M1 評測出爐！功耗和速度完勝 x86 競爭對手
Apple M1作為由ARM驅動的芯片，引起了許多關注，尤其是對於眾多果粉而言更是一件興奮的事情。因此，我們對這些設備及其生態做了一些比較傳統典型的評估，仔細研究新M1的性能，同傳統的x86進行對比。
M1的CPU是5nm 8個大小核設計，具有4個性能內核和4個效率內核。其中，以用户為中心的需要低延遲的前台任務將在性能核心上運行，對延遲要求較低的後台任務在四個效率內核上運行。
除了8個CPU內核，Mac Mini中的M1還具有8個GPU內核，總共128個執行單元，儘管在新架構上獲得關於“蘋果VS非蘋果”的準確基準測試非常困難，但是我很有信心地説，這確實是世界領先的設計。可能在現有的CPU中有比M1更快的CPU，但如果在功耗不變的情況下，並沒有可以與其進行競爭的電腦和服務器CPU。同樣的，或許可以使用高端Nvidia或Radeon台式機卡擊敗M1的GPU，但二者會在功耗、物理尺寸和熱量方面存在巨大差異。
ARM架構的擴張
與傳統的Windows、Linux和macOS的架構基礎64位X86相比，ARM架構通常會有電源效率優勢，這種能效優勢使得ARM很早就贏得了在手機和平板電腦等移動設備領域的壓倒性勝利，其毫瓦級別的能耗使其在之後開始侵佔數據中心領域，即使單個ARM處理器的性能通常不及他們的x86同類產品，但它們在完成相同工作量時，所需的功耗和散熱更低。
台式機和傳統筆記本電腦是64位x86架構的最後堡壘，在這些設備中，性能以及運行經典的操作系統和軟件堆棧能力是最重要的評估標準。近些年，基於ARM架構的台式機逐漸多了起來，儘管它們往往運行速度慢且大多數處在低端市場，例如Pinebook Pro設備等。
不過，蘋果的新型M1 SoC絕對不屬於低端市場的產品之一，M1從一開始就被設計為功能強大且相對於傳統PC架構而言具有競爭力的產品。
M1具體表現如何？
Geekbench 5.3.0
我們試圖將M1與其基於x86架構的競品進行直接的性能比較。在我們的設備測評中，通常非常依賴通用的綜合基準測試套件，該套件可以針對平台進行各種測試，最終生成一個直觀的分數。但遺憾的是，並非所有基準測試的套件都能在macOS上運行，很少有套件能夠在Apple silicon上運行，而且幾乎沒有能夠在Apple Silicon的macOS 11上運行的套件。
不過，Geekbench 5.3.0是個例外，其全新版本已經能在Apple Silicon macOS本地運行。。
在Geekbench的測試中，無論是單線程CPU還是多線程CPU，M1都以最高的分數擊敗了競爭對手。而在OpenCL GPU測試中，M1依然以19482分的成績擊敗了i7-1185G7和Ryzen 7 4700U。
Cinebench R23
Cinebench的最新版R23提供了對ARM版本macOS的支持，它通常比Geekbench更受歡迎，儘管有人批評其使用Maxon圖形渲染軟件面向範圍過於狹窄，但我們認為它既能分辨CPU之間的差距，有比Geekbench更加接近現實世界的期望和Passmark通用基準。
在用Cinebench測試中，蘋果M1以7804分的成績輕鬆擊敗了4核8線程i7-1185G7和8核8線程Ryzen 7 4700U，而 8核8線程Ryzen 9 5950X的分數達到了11850，遠超M1，不過值得注意的是，M1的八個內核中只有四個是Firestorm的高性能版本，5950X的功耗（TDP）則是Mac Mini整個系統功耗的三倍以上。
在接下來的單線程測試中，M1以1520分的成績幾乎與Intel的i7-1185G7持平，Ryzen 9 5950X則以1625分的成績超過M1。如果將世界領先的單線程x86 CPU Ryzen 9 5950X和M1都限制為在4個線程，再次運行Cinebench R23，5950X與M1的4個高性能內核同時運行，M1性能提升8.3%。
遊戲與瀏覽器測試
瀏覽器的基準測試是一項可以在不同架構之間進行良好轉換的測試，因為它可以衡量相對真實的任務，例如複雜的操作在Web瀏覽器中呈現出的效果。儘管像Jetstream 2.0和Speedometer之類的基準測試仍然具有綜合性，但它們可以模擬每個用户所期望工作的世界操作，完成一些細節性任務。
通過測試瀏覽器，M1驅動的Mac Mini表現出色，當在Apple Silicon上使用Safari時，比用Ryzen 4700U驅動的Acer Swift 3和用 Rosetta運行x86 Google Chrome時分數都要高。不過可能這些測試結果無法與實際的瀏覽體驗進行直接比較，它們都是運行速度非常快的設備，在Web和其他地方都會比較流暢，而Mini及其M1 ARM體系結構也並不慢。
Mac Mini的M1處理器與最新的iPad和iPhone中的A12 Z和A14 Bionic共享ARM架構，而蘋果在其App Store中為這些設備提供了共同的測試應用程序3D mark的Slingshot Extreme移動遊戲測試套件。可以從圖表中看出，M1表現最優秀，如果想要在Mac Mini上玩手機遊戲，那麼只要該應用能適配電腦，就會得到一流的體驗。
功耗
測試Ryzen7 4700u和Mac Mini功耗的方法不太相同。
對於Mac Mini而言，測試整個系統的功耗很簡單，將其插入Kill-A-Watt儀表，然後觀察顯示屏。測試由Ryzen 7 4700u驅動的Acer Swift 3時，測試了空閒狀態以及運行pigz -p1、pigz -p4和pigz -p8的狀態，使用Linux實用程序powertop，同時重複運行每個工作負載，直到電池放電穩定到不超過0.1w波動。
需要注意的是，這種比較並不是特別公平，Acer Swift 3必須為顯示器供電，而Mac Mini則使用分立顯示屏，不過結果依然很明顯，由M1驅動的Mac Mini所消耗的電量依然比Swift少。
ARM與x86之間的競賽升級
儘管嘗試在少數通用的平台上對全新的體系結構進行基準測試具有一定的侷限性，但是很明顯，M1確實將高性能與高效率結合在了一起，這裏測試的Mac Mini，其功耗和散熱特性不受限制時，M1的性能超過一些高性能移動CPU。
不過，M1也並非十分強大，如果競爭對手將更多的核心和線程帶入到大規模的並行競爭中，那麼M1可能會被擊敗，不過競爭對手只能在功率和熱差異嚴重的情況下這樣做，可能在製造成本上也存在巨大差異。
除了對大規模並行的工作負載感到困惑之外，蘋果公司顯然已經打破了高性能ARM台式機和筆記本電腦設計的侷限，即可以構建一個即使是在高性能水平之下也能與x86競爭的ARM系統。
需要指出的是，這只是蘋果公司第一代ARM筆記本電腦，還會有很大的增長空間，新Mac Pro的後續設計可能具有8個性能核心，而不是4個。
另外，M1是基於台積電5nm工藝製造的，該工藝比目前AMD和Intel使用的工藝更小，Intel即將推出的Rocket Lake台式機CPU預計將在14nm上運行，而 AMD的5nm Zen 4架構應在2021年上市。
文章編譯自https://arstechnica.com/gadgets/2020/11/hands-on-with-the-apple-m1-a-seriously-fast-x86-competitor/
原文作者Jim Salter
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資料來源：雷鋒網
作者/編輯：吳優
M1的CPU是5nm 8個大小核設計，具有4個性能內核和4個效率內核。其中，以用户為中心的需要低延遲的前台任務將在性能核心上運行，對延遲要求較低的後台任務在四個效率內核上運行。
除了8個CPU內核，Mac Mini中的M1還具有8個GPU內核，總共128個執行單元，儘管在新架構上獲得關於“蘋果VS非蘋果”的準確基準測試非常困難，但是我很有信心地説，這確實是世界領先的設計。可能在現有的CPU中有比M1更快的CPU，但如果在功耗不變的情況下，並沒有可以與其進行競爭的電腦和服務器CPU。同樣的，或許可以使用高端Nvidia或Radeon台式機卡擊敗M1的GPU，但二者會在功耗、物理尺寸和熱量方面存在巨大差異。
ARM架構的擴張
與傳統的Windows、Linux和macOS的架構基礎64位X86相比，ARM架構通常會有電源效率優勢，這種能效優勢使得ARM很早就贏得了在手機和平板電腦等移動設備領域的壓倒性勝利，其毫瓦級別的能耗使其在之後開始侵佔數據中心領域，即使單個ARM處理器的性能通常不及他們的x86同類產品，但它們在完成相同工作量時，所需的功耗和散熱更低。
台式機和傳統筆記本電腦是64位x86架構的最後堡壘，在這些設備中，性能以及運行經典的操作系統和軟件堆棧能力是最重要的評估標準。近些年，基於ARM架構的台式機逐漸多了起來，儘管它們往往運行速度慢且大多數處在低端市場，例如Pinebook Pro設備等。
不過，蘋果的新型M1 SoC絕對不屬於低端市場的產品之一，M1從一開始就被設計為功能強大且相對於傳統PC架構而言具有競爭力的產品。
M1具體表現如何？
Geekbench 5.3.0
我們試圖將M1與其基於x86架構的競品進行直接的性能比較。在我們的設備測評中，通常非常依賴通用的綜合基準測試套件，該套件可以針對平台進行各種測試，最終生成一個直觀的分數。但遺憾的是，並非所有基準測試的套件都能在macOS上運行，很少有套件能夠在Apple silicon上運行，而且幾乎沒有能夠在Apple Silicon的macOS 11上運行的套件。
不過，Geekbench 5.3.0是個例外，其全新版本已經能在Apple Silicon macOS本地運行。。
在Geekbench的測試中，無論是單線程CPU還是多線程CPU，M1都以最高的分數擊敗了競爭對手。而在OpenCL GPU測試中，M1依然以19482分的成績擊敗了i7-1185G7和Ryzen 7 4700U。
Cinebench R23
Cinebench的最新版R23提供了對ARM版本macOS的支持，它通常比Geekbench更受歡迎，儘管有人批評其使用Maxon圖形渲染軟件面向範圍過於狹窄，但我們認為它既能分辨CPU之間的差距，有比Geekbench更加接近現實世界的期望和Passmark通用基準。
在用Cinebench測試中，蘋果M1以7804分的成績輕鬆擊敗了4核8線程i7-1185G7和8核8線程Ryzen 7 4700U，而 8核8線程Ryzen 9 5950X的分數達到了11850，遠超M1，不過值得注意的是，M1的八個內核中只有四個是Firestorm的高性能版本，5950X的功耗（TDP）則是Mac Mini整個系統功耗的三倍以上。
在接下來的單線程測試中，M1以1520分的成績幾乎與Intel的i7-1185G7持平，Ryzen 9 5950X則以1625分的成績超過M1。如果將世界領先的單線程x86 CPU Ryzen 9 5950X和M1都限制為在4個線程，再次運行Cinebench R23，5950X與M1的4個高性能內核同時運行，M1性能提升8.3%。
遊戲與瀏覽器測試
瀏覽器的基準測試是一項可以在不同架構之間進行良好轉換的測試，因為它可以衡量相對真實的任務，例如複雜的操作在Web瀏覽器中呈現出的效果。儘管像Jetstream 2.0和Speedometer之類的基準測試仍然具有綜合性，但它們可以模擬每個用户所期望工作的世界操作，完成一些細節性任務。
通過測試瀏覽器，M1驅動的Mac Mini表現出色，當在Apple Silicon上使用Safari時，比用Ryzen 4700U驅動的Acer Swift 3和用 Rosetta運行x86 Google Chrome時分數都要高。不過可能這些測試結果無法與實際的瀏覽體驗進行直接比較，它們都是運行速度非常快的設備，在Web和其他地方都會比較流暢，而Mini及其M1 ARM體系結構也並不慢。
Mac Mini的M1處理器與最新的iPad和iPhone中的A12 Z和A14 Bionic共享ARM架構，而蘋果在其App Store中為這些設備提供了共同的測試應用程序3D mark的Slingshot Extreme移動遊戲測試套件。可以從圖表中看出，M1表現最優秀，如果想要在Mac Mini上玩手機遊戲，那麼只要該應用能適配電腦，就會得到一流的體驗。
功耗
測試Ryzen7 4700u和Mac Mini功耗的方法不太相同。
對於Mac Mini而言，測試整個系統的功耗很簡單，將其插入Kill-A-Watt儀表，然後觀察顯示屏。測試由Ryzen 7 4700u驅動的Acer Swift 3時，測試了空閒狀態以及運行pigz -p1、pigz -p4和pigz -p8的狀態，使用Linux實用程序powertop，同時重複運行每個工作負載，直到電池放電穩定到不超過0.1w波動。
需要注意的是，這種比較並不是特別公平，Acer Swift 3必須為顯示器供電，而Mac Mini則使用分立顯示屏，不過結果依然很明顯，由M1驅動的Mac Mini所消耗的電量依然比Swift少。
ARM與x86之間的競賽升級
儘管嘗試在少數通用的平台上對全新的體系結構進行基準測試具有一定的侷限性，但是很明顯，M1確實將高性能與高效率結合在了一起，這裏測試的Mac Mini，其功耗和散熱特性不受限制時，M1的性能超過一些高性能移動CPU。
不過，M1也並非十分強大，如果競爭對手將更多的核心和線程帶入到大規模的並行競爭中，那麼M1可能會被擊敗，不過競爭對手只能在功率和熱差異嚴重的情況下這樣做，可能在製造成本上也存在巨大差異。
除了對大規模並行的工作負載感到困惑之外，蘋果公司顯然已經打破了高性能ARM台式機和筆記本電腦設計的侷限，即可以構建一個即使是在高性能水平之下也能與x86競爭的ARM系統。
需要指出的是，這只是蘋果公司第一代ARM筆記本電腦，還會有很大的增長空間，新Mac Pro的後續設計可能具有8個性能核心，而不是4個。
另外，M1是基於台積電5nm工藝製造的，該工藝比目前AMD和Intel使用的工藝更小，Intel即將推出的Rocket Lake台式機CPU預計將在14nm上運行，而 AMD的5nm Zen 4架構應在2021年上市。
文章編譯自https://arstechnica.com/gadgets/2020/11/hands-on-with-the-apple-m1-a-seriously-fast-x86-competitor/
原文作者Jim Salter
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作者/編輯：吳優