Apple M1 的發布風(fēng)靡全球，從那時(shí)起，它證明了(le)基于 ARM 内核的定制矽可以與主流 CPU 技術競争。是什(shén)麽讓 Apple M1 如(rú)此獨特，SoM 和 SoC 有什(shén)麽優勢，為(wèi)什(shén)麽 Apple M2 的傳聞證明了(le) SoM 設計的成功？
是什(shén)麽讓 Apple M1 與衆不同？
Apple M1 本質上(shàng)是一(yī)個(gè)安裝在系統級模塊 (SoM) 上(shàng)的片上(shàng)系統 (SoC)，該模塊采用完全定制的架構，專門用于運行包括 macOS 在内的 Apple 産品。M1 的核心是 8 個(gè) ARM 内核，其中四個(gè)專用于高性能(néng)，另外四個(gè)專用于高效率。SoC 中還集成了(le)一(yī)個(gè)具有八核和多級緩存的 GPU。該 SoC 安裝在集成系統内存的闆上(shàng)，具有 8GB 或 16GB 選項，這(zhè)些(xiē)選項不可升級。然後将整個(gè)設備封裝在散熱器(qì)中，闆下(xià)側的連接器(qì)允許安裝在設備中。出于這(zhè)個(gè)原因，Apple M1 與其說(shuō)是 SoC，不如(rú)說(shuō)是一(yī)個(gè) SoM，因為(wèi)它将多個(gè)矽器(qì)件組合成一(yī)個(gè)模塊，然後在外部電路(lù)中使用。SoC 和 SoM 是新(xīn)興技術，但(dàn)它們并不“新(xīn)”。Raspberry Pi 是向世界介紹 SoC 的衆多優勢的産品的一(yī)個(gè)很好(hǎo)(hǎo)的例子(zǐ)。為(wèi) Raspberry Pi 供電的 Broadcom 芯片将 CPU、MMU、GPU 和 I/O 控制器(qì)集成在一(yī)個(gè)封裝中。這(zhè)意味着整個(gè)計算(suàn)系統可以集成到單個(gè)信用卡大小的 PCB 中。SoC 也(yě)大量用于物聯網設計，ESP32 就(jiù)是一(yī)個(gè)很好(hǎo)(hǎo)的例子(zǐ)；它将 CPU、内存和無線電控制器(qì)集成在一(yī)個(gè)封裝中。那麽為(wèi)什(shén)麽 M1 如(rú)此具有開創性呢(ne)？在 M1 之前，隻有平闆電腦和智能(néng)手機等移動個(gè)人(rén)計算(suàn)設備使用 ARM 内核。主流計算(suàn)設備（PC 和筆記本電腦）使用 x86/x64 架構，隻有筆記本電腦設備使用主流 CPU 的移動版本。這(zhè)些(xiē) CPU 基本上(shàng)來(lái)自以下(xià)兩家公司之一(yī)：英特爾或 AMD。衆所周知，英特爾和AMD在移動行業有些(xiē)欠缺，擁有強大的移動處理(lǐ)器(qì)往往意味着高能(néng)耗意味着電池壽命縮短。ARM 内核提供的節能(néng)效果是它們一(yī)直是移動設備中關(guān)鍵參與者的原因。但(dàn)Apple M1 改變了(le)這(zhè)一(yī)切，因為(wèi)它在設計時(shí)考慮了(le)移動和桌面處理(lǐ)。使用多個(gè)内核，每個(gè)内核都專用于高性能(néng)或高效率，允許系統在優化(huà)性能(néng)的同時(shí)節省功耗。這(zhè)種效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優于簡單地降低(dī) CPU 時(shí)鍾或限制内存，因為(wèi)高性能(néng)内核将其矽空間(jiān)專用于高性能(néng)，而高效内核将其矽空間(jiān)專用于高效。這(zhè)意味着在需要效率的時(shí)候，唯一(yī)專用于該任務(wù)的硬件正在運行。經驗結果表明，Apple M1 在最大負載下(xià)運行時(shí)消耗 39 瓦和 7 瓦，考慮到使用英特爾處理(lǐ)器(qì)的等效系統在空閑時(shí)消耗 20 瓦，在負載下(xià)消耗 122 瓦。M1 的成果有效地将蘋果産品的電池壽命延長了(le)一(yī)倍。
到目前為(wèi)止，SoC 和 SoM 的最大優勢之一(yī)是使用的所有矽空間(jiān)都專用于設備将用于的特定應用。例如(rú)，來(lái)自 Intel 或 AMD 的現(xiàn)代 CPU 必須是通用計算(suàn)機，因為(wèi)該 CPU 的應用程序是未知的。客戶可以輕松地将英特爾 CPU 用于必須優先考慮 I/O 的機器(qì)人(rén)控制器(qì)、用于浮點運算(suàn)必不可少的超級計算(suàn)機或必須考慮能(néng)源效率的通用筆記本電腦。這(zhè)意味着英特爾必須使他們的設備盡可能(néng)通用，以便輕松集成到任何應用程序中。然而，這(zhè)使得這(zhè)種設備更像是“萬事(shì)通，無所事(shì)事(shì)”，因為(wèi)它不能(néng)專門用于任何一(yī)項任務(wù)。但(dàn)是，可以将 SoC 設計為(wèi)僅集成對其将用于的任務(wù)必不可少的硬件。例如(rú)，移動處理(lǐ)器(qì)可以具有用于能(néng)量消耗的低(dī)能(néng)量電路(lù)，而自動駕駛汽車中的視(shì)覺系統可以集成 AI 模塊以更快(kuài)地處理(lǐ)神經網絡。因此，SoC 和 SoM 允許設計人(rén)員(yuán)定制完美适合應用的設計。Apple M2 傳聞如(rú)何顯示 M1 的成功
雖然報(bào)告尚未得到證實，但(dàn)人(rén)們普遍認為(wèi)蘋果正在開發 M2，它将取代 M1。有傳言稱，核心不會有太大變化(huà)，但(dàn) GPU 會得到改進，CPU 頻率會提高。這(zhè)種設備的假定發布日期将是 2022/2023 年末，并為(wèi)大多數 Apple 産品提供動力。盡管 M2 尚未得到蘋果的确認，但(dàn) M1 的成功完美地展示了(le) SoC 和 SoM 的優勢。當然，Apple M1 并不是市(shì)場(chǎng)上(shàng)最強大的處理(lǐ)器(qì)。該王冠屬于 Ryzen ThreadRipper 3990X，但(dàn)就(jiù)每瓦性能(néng)而言，M1 為(wèi)王。M1 的高效率使其能(néng)夠大幅延長電池壽命，而專為(wèi) macOS 定制硬件的能(néng)力允許超高效的操作(zuò)系統設計。毫無疑問，SoC 和 SoM 将成為(wèi)計算(suàn)設備的行業标準。但(dàn)令工程師興奮的是定制芯片服務(wù)，它可以讓客戶選擇半導體(tǐ)芯片并将它們連接到 SoM 上(shàng)，就(jiù)像定制 PCB 服務(wù)和組件組裝一(yī)樣。
