软件兼容性成了苹果M1处理器神奇性能发挥的拦路虎

当我们看到苹果自主研发的M1处理器的基准测试数据时，往往会睁大了惊讶的眼睛，赞叹不已。同时，也会听到一些充满深情的咒骂。毫无疑问，M1实在是令人印象深刻，足以吸引最顽固的PC用户的兴趣，而且很明显，苹果在自己制造内部芯片方面的豪赌也已经取得了回报。虽然，它可能不会在一夜之间为你带来红利，但那些已经在Mac生态系统中站稳脚跟的人将会收获很多好处。

尽管，苹果的M1处理器令人感到惊艳，新款MacBook Air和MacBook Pro的起步价格也不是很高，但由于处理器之间的架构差异，几乎不可能与任何基于Windows的英特尔和AMD系统，甚至是任何基于MacOS的英特尔系统进行直接比较。与竞争对手相比，M1的优势和不足之处因程序而异。

根据国外评测机构Cinebench的说法，它他妈的太快了。甚至，一些忠实的PC用户又可能在下一次需要新笔记本电脑时改用MacBook。但M1并不是英特尔和AMD的明显赢家，它只存在于自己的世界里 —— 有点像整个苹果。

接下来，我们将更深入地解释英特尔/AMD和苹果处理器之间的差异，这将有助于解释一些基准测试结果，但我想先从这些结果开始。除了我们在所有笔记本电脑上运行的常见基准测试套件之外，我们还做了一些测试，以便更好地了解苹果M1在不同任务下的表现如何，与英特尔和AMD的一些机型相比。我们包含了综合基准和实际基准的混合，因为综合基准并不总能说明全部情况。M1尤其如此，因为有些程序是通过苹果的Rosetta 2而不是本地运行的，这可能会对性能产生影响，取决于程序翻译代码的好坏。

我们在四台不同的笔记本电脑上做了同样的测试:

• Apple MacBook Pro 13英寸：M1处理器@3.20 GHz，8核(4“大”，4“小”)，16 GB DRAM。
• MSI Prestige 14 Evo：英特尔酷睿i7-1185G7@3.00 GHz，4核/8线程，带Iris Xe显卡，16 GB DRAM。
• 联想Yoga 7i 14英寸Evo：英特尔酷睿i5-1135G7@2.4 GHz，4核/8线程，配备Iris Xe显卡，12 GB DRAM。
• 联想IdeaPad Slim 7：AMD Ryzen 7 4800U@1.8-4.2 GHz，8核/16线程，采用Radeon显卡，16 GB DRAM。

在合成测试方面，M1在很大程度上领先于英特尔和AMD。但也有几个例外：在Geekbench 5 GPU计算测试中，它无法跟上英特尔酷睿i7-1185G7的步伐；在Cinebench R23多核测试中，它落后于AMD Ryzen 7 4800U；在GFX台架测试中，它比酷睿i7-1185G7和AMD Ryzen 7 4800U都落后几帧。

所有这些都很简单，但当我们远离合成测试时，情况就变得更加复杂了。在现实世界中，M1既不比竞争对手“更好”，也不比它们“更差”。在不同的任务上表现得更好或更差，似乎在很大程度上取决于程序是否在M1上原生运行，以及Rosetta 2在x86 (Intel和AMD）程序到ARM（M1）程序的代码转换方面是否做得很好。

所有这些都与CPU处理信息的方式有关，这是根本不同的。苹果的M1是精简指令集计算机（RISC）芯片，而英特尔和AMD的处理器是复杂指令集计算机（CISC）芯片。今天的现代CISC芯片具有RISC特性，反之亦然。

时钟周期对M1架构来说不一定是最重要的。RISC处理器只使用可以在一个时钟周期或单个电子脉冲内执行的简单指令。从表面上看，这似乎是一种低效的信息处理方式，但如果程序编码得当，RISC芯片执行命令的时间几乎与CISC芯片相同。这意味着更多的处理责任在软件本身，而不是硬件上。这也意味着RISC芯片本身需要更少的空间来存储临时数据，这使得它成为片上系统（SoC)的完美候选者。

以苹果M1处理器为例，CPU、GPU和DRAM都在同一个集成电路上，这样不仅节省了空间，而且使每个组件的通信效率更高，处理时间更快，延迟更低，同时还降低了功耗。

然而，RISC体系结构的一个缺点是，它使用更多的代码行来完成与CISC芯片相同的任务。更多的代码行通常意味着这种处理器要依赖更多的DRAM来存储指令。翻译和执行复杂的代码也需要更多的工作。

CISC处理器可以处理完全相同的信息，但代码行更短。因此，存储指令所需的DRAM更少，因为指令的数量更少。它们还擅长处理高级语句，或者基本上是一个完整句子的语句（例如，如果发生这种情况，那么就这样做）—— 基本上是复杂的代码。

但CISC体系结构的一个缺点是它依赖硬件，特别是晶体管来存储复杂的指令。这意味着芯片本身通常比RISC芯片大得多。不仅如此，处理一条指令可能需要几个时钟周期。对于时钟速度较慢的处理器（一般来说，现在低于3·5GHz的处理器都很慢），这意味着它可能需要一段时间才能打开一个程序或加载游戏中的一个场景。这并不理想。

从历史上看，RISC芯片在消费科技领域兴起之前花了很长时间，很大程度上是因为缺乏软件支持。早在苹果的Power Macintosh产品线问世的时候，很少有公司愿意在RISC这一新的芯片架构上冒险。但后来出现了iPod、智能手机、智能手表和其他一系列口袋大小的科技设备，这些设备都配备了RISC芯片。30年前，甚至10年前，世界还没有为基于RISC的苹果电脑做好准备，但现在已经做好了准备。

这些年来，CISC和RISC变得越来越相似，这归功于多年来获得的小型流程节点。 工艺节点越小，芯片上可容纳的晶体管越多。 苹果公司的M1采用5纳米工艺，比AMD（7纳米）和英特尔（10纳米和14纳米）工艺更小，拥有160亿个晶体管。 如果RISC处理器具有更多的晶体管，则它不需要太依赖DRAM，并且可以处理更多类似于CISC的高级命令。 同样，由于处理器速度已经大大提高，CISC芯片每个时钟周期可以执行多个指令。

不过，这两种体系结构之间仍然存在明显的差异。苹果的M1没有使用线程，英特尔和AMD的芯片也是如此。（线程允许单个内核同时处理两个独立的任务。或者，更确切地说，线程在任务之间切换得如此之快，以至于它们看起来像是同时被处理）。苹果的M1也是big.LITTLE ARM处理器家族的一部分，这意味着它有独立的专用内核，可用于大型工作负载和轻型工作负载。就MacBook Pro的M1而言，它有四个处理耗电任务的大内核和四个旨在提高能效而不是性能的小内核。而英特尔和AMD处理器就没有这样的区别。

综上所述，综合基准不再是确定性能的标准。 是的，我们运行它们是为了了解某些东西的性能，尤其是在游戏方面，但是对于普通计算机用户而言，更多的问题是“该文件转换速度有多快？” 或者，“打开此程序需要多长时间？” 目前，Apple Silicon M1面临的最大障碍仍然是软件支持。

上述基准涵盖了一系列日常任务，从将Word文档导出为PDF，在Blender中渲染3D图像，以及导出视频。在这一点上，很明显，新的Apple Silicon M1并不比英特尔(Intel)和AMD更好，但也不比它们差。只是构架不同。

我们从Microsoft Office任务开始，将802页的Word导出为PDF，将10000多行Excel电子表格导出为PDF，将200张幻灯片的PowerPoint导出为PDF。
虽然，MacBook的平均速度比其他笔记本电脑慢10-20秒，这并不是什么大不了的事情，但它在Excel任务上绝对是杀手锏。它在一分钟多一点的时间内将这个庞大的电子表格转换成PDF，而其他系统所需的时间是它的两到四倍。

Blender、Hand Brake和Adobe Premiere Pro的结果都是通过Rosetta 2运行这些程序得到的，结果差异很大。MacBook Pro在Blender CPU和GPU计算渲染测试中都轻松击败了英特尔系统，但它的速度并不比AMD系统快。在Premiere中，Mac很难将一段45秒的4K视频从MP4转换成HEVC。在Hand Brake方面，它只比英特尔酷睿i5系统快。

然而，使用针对M1的Hand Brake测试版运行相同的代码转换测试，可以将代码转换时间缩短一半，从13.6分钟减少到7.8分钟。(结果在图表中标注为“beta”）这是一个巨大的证明，当一个程序为M1优化时，它可以比英特尔和AMD的原生运行效率高。

幸运的是，游戏的基准测试更加直接，并且在很大程度上与Geekbench和GFX的结果一致。《文明6》和《古墓丽影：暗影》都是通过Rosetta 2运行的。

英特尔i7系统（MSI Prestige 14 Evo）在衡量CPU性能的文明6 AI测试中勉强超越MacBook Pro。与我们在《古墓丽影》上测得的每秒实际帧数相比，GFX的基准被夸大了，但帧速率总是会因游戏而异。上面的分数反映了在低图形设置下1080p的分辨率（或Mac上的同等分辨率，因为它使用了不同的纵横比）。英特尔i7内核上的Iris-Xe领先于MacBook-Pro的集成GPU，但仅差几帧而已。MacBookPro领先AMD系统和酷睿i5系统。

我怀疑大多数对最新款MacBook Pro感兴趣的人是否会购买它来玩游戏，哪怕只是偶尔。M1如何处理已移植和未移植到ARM-RISC架构的软件要重要得多。加载、渲染或转换的速度越快，任何人都能更快地完成他们的工作，即使它只快30秒。没有人喜欢长时间盯着加载条看。

还有就是电池续航时间，这是M1笔记本的另一个巨大卖点。在我们的视频运行测试中，M1 MacBook Air的电池续航时间达到了令人印象深刻的14小时，而MacBook Pro则轻松地以18小时的电池续航时间超过了它。今年早些时候，搭载英特尔处理器的13英寸MacBook Pro在8小时10分钟后就宕机了，相比之下，这是一个巨大的进步，证明M1是非常节能的。

是的，苹果最新配备M1处理器的电脑和笔记本电脑都安装了Rosetta 2，它可以自动将为英特尔和AMD处理器编写的程序翻译成M1能够理解的语言。但Rosetta 2并不是万灵丹，并不是所有的应用程序都能与之配合使用。在Apple Silicon上原生运行的程序数量仍然很少，而真正运行的程序似乎还有一些问题要解决。例如，Adobe只发布了针对Apple Silicon的Photoshop和Lightroom的测试版（这些版本甚至都没有完整的功能集）。原生版本的Premiere Pro仍在研发中。

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