等内容创建应用程序。比较不同架构的处理器总是令人怀疑的,而这对于试图概括”图形性能”(可能包括 GPU 计算、实时 3D 渲染等)来说更是如此。

可以说 M2 的 GPU 增大了 25%,并且速度也快得多,就像 A15 与 A14 相比一样。您在这里看到了一种模式,对吧?

M2 与 M1:内存

在内存子系统中,”M2 对应 A15 就像 M1 对应 A14″模式并不成立。 A14 和 A15 具有相同的主内存子系统规格:64 位宽 LPDDR4x 接口。 M1 将其加倍至 128 位宽,并坚持使用 LPDDR4x,达到 68.25GB/s 的峰值,M2 切换到 LPDDR5x,从而将内存带宽提高到 100GB/s。

请注意,M1 Pro 也切换到 LPDDR5x,具有 256 位内存接口,提供 200GB/s 的带宽。 M1 Max 将其增加了一倍,达到 512 位接口,达到 400GB/s。

因此,虽然 M2 的内存带宽比 M1 多 50%,但 M2 Pro 和 M2 Max 的内存带宽不一定比 M1 Pro/Max 多 50%。苹果需要制造更宽的内存总线才能做到这一点,这是可能的,但开始变得昂贵且复杂。

除了显着提升内存带宽外,M2 还配备高达 24GB 的 RAM。 M1仅提供8GB和16GB配置,这两种配置在M2上仍然可用。

虽然没有明确说明,但我们愿意打赌 M2 上的系统级缓存(芯片的各个方面都可以访问的片上缓存)也大了 50%。 Apple 将该缓存的大小从 A14 上的 16GB 增加到 A15 上的 32MB。 M1 具有 24MB SLC,并且可以合理地预期 M2 中的 SLC 容量会增加一倍,达到 48MB。直到 M2 MacBook 于 7 月上市并进行彻底测试后我们才能知道答案,但 SLC 缓存大小是一个大问题。它对一切都有帮助,因为 CPU、GPU、神经引擎、媒体编码器都可以访问它。

Apple M2 功能

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M2 与 M1:其他改进

当然,Apple 很快指出 M2 不仅仅是 CPU、GPU 和 RAM。它是一个完整的片上系统,包括重要的硬件加速块,用于 Apple 不断添加到 macOSiPadOS。神经引擎虽然仍然是 16 个核心,但每秒可执行高达 15.8 万亿次运算,比 M1 中神经引擎的 11 万亿次运算高出 40% 以上。这正如从A14(11万亿)到A15(15.8万亿)的跨越。

负责加速音频和视频编解码的媒体引擎也从 A14 中的引擎升级为 A15 中的新引擎。它支持高达 8K 分辨率的 H.264 和 HEVC 编码和解码,并包括 ProRes 视频加速支持。有趣的是,虽然 M1 没有这个版本的媒体引擎,但 M1 Pro 和 M1 Max 有。本质上,M1 配备了 A14 的媒体引擎,M1 Pro、Max 和 Ultra 以及 M2 配备了 A15 的媒体引擎(M1 Max 中有两个,M1 Ultra 中有四个) 。

A16 的媒体引擎很可能会再次升级(可能带有 AV1 硬件加速),而 M2 Pro、Max 和 Ultra 也将升级到该版本。

总而言之,M2 似乎是对 M1 的一次不错的升级,尽管不是革命性的。它采用了我们在 A15 中看到的所有架构改进,并将它们应用到轻薄笔记本电脑级芯片中,就像 M1 对 A14 所做的那样。考虑到后来的 M1 处理器(M1 Pro、Max 和 Ultra)为我们带来了 LPDDR5x 内存和更新的媒体引擎等进步,这并不是全面的胜利。

观察 Apple 向不可避免的 M2 Pro、M2 Max 和 M2 Ultra 的演变将会很有趣。我们怀疑它们可能是使用台积电更先进的 3nm 工艺技术制造的,并且可能会在今年晚些时候 iPhone 14 Pro 发布时在 A16 中发现一些改进——可能是改进的媒体引擎,也可能是新的神经引擎。 M2 是苹果第二代 Mac(和 iPad Pro)Apple Silicon 的良好开端,但这并不奇怪。