"天下大势 ， 分久必合 ， 合久必分" ， M1并不是苹果第一次改换处理器 ， 早在2005年 ， Mac系列就从摩托罗拉、IBM的Power系列处理器更换到英特尔酷睿处理器 。
在当年的WWDC上 ， 乔布斯谈到了对Power处理器的失望：性能不足、开发路线模糊且功耗巨大 ， 而这正是改换门庭的契机 。
而当我们把时间线拨到15年后的今天 ， 你会发现历史总是惊人的相似 ， 眼下的英特尔也正经历着性能、制程研发和功耗的瓶颈煎熬 ， 所以 ， 苹果推出应用于Mac系统的自研处理器其实一点儿也不让人意外 。
虽然我们在电脑端习惯于说处理器 ， 但注意 ， M1是苹果第一款专为Mac设计的SoC芯片 ， 关键词：SoC 。 这正是M1最大的技术基础 ， 接下来我们将会以此为起点并结合新款Mac mini的实际测试 ， 来为大家揭开M1的真实用户体验是否如坊间传闻那般"拳打i9 ， 脚踢PC"吧 。
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单核性能极强 ， 非专业用户日常使用OK
正如前面所说 ， M1推出的契机在于X86架构处理器在肉眼可见的未来 ， 并不具备苹果想要的进步幅度 ， 也与苹果期望的发展方向相左 ， 作为手握手机平板端最强SoC的苹果早已打造了属于自己的闭源生态圈 ， 所以在Mac上完全可以移植这套"熟悉的配方" ， 掌握最高级别的供应链话语权 。
但实现这一目标必须有一个大前提 ， 那就是性能要足够强 ， 至少要在用户端实现无感迁移 ， 那M1是怎样做的呢？
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首先是CPU单核性能的极致优化 ， 一直以来苹果的SoC都是走相对低频+少核心数量+超宽架构IPC方案 ， M1也不过是4大核设计 ， 但在采用台积电5nm制程下足足塞入了160亿个晶体管 ， 4个大核可以分配到非常充裕的晶体管资源 ， 先天就相对X86竞争对手有着明显的单核性能优势 。
在Geekbench 5测试中 ， 单核可以跑出惊人的1732分 ， 作为对比 ， 单核睿频最高可达5.1GHz的英特尔Core i7 10875H只能跑1100分出头 ， 即便是放眼桌面端最强的Core i9 10900K也最多只能逼近1500分 ， 与M1仍存在较大的差距 。
从程序优化的角度来说 ， 调用的核心越少 ， 工作效率就越高 ， 所以单核性能基本决定了综合体验的下限 ， M1在这方面可以说留足了性能空间 ， 并且在跑Geekbench 5 CPU测试时 ， CPU占用率在45~65%之间 ， 平台峰值功耗也不过28W ， 整机运行非常安静 ， 机身外壳也基本没有发热 。
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换言之 ， 即便是单纯比通用计算性能 ， M1也并不会比X86同功耗水准的型号差 ， 甚至在对比英特尔11代低电压型号时能占得先机 ， 但相较AMD 4000U系列还是有一定的差距 。
除此之外大家最关心的可能还是软件兼容性的问题 ， 毕竟ARM和X86存在架构区别 ， "我买M1芯片的Mac会不会用不了已经习惯了的macOS APP呢？"
M1的特殊之处在于需要应用开发商针对Universal进行升级后才能以ARM原生方式运行APP ， 但好消息是我们日常使用的大多APP ， 比如QQ、爱奇艺、WPS、剪映等国产APP都基本在第一时间推出了Universal版 ， 可以很方便地在APP Store进行下载安装 ， 因此 ， 日常工作娱乐M1芯片Mac都能很好地实现兼容 ， 可放心选择 。
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但对于相对专业的应用来说 ， 现阶段来看兼容性问题确实是存在的 ， 因为目前Mac用户仍习惯于通过浏览器下载而不是通过APP Store ， 所以很容易下载到无法支持的版本（当然 ， 很多第三方大型专业软件本来就无法通过APP Store） 。
因此 ， M1芯片的Mac系统还是更适合原本就一直使用苹果系第一方APP的用户：Final Cut Pro就第一时间进行了原生适配 ， 但比如像Adobe旗下的热门软件就没有那么快了 ， 最快的Lightroom CC也要12月 ， Photoshop则要到2021年 ， Premiere、After Efftct、Illustrator等暂时没有公布时间线 。
虽然macOS Big Sur包含了Rosetta 2编译器 ， 运行可受支持的X86 Mac APP时会提示下载安装 ， 但它的限制也很明显：使用AVX/AVX2/AVX512指令集的软件无法编译 ， 但这恰恰是生产力软件的必备 。
除此之外 ， 虚拟化X86的软件和涉及到内核模块也无法翻译 ， 限制比较明显 。 而且WWDC 2020现场演示的PD虚拟化Debian 10并不是大家以为的X86版本 ， 而是树莓派的Lunux版……
综上所述 ， 短时间内对于需要在虚拟机环境下开发、使用第三方大型设计软件的用户来说 ， M1芯片机型入手还需谨慎 。
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大量专用芯片保证了高性能及低功耗
回到硬件功能上 ， 作为以SoC形态出现的电脑处理器 ， M1相对传统X86 CPU的优点在哪呢？先来看传统CPU是怎样处理数据的吧 ， 现代CPU支持数百条指令 ， 但仅仅只处理一个寄存器的数据也需要完整地跑一遍流水线 ， 但即便是流水线较短的ARM架构也在10级以上 ， X86则需要经历20级左右 ， 能效比很低 。 虽然现代CPU大多可以将常见的指令集合 ， 一次下达1条指令就能实现多个指令的并行 ， 一条指令也可以同时处理多组数据以实现单指令多数据流 ， 但即便是AVX512的带宽依然相对太窄 ， 再加上长流水线的影响 ， 所以为了提高性能就只能提高频率 ， 这也就增加了功耗 ， 这就是为什么低电压x86 CPU很难成为生产力工具的原因 。
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既然CPU的通用计算能力如此有限 ， M1的方案方向就很明确了 ， 那就用上专用计算方案吧 。 于是在M1的官方结构图上 ， 我们可以看到非常多的专用芯片：图像处理、视频编解码、音频处理、加密解密、神经网络……
【用户|新款Mac mini首发体验：苹果M1芯片性能及兼容性完全测试】所以 ， 这其实与手机/平板芯片是同一个路数 ， 通过不走CPU流水线的专用芯片将能耗比最大化 ， 进而实现高效与低功耗的兼备 。
那么 ， 专用芯片的性能到底有没有说的这么厉害呢？
如果你经常使用Premiere或After Effect等视频剪辑/特效软件 ， 一定会对高分辨率素材回放所造成的卡顿印象深刻 ， 哪怕你电脑配置价格过万也无法避免 ， 所以有时候为了提高工作效率 ， 不得不依靠调低预览分辨率甚至使用代理来解决这个问题 。
但这又意味着无法直观检视色彩、细节、动态范围等关键数据 ， 如果再遇上H.265编码甚至HDR内容 ， 说它是视频工作者的梦魇也不为过 。
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而结合专用芯片的M1表现如何呢？
我们在Final Cut Pro 10.5中调用了数段8K分辨率素材建立视频项目 ， 并以"较好质量"进行实时回放 ， 无论怎样拖动时间线 ， 预览画面与时间线指针都能即时响应 ， 并且在调整颜色、饱和度、曝光数据并小幅度裁切后也同样可以零卡顿预览 ， 不需要单独渲染 ， 这在传统X86处理器机型上是很难实现的 。
除此之外 ， 在编辑iPhone 12 Pro Max拍摄的4K分辨率60帧Rec 2020色域H.265编码HDR视频时 ， M1芯片加持的Mac mini也能做到完全流畅的回放和剪辑 ， 并且平台功耗可以控制在15W以内 ， CPU/GPU占用率也很低 。
我们把这一段视频放到采用Core i7 10875H处理器、32GB内存、RTX 2070独显的Windows 10笔记本上使用Premiere Pro 2020进行编辑 ， 在开启硬件加速的情况下也同样会出现卡顿 。 而且平台功耗轻松超过80W ， 内存更是几乎吃满 ， 由此可见 ， 在受支持的APP下 ， 专用芯片的功能十分明显 。
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同样的结论也适用于包括机器学习、数据加密、音频编码等其他专用芯片加速的项目 ， 比如在djay Pro AI音频剪辑软件中 ， M1就能准确识别乐曲中的节拍、鼓点和人声并支持各自分离重新混音 ， 相对Windows平台的音频后期软件来说准确率要高很多 ， 并且通过滑条的方式进行控制也很直观 。
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当然 ， 有受支持的APP就有不受支持APP ， 如果是通过Rosetta 2编译后运行的第三方X86设计软件 ， 因为没有专用芯片来进行硬件优化 ， 所以工作效率跌幅明显 。
以Blender为例 ， 使用最新的稳定版2.90.1进行云雾效果渲染 ， 因为CUDA、OpenCL、OptiX等硬件加速都无法开启 ， 因此即便平台功耗跑到了30W左右、CPU占用率100%、GPU超60%这种接近满载的情况下 ， 渲染效率依然很低 。
在我们的Windows 10对比平台上 ， 相同设置的渲染效率明显要高出很多 ， 这就是此前提到的问题所在：当面对没有专用芯片优化、且并未通过Universal实现原生的第三方高负载APP时 ， M1的表现会很受限 。
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打破性能桎梏的片上封装内存设计
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的4核CPU在执行两个256bit单指令多数据流FMA指令时 ， 数据带宽的需求是约为2304GB/s ， 即便是双通道DDR4-3200内存的带宽也只有51.2GB/s 。
当然 ， 实际应用中除了特殊的测试程序之外 ， 不可能出现全速吞吐FMA指令集的情况 ， 但这个差距依然是十分悬殊 ， 仍有填补的必要 。
所以 ， 现代CPU一般会在内核放入大容量缓存来解决这个问题 ， 三级缓存的带宽是内存的7~8倍 ， 延迟则只有1/5 ， 效率显然更高 。 但缓存占据了大量的内核晶体管资源 ， 不可能无节制地增大 。
而M1给出的解决方案则退了一步 ， 通过SoC的形式将2颗LPDD44X DRAM直接封装到M1的基板上 ， 这样一来 ， 至少相对传统的插槽或主板焊接而言走线距离短了非常多 ， 进而降低了延迟并降低功耗 。
根据已有的资料来看 ， 相对板载方案 ， 传输功耗的下降幅度可以达到20倍之多 ， 未来如果能结合HBM2内存颗粒 ， 双通道的情况下就能实现512GB/s的带宽 ， 足足是DDR4-3200的10倍 。
不过 ， 封装内存也就意味着完全舍弃了扩展性且容量上限也明显更低 ， 这就会形成天生的用户群上限 。 3款采用M1芯片的Mac产品最大内存容量也不过16GB ， macOS可不能像iOS这样通过杀进程的方式来缓解内存压力 ， 并行是电脑操作的自然属性 ， 所以这就注定了至少在M1这个阶段 ， 它依然只能在主流定位的产品上找存在感 。
但从商业角度来说这个切入点反倒很适用 ， 因为主流即代表高出货量 ， 这是生态形成和用户习惯培养的根本 ， M1必须能打下这个基本盘 ， ARM在Mac端才能走得更远 。
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为什么我们选择测试Mac mini？
M1芯片的3款机型中 ， 大家可能更关注新款的MacBook Air和MacBook Pro ， 不过我们知道CPU的性能往往与散热正相关 ， 相对于以轻薄为主要设计方向的笔记本而言 ， Mac mini虽然定位迷你 ， 机身只比机顶盒大不了多少 ， 但"瘦死的骆驼比马大" ， 厚度依然足足有36mm ， 是MacBook Pro的两倍有余 ， 这就为它的散热设计保留了足够的余量 。
事实上从我们的测试来看 ， 即便是运行需要编译器编译的X86高负载应用也没有出现明显的噪音 ， 机身发热也几乎可以忽略 ， 所以Mac mini是3款M1芯片机型中性能释放最稳定的一款 。
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而且作为不需要负担屏幕、键鼠成本的迷你台式机 ， Mac mini也将用户预算压力控制在了最低水准 ， 可以充分利用已有的或自己更喜欢的周边硬件来展开工作 ， 视频输出可以通过HDMI2.0和1个带宽达到40Gbps的雷雳/USB4来实现双显示器 。
除此之外还有1个雷雳/USB4接口 ， 并预留了2个USB-A、千兆有线、3.5mm音频输出并支持WiFi6无线协议 ， 对于大多数想要尝鲜更换Mac平台的用户来说 ， 也是目前最实用的方案 。
当然 ， 如果是重度外设用户 ， 接口数量还是相对紧张的 。
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采用基于ARM架构的电脑处理器方案 ， 也意味着完全打通了iOS和iPadOS生态 ， 毕竟这两者在各自领域都基本上稳坐头把交椅 。
M1的出现开启了苹果电脑、手机、平板生态大一统的开端 ， 未来的走势就是APP端有着广泛的三者兼用基础 ， 上层再发展出各自特化的APP来作为延展区分 ， 这就是苹果力推M1的市场目的 ， 也是为啥总有人说M1就是强化版A14Z的原因 ， 其实这种说法在我看来确实是有理由的 。
将手机、平板、电脑的处理器统一的另一大优势 ， 就是可充分利用规模效应来降低成本 ， 即便是作为第一代产品的M1也已借由iPhone和iPad庞大的体量收获了低成本效益 。
与采用Core i5处理器的版本相比 ， 同为8GB内存、512GB SSD的配置下M1版Mac mini足足便宜1500元 ， 但基本的日常使用来看几乎没有差别 ， 还能依靠专用芯片来给苹果系APP加上强力Buff ， 可以说是优点很明显的产品 。 香！
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