عملكرد تحسين‌برانگيز پردازنده M1 اپل در بنچمارك‌هاي رسمي
پردازنده‌ي M1 استفاده‌شده در كامپيوتر‌هاي جديد مك، قابليت آن را دارد كه به‌عنوان يك نيروگاه قدرتمند ظاهر شود و عملكرد پردازشي آن‌ها را يك سطح بالا ببرد و در عين حال، مصرف انرژي كامپيوتر‌هاي مك را به پايين‌ترين حد ممكن برساند.
اپل در رويداد One More Thing از كامپيوتر‌هاي مك مبتني بر پردازنده‌ي اختصاصي M1 رونمايي كرد. كوپرتينويي‌ها پيش‌تر در مراسم توسعه‌دهندگان، مهاجرت از پردازنده‌هاي اينتل x86 به پردازنده‌هاي اپل سيليكون را علني كرده بودند و در نهايت، در جريان آخرين رويداد خود از پردازنده‌ي اختصاصي M1 رونمايي و ادعاهاي بزرگي در رابطه با آن مطرح كردند. در طول اين رويداد، اپل عملكرد پردازشي M1 را چندين برابر بهتر از مدل قبلي در همان دستگاه‌ها عنوان مي‌كرد. پردازنده‌ي M1 درواقع جايگزين تمامي نسخه‌هاي مك‌بوك اير و مك ميني شده است؛ درحالي‌كه مك‌بوك پرو ۱۳ اينچي، پردازنده‌هاي نسل هشتمي را كنار گذاشته و تنها پردازنده‌هاي نسل دهمي اينتل را دركنار پردازنده‌ي M1 به فروش مي‌رساند.
حتي با اظهارات اپل در مورد عملكرد، مقايسه مستقيم تراشه M1 با نسخه‌هاي استفاده‌شده در ساير مدل‌ها آسان نيست و ساير كامپيوتر‌هاي مك در اين محدوده شامل تراشه‌هاي با توان مصرفي بيشتر، قدرتمندتر و همچنين داراي پردازنده‌هاي گرافيكي گسسته هستند و در صورت نياز به توان بيشتر، از گرافيك مجتمع اينتل استفاده مي‌كنند. بنابراين وب‌سايت Appleinsider با دسترسي زودهنگام به مك‌بوك پروي ۱۳ اينچي مجهز به پردازنده‌ي M1، به سراغ معيارها و بنچمارك‌هاي رسمي رفته است تا ديدي كلي و جامع از قدرت كامپيوتر‌هاي جديد مك براي افرادي كه قصد خريد اين مك‌ها را دارند ارائه دهد.
پردازنده‌ي M1 چيست
پردازنده‌ي M1 اپل، يك سيستم-روي-يك-چيپ (SoC) است؛ يعني يك تراشه‌ي مجتمع كه بيشتر اجزاي اصلي مربوط به پردازش شامل، پردازنده، پردازنده گرافيكي و حافظه و ... را به‌صورت يك واحد كلي در خود جاي داده است. اين پردازنده با استفاده از فرايند توليد ۵ نانومتري ساخته شده و ۱۶ ميليارد ترانزيستور در خود جا داده است و مانند ديگر پردازنده‌هاي استفاده‌شده در آيفون و آيپد، از طراحي هسته‌ها و طراحي اختصاصي اپل براي قدرت بخشيدن به كامپيوتر‌هاي مك در كلاس دسكتاپ استفاده مي‌كند.
در مجموع، قلب تپنده‌ي M1 را هشت هسته‌ي پردازشي، شامل چهار هسته‌ي قدرتمند Firestorm و چهار هسته‌ي كم‌مصرف Icestorm و يك پردازنده‌ي گرافيكي (GPU) هشت‌هسته‌اي تشكيل داده است. چهار هسته‌ي اول در سريع‌ترين زمان ممكن كارهاي فشرده و سنگين را انجام مي‌دهند و چهار هسته‌ي ديگر، پردازش كارهاي سبك‌تر و روزمره را برعهده دارند و باعث بهره‌وري بيشتر از انرژي و در نهايت، بهبود عملكرد باتري لپ‌تاپ مي‌شوند. به‌عنوان بخشي از SoC، اپل با توجه به محصول، از پردازنده‌ي گرافيكي هفت يا هشت هسته‌اي استفاده كرده است. نسخه هشت هسته‌اي آن ادعا مي‌شود كه سريع‌ترين گرافيك يكپارچه جهان است و مي‌تواند تقريبا ۲۵ هزار تِرِد را اداره كند و با قدرت ۲٫۶ ترافلاپس، به ۱۲۸ واحد اجرايي دست يابد. پردازنده M1 مانند پردازنده‌ي A14 از موتور عصبي ۱۶ هسته‌اي استفاده كرده است كه توانايي انجام حداكثر ۱۱ تريليون عمليات ماتريكسي در ثانيه را به ارمغان مي‌آورد و گفته مي‌شود يادگيري ماشين آن ۱۵ برابر سريع‌تر از پردازنده‌هاي اينتل استفاد‌شده در كامپيوتر‌هاي مك است. اپل همچنين از معماري حافظه يكپارچه استفاده مي‌كند كه متشكل از پهناي باند و حافظه با تأخير كم است. به‌جاي تفكيك و تكثير داده‌ها در مجموعه داده‌هاي مختلف، اپل قصد دارد با استفاده از فناوري‌هاي مختلف موجود در SoC به داده‌هاي يكسان از يك منبع بزرگ دسترسي پيدا كند. حال وب‌سايت اپل‌اينسايدر، به‌صورت موشكافانه به سراغ سه بنچمارك مختلف براي به چالش كشيدن پردازنده‌ي جديد و البته، پردازنده‌هاي مبتني بر اينتل x86 رفته و تمامي نتايج بنچمارك‌ها را در دماي محيط عملياتي بين ۲۰ تا ۲۲ درجه‌ي سانتي‌گراد انجام داده است.
اولين نتايج در بنچمارك گيك‌بنچ (Geekbench) گرفته شده است كه يك معيار كراس‌پلتفرم براي انواع پردازنده به حساب مي‌آيد. از اين بنچمارك مي‌توان براي محك زدن پردازنده‌هاي كلاس دسكتاپ و تراشه‌هاي موبايل استفاده كرد و همين قابليت، آن را به ابزاري ايده‌آل براي مطالعه پردازنده‌ي M1 مبتني بر آرم در برابر معماري x86 و پردازنده‌هاي ديگر اينتل تبديل كرده است.
از انديشه متخصصين عملكرد تك‌هسته‌اي، پردازنده‌ي M1 از تمامي مك‌هاي آزمايش‌شده از جمله مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي و حتي مك پرو بهتر ظاهر مي‌شود؛ پردازنده‌ي M1 از نزديك‌ترين رقيبش (مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي) ۵۴ درصد نتيجه‌ي بهتري در بخش تك‌هسته‌اي كسب كرده است. اين امر سرعت تك‌هسته‌اي آن را نسبت به پردازنده‌ي Core-i9 و حتي پردازنده‌ي ورك استيشن Xeon، با اختلاف در رتبه‌ي اول قرار مي‌دهد.
پردازنده‌ي M1 در بخش چندهسته‌اي تا حدودي مانند تك‌هسته‌اي عمل مي‌كند و با امتياز فوق‌العاده ۷۳۹۵، تمامي مك‌ها ( به جز مك پرو) را شكست مي‌دهد. مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي با پردازنده‌ي Cor-i9، امتياز ۷۰۶۷ و مك پرو با پردازنده‌ي Xeon-W امتياز ۸۶۳۲ در تست‌هاي چندهسته‌اي به دست آورده‌اند. نتايج به‌دست‌آمده حاكي از آن است كه پردازنده‌ي M1 مي‌تواند از اكثر كامپيوتر‌هاي مك موجود پيشي بگيرد و همگام با پردازنده‌هاي بالارده و حرفه‌اي مانند Xeon-W رقابت كند.
همان‌طور كه در نمودار بالا مشاهده كرديد، دو نتيجه‌ي مختلف از امتيازهاي پردازنده‌ي M1 منتشر شده است؛ يكي از آن‌ها با معيارهاي بومي مبتني بر معماري آرم و ديگري با استفاده از شبيه‌ساز روزتا ۲ گرفته شده است. روزتاي ۲ ابزار ترجمه‌ي خودكار نرم‌افزار اپل است كه در مك OS بيگ سر براي ترجمه‌ي بلافاصله‌ي كد x86 استفاده مي‌شود؛ اين ابزار ايجاد شده است تا اكثر برنامه‌هاي پردازنده‌هاي مبتني بر اينتل x86 را به‌صورت سازگاري به پردازنده‌هاي مبتني بر آرم منتقل كند و تا زماني‌كه توسعه‌دهندگان، نرم‌افزارهاي خود را براي پردازنده و معماري جديد بهينه كنند، روزتا ۲ جاي خالي آن‌ها را براي متخصصان پر مي‌كند.
مقايسه‌ي نتايج بنچمارك پردازنده‌ي M1 اجراشده در روزتا ۲ در مقايسه با عملكرد بومي آن، تفاتي آشكار نشان مي‌دهد. اين پردازنده در صورت استفاده نكردن از روزتا ۲ مي‌تواند ۳۶ درصد در آزمون تك‌هسته‌اي و ۴۰ درصد در آزمون چندهسته‌اي سريع‌تر ظاهر شود؛ اما حتي با امتيازات پايين‌تر متأثر از روزتاي ۲، در آزمون‌تك هسته‌اي سريع‌تر از تمامي پردازنده‌هاي اينتل ظاهر مي‌شود؛ درحالي‌كه در تست‌هاي چندهسته‌اي، از ديگر پردازنده‌هاي بالارده‌ي اينتل عقب مي‌ماند؛ اما كماكان نتيجه‌ي خوبي به خود اختصاص داده است.
دومين آزموني كه اين وب‌سايت انجام داده، بنچمارك Cinebench، متكي بر فناوري‌هاي مورد استفاده توسط Cinema 4D براي سنجش نحوه عملكرد تك و چند هسته‌اي است. نسخه R23 اين بنچمارك، همراهي از پردازنده‌هاي M1 اپل را فراهم مي‌كند و اجازه مي‌دهد آن را با پردازنده‌هاي اينتل مقايسه كنيم.
نتايج بنچمارك Cinebench تا حدودي مشابه بنچمارك گيك‌بنچ است؛ M1 در آزمون تك‌هسته‌اي اين بنچمارك، با امتياز ۱۵۱۰ و فاصله‌اي ۲۸ درصدي با نزديك ترين رقيب خود يعني مك‌بوك پروي ۱۵ اينچي، در رتبه‌ي اول اين جدول قرار گرفته است.
در نتايج چندهسته‌اي پردازنده‌ي M1 با امتياز ۷۶۹۱ در نيمه بالاي جدول ظاهر مي‌شود و با فاصله‌ي بسيار كم، مك ميني مجهز به پردازنده‌ي Cor-i7 را شكست مي‌دهد؛ اما در مقايسه با مك پرو و مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي كمي عقب مي‌ماند.
سومين و آخرين بنچمارك گرفته‌شده Affinity Photo است كه در دو بخش جداگانه، عملكرد پردازشي CPU و GPU را به‌صورت متمركز ارائه مي‌دهد. بنچمارك Affinity Photo جايي است كه پردازنده‌ي اختصاصي اپل، قدرت خود را به رخ رقبا مي‌كشد؛ اين بنچمارك همان‌طور كه از نامش مشخص است، نرم‌افزاري در سطح حرفه‌اي براي ويرايش عكس به‌حساب مي‌آيد و همچنين به‌عنوان ابزاري براي دستكاري تصوير، مي‌تواند بار زيادي براي پردازنده ايجاد كند و براي تسريع در پردازش برخي كارها، به GPU و Metal متكي باشد. اين ابزار شامل يك بنچمارك است كه براي كار با پردازنده‌هاي اينتل و M1 به‌روز شده است و همچنين مي‌تواند معيار بسيار خوبي براي مقايسه‌ي پردازنده‌ي M1 و ساير پردازنده‌هاي اينتل باشد. اولين گروه از نتايج مربوط به نحوه مديريت هر يك از سيستم‌ها، فقط روي قدرت پردازشي CPU متمركز است. محاسبات مبتني بر وكتور (Vector-based) و پردازش‌هاي شطرنجي، دو نوع وظيفه پردازشي ضروري و مهم براي دستكاري تصاوير است كه در اين آزمايش‌ها اعمال شده.
با توجه به آنچه در تست‌هاي گيك‌بنچ نشان داده شد، جاي تعجب نيست كه ببينيد M1 در پردازش تك‌هسته‌اي عملكرد خوبي از خود نشان داده است و يك بار ديگر در آزمايش با اختلاف زيادي نسبت به رقبا و با كسب امتياز ۴۸۷، نزديك‌ترين رقيب با ۳۰۴ امتياز را شكست مي‌دهد. اين داستان براي پردازش چندهسته‌اي مبتني بر وكتور تكرار مي‌شود و M1 با ۱۶ درصد فاصله با نزديك ترين رقيب خود (مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي) بيشترين امتياز را به خود اختصاص داده است؛ اما در پردازش چندهسته‌اي شطرنجي، مك پرو و مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي، امتيازي بهتر از M1 كسب كرده‌اند. در نهايت تراشه جديد قادر به نشان دادن توانايي فوق‌العاده خود است.
آزمون تركيبي جايي است كه معيارهاي اين بنچمارك، به‌طور هم‌زمان از تركيب نتايج وكتور و محتواي مبتني بر پردازش شطرنجي استفاده مي‌كند. نتيجه اينجا تقريبا مشابه پردازش چندهسته‌اي شطرنجي است كه باز هم نشان مي‌دهد M1 مي‌تواند عملكرد خوبش را در اين زمينه حفظ كند.
همان‌طور كه گفته شد، گروه دوم آزمايش بدون درانديشه متخصصينگرفتن پردازنده مركزي، فقط روي پردازنده گرافيكي براي پردازش شطرنجي تمركز دارد. انتظار مي‌رفت به‌طور معمول اين نوع آزمايش به‌جاي تكيه بر گرافيك يكپارچه، يك پيروزي چشمگير براي كامپيوتر‌هاي مك با پردازنده‌ي گرافيكي گسسته رقم بزند. بااين‌حال، نتايج منتشرشده ممكن است خلاف آن را ثابت كند و نشان مي‌دهد كه ادعاهاي جسورانه‌ي اپل در مورد عملكرد گرافيكي نه‌تنها درست است، بلكه در برابر پردازنده‌هاي گرافيكي گسسته نيز عملكرد بسيار چشمگيري رقم زده است.
پردازنده‌ي گرافيكي موجود در M1 با كسب امتياز قابل قبول ۶۸۳۵ در آزمون‌هاي پردازش گرافيكي، موفق به شكست پردازنده‌ي گرافيكي گسسته Radeon Pro 560X با ۴ گيگابايت رم، استفاده‌شده در مك‌بوك پرو ۱۵ اينچي شده است و همچنين اين امتياز از پردازنده گرافيكي Radeon Pro 580X 8 GB موجود در مك پرو آنچنان عقب نيست و خيلي نزديك با آن رقابت مي‌كند؛ درحالي‌كه پردازنده‌ي مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي موسوم به Radeon Pro 5500M 8GB با امتياز ۹۲۳۹ جلوتر از بقيه در رتبه‌ي نخست قرار گرفته است.
ازآنجاكه در بنچمارك Affinity photo، هر دو پردازنده گرافيكي گسسته و يكپارچه را مي‌توان مقايسه و استفاده كرد، اين معيار براي برخي از مدل‌ها نيز حساب مي‌شود. با توجه به اين آزمايش، پردازنده‌ي گرافيكيM1 هنوز نمي‌تواند در برابر گرافيك گسسته‌ي مك‌بوك پروي ۱۶ اينچي (امتياز ۱۰,۶۹۵) رقابت كند؛ اما اين پردازنده‌ي مجتمع، با اختلاف زيادي از Radeon Pro 580X و UHD 630، استفاده‌شده در مك‌بوك پروي ۱۵ اينچي قوي‌تر ظاهر مي‌شود.
در امتيازات محتواي تركيبي، پردازنده‌ي گرافيكي M1 موفق به كسب بالاترين امتياز در يك پردازنده‌ي گرافيكي واحد مي‌شود و با امتياز ۷۸۴۷ تمامي رقباي گسسته‌ي خود را با اختلاف زيادي شكست مي‌دهد؛ طوري كه با مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي فاصله‌اي ۳۴ درصدي ايجاد كرده است و حتي مك‌بوك پرو ۱۶ اينچي با دو پردازنده‌ي گرافيكي گسسته و مجتمع كاري از پيش نمي‌برد و درنهايت، پردازنده‌ي گرافيكي M1 با ۲۴ درصد فاصله و با اقتدار در رتبه‌ي نخست جدول جا خوش كرده است.
اكثر متخصصان انتظار داشتند پيشرفت‌هاي گرافيكي يكپارچه، در برابر سيستم‌هاي گرافيكي يكپارچه قديمي صورت گيرد؛ اما در اينجا پردازنده‌ي گرافيكي M1 نه‌تنها با فاصله‌ي بسيار زياد پردازنده‌هاي گرافيكي مجتمع اينتل را شكست مي‌دهد، بلكه به‌طور فعال پردازنده‌هاي گسسته و قدرتمند را زير سؤال مي‌برد و آن‌ها را با چالش مواجه مي‌كند؛ در بعضي موارد حتي در حال تحقير كردن پردازنده‌هاي گرافيكي گسسته‌اي است كه گرافيك يكپارچه نيز به آن‌ها كمك مي‌كند و به انديشه متخصصين مي‌رسد پردازنده‌ي گرافيكي M1 انتظار اپل را به‌صورت كامل برآورده كرده است.
يكي از سؤال‌هايي كه ذهن خيلي از افراد را به خود مشغول كرده، اين است كه پردازنده‌ي مورد مباحثه، به چه اندازه قدرتمند و پايدار است و آيا در درازمدت همين عملكرد را حفظ مي‌كند؛ در اين معيارها، كاملا واضح است و مي‌بينيد كه M1 مطمئنا يكي از بهترين گزينه‌هاي بازار است و عملا در تمام آزمايش‌ها، اين پردازنده از پردازنده‌هاي كنوني مبتني بر اينتل پيشي مي‌گيرد يا با پردازنده‌هاي بالارده‌ي گروه همچون Cor-i9 و Xeon-W همگام شده است.
حتي در تست‌هاي رزتا ۲ پردازنده‌ي M1 موفق به كسب امتياز تحسين‌برانگيزي شده است. عده‌اي نگران اين هستند كه روزتاي ۲ بر عملكرد دستگاه تأثير مي‌گذارد و درست است؛ نتايج نشان مي‌دهد كه اين شبيه‌ساز عملكرد پردازشي دستگاه را كم‌تر از حالت بومي مي‌كند؛ اما هنوز براي احساس كند بودن كافي نيست. نتايج ممكن است براي كساني كه با سيستم سنتي مبتني بر اينتل x86 كار مي‌كنند، كمي عجيب به انديشه متخصصين برسد؛ با اين اوصاف، پردازنده‌ي M1 موفق به شكست دادن آن در برخي از آزمايش‌ها شده است و باعث مي‌شود اين افراد حداقل به بخش پردازش گرافيكي آن ايمان آورند. اصلي‌ترين چيزي كه مي‌توان از اين آزمون‌ها و بنچمارك‌ها برداشت كرد اين است كه مطمئنا M1، يك پردازنده‌ي ارتقادهنده‌ي است و سطح پردازشي كامپيوتر‌هاي مك را بالا مي‌برد؛ اما توجه داشته باشيد كه اولين نسخه از پردازنده‌هاي كلاس M اپل به حساب مي‌آيد و در ادامه، اپل پردازنده‌هاي M2 يا M1X (يا هر اسم ديگري) را براي كامپيوتر‌هاي حرفه‌اي‌تر مك مانند مك پرو و مك‌بوك پروي ۱۶ اينجي به‌روز خواهد كرد؛ اگر M1 اين نتايج درخشان را در برابر پردازنده‌هاي قدرتمند اينتل كسب كرده است، نسخه بعدي مي‌تواند طوفان ديگري برپا كند.
هم انديشي ها