A portata di mano con l'Apple M1, un concorrente x86 davvero veloce [Updated]

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Ingrandisci / La nuova CPU grande / piccola ARM octa-core di Apple sta mettendo in guardia la sua concorrenza x86 ad alte prestazioni.

Mela

Storia originale 9:00 EST: In questo momento c'è molta comprensibile eccitazione intorno ai dispositivi basati su ARM di Apple. E abbiamo recensioni tradizionali di quei dispositivi e dei loro ecosistemi, per i fan di Apple e per i curiosi di Apple. Questa non è una di quelle recensioni, anche se sono in arrivo delle recensioni per alcuni dei nuovi Mac. Invece, daremo uno sguardo più da vicino alle prestazioni grezze del nuovo M1 rispetto ai sistemi x86 più tradizionali.

La CPU dell'M1 è un design grande / piccolo octa-core da 5 nm, con quattro core ad alte prestazioni e quattro core di efficienza. L'idea è che le attività in primo piano incentrate sull'utente, che richiedono una bassa latenza, verranno eseguite sui core delle prestazioni, ma le attività in background meno sensibili alla latenza possono essere eseguite più lentamente sui quattro core di efficienza meno potenti ma con minore consumo energetico.

Oltre agli otto core CPU, la versione dell'M1 nel Mac mini ha otto core GPU, per un totale di 128 Execution Unit. Sebbene sia estremamente difficile ottenere benchmark accurati da Apple a non Apple su questa nuova architettura, sono fiducioso nel dire che questo è davvero un design leader a livello mondiale: puoi ottenere prestazioni della CPU grezza più veloci, ma solo su power-is- CPU desktop o server senza oggetti. Allo stesso modo, puoi battere la GPU della M1 con schede desktop Nvidia o Radeon di fascia alta, ma solo con un'enorme disparità di potenza, dimensioni fisiche e calore.

ARM sta arrivando

L'architettura ARM presenta generalmente un vantaggio sostanziale in termini di efficienza energetica rispetto a x86-64, l'architettura alla base delle tradizionali macchine Windows, Linux e macOS. Questo vantaggio in termini di efficienza energetica ha portato ARM a una vittoria precoce e schiacciante nello spazio ultramobile – telefoni e tablet – dove i milliwatt hanno consentito di risparmiare molto più delle prestazioni. Da lì, ARM ha iniziato a invadere il datacenter e per le stesse ragioni: anche se i singoli processori ARM generalmente hanno prestazioni inferiori ai loro equivalenti x86, hanno ottenuto la stessa quantità di lavoro con costi di alimentazione e raffreddamento inferiori necessari.

I PC desktop e laptop tradizionali sono qualcosa di un ultimo baluardo per l'architettura x86-64. In questi fattori di forma, le prestazioni e la capacità di eseguire un sistema operativo e uno stack software familiari senza compromessi sono stati il ​​criterio più importante. Ma ARM sta arrivando anche per lo spazio desktop, anche se più lentamente, e principalmente nella fascia più bassa, come abbiamo visto in dispositivi come Pinebook Pro.

Il nuovo System-on-a-chip (SoC) M1 di Apple non è decisamente uno di quegli sforzi a basse prestazioni ea basso costo. L'M1 è progettato da zero per essere una concorrenza potente e piuttosto priva di compromessi per l'architettura tradizionale del PC.

Geekbench 5.3.0

  • I risultati di Geekbench mettono il Mac mini ben in evidenza rispetto ad altre CPU mobili, sebbene ancora dietro a CPU desktop più grandi, ad esempio, il Ryzen 7 3700X nella mia workstation tira poco meno di 9.000.

    Jim Salter

  • Geekbench 5 single-threaded mette l'M1 comodamente davanti all'i7-1185G7 di Intel e persino al Ryzen 9 5950X (1635, non nella foto).

    Jim Salter

  • Il test della GPU OpenCL di Geekbench non è qualcosa su cui normalmente ci appoggiamo. Ma sembra abbastanza chiaro che la GPU della M1 è più che una corrispondenza per Iris Xe di Intel, per non parlare del vecchio Vega 8 nel Ryzen 7 4700U.

    Jim Salter

È molto frustrante cercare di ottenere un confronto diretto delle prestazioni tra l'M1 e la sua concorrenza x86-64: nelle nostre recensioni dei dispositivi, normalmente ci appoggiamo piuttosto pesantemente a suite di benchmark sintetici generici che eseguono una vasta gamma di test su una piattaforma e vengono con un semplice punteggio numerico. Sfortunatamente, non tutte le suite di benchmark funzionano su macOS, pochissime funzionano su Apple Silicon e pochissime su queste linee funzionano su macOS 11 su Apple Silicon.

Geekbench 5.3.0 è una felice eccezione a questa regola, con una nuova versione in esecuzione nativamente su Apple Silicon macOS e già nell'App Store. Geekbench non è l'intero quadro, ovviamente. Può appiattire la maggior parte delle differenze nelle CPU, ingrandendone occasionalmente e in modo imprevedibile le altre. E poiché Metal è l'API per cui i dispositivi e il software di Apple sono ottimizzati, normalmente non utilizziamo affatto il suo test GPU basato su OpenCL.

Ma dal momento che stiamo esaminando un'architettura nuova di zecca su una piattaforma di minoranza, prima del suo lancio al dettaglio, siamo molto limitati a suite di benchmark brillanti e preconfezionate. All'interno del mondo limitato di Geekbench, è chiaro che l'M1 è un vincitore: batte tutti gli altri, sia che si tratti di CPU multithread, CPU a thread singolo o GPU OpenCL.

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Cinebench R23 [Updated]

  • In Cinebench R23, l'M1 ha battuto facilmente sia il 4c / 8t i7-1185G7 che l'8c / 8t Ryzen 7 4700u. Ryzen 9 5950x lo domina facilmente, anche limitato a 8 thread, ma ricorda, solo 4 core della M1 sono ad alte prestazioni.

    Jim Salter

  • L'i7-1185G7 (proveniente da una classifica pubblica) supera leggermente l'M1 nel Cinebench a thread singolo e il Ryzen 9 5950X si allontana un po 'più lontano di così. Ma è ancora una gara serrata.

    Jim Salter

  • Eseguendo i quattro core Firestorm ad alte prestazioni della M1 testa a testa con quattro dei core del Ryzen 9 5950X, il 5950X è il migliore.

    Jim Salter

Aggiornato alle 16:05 EST: La nuova versione R23 di Cinebench offre supporto ARM nativo su macOS e generalmente lo preferiamo a Geekbench. Sebbene ci siano critiche sul fatto che Cinebench, che utilizza il software di rendering grafico di Maxon, sia strettamente focalizzato, scopriamo che accentua le differenze tra le CPU e si avvicina maggiormente alle aspettative del mondo reale e al benchmark generico Passmark rispetto a Geekbench.

L'M1 di Apple esce saldamente in cima sia al quad-core / octa-thread i7-1185G7 che all'octa-core / octa-thread Ryzen 7 4700U in test multicore illimitati. Solo per divertimento, abbiamo limitato il Ryzen 9 5950X a soli otto thread e lo abbiamo aggiunto al mix: anche con solo otto core attivi, il 5950X domina facilmente qui. Ma è importante ricordare che solo quattro degli otto core della M1 sono la versione ad alte prestazioni Firestorm … e che il 5950X ha un TDP più di tre volte il consumo energetico dell'intero sistema del Mini!

Passando ai test single-threaded, l'M1 corre testa a testa con l'i7-1185G7 di Intel, ma è importante guardare di nuovo al consumo energetico. L'i7-1185G7 è stato testato con il suo cTDP da 28 W "up", non il cTDP da 15 W che ci aspettiamo con la maggior parte dei sistemi laptop di produzione. Nel frattempo, l'intera potenza assorbita a muro del Mac Mini, anche durante Cinebench R23 multithread, è di soli 23,5-24,1 W. Sebbene le prestazioni a thread singolo non diminuiscano molto sull'i7-1185G7 quando il suo cTDP è limitato, diminuiscono e sospettiamo che dovrà essere limitato in termini di potenza molto più bruscamente rispetto all'M1 in un Macbook Air.

Successivamente, ho limitato sia il 5950X (come CPU x86-64 single-threaded leader mondiale) che l'M1 a soli quattro thread, e ho eseguito di nuovo il test Cinebench R23. Correndo testa a testa con i quattro core ad alte prestazioni Firestorm della M1 contro quattro dei 16 core del 5950X, il 5950X vince con un aumento delle prestazioni dell'8,3%.

Browser e benchmark di gioco mobile

La storia originale riprende: Francamente, non ero soddisfatto di Geekbench. Per assicurarmi che la facile conclusione – che il SoC M1 è un bruciatore di granaio, in grado di andare in punta di piedi con tutti i concorrenti mobili – fosse valida, avevo bisogno di ramificarmi un po '.

Il benchmarking nel browser è un test che si traduce bene in architetture radicalmente diverse, poiché misura un'attività relativamente reale: quanto bene vengono eseguite le operazioni complesse all'interno di un browser Web. Sebbene i benchmark come Jetstream 2.0 e Speedometer siano ancora sintetici, modellano le operazioni del mondo reale che ogni utente si aspetta che funzionino, indipendentemente dai dettagli sotto il cofano che le portano a termine.

Dal momento che il processore M1 del Mac mini condivide la sua architettura ARM con A12Z e A14 Bionic presenti negli ultimi iPad e iPhone – e Apple, saggiamente, ha reso la maggior parte delle app di quei dispositivi disponibili nell'App Store – questo ha aperto un'altra strada per il confronto . Slingshot Extreme Unlimited di 3DMark non mi permetterebbe di testare l'M1 su PC x86-64, ma mi permetterebbe di valutare l'abilità dell'M1 contro l'hardware mobile più veloce.

Esaminando i benchmark del browser, il mini alimentato da M1 è passato a pieni voti. Quando si utilizza Safari su Apple Silicon, il mini ha assolutamente spazzato via l'Acer Swift 3 con Ryzen 4700U e anche quando si esegue Google Chrome x86-64 tramite Rosetta, ha funzionato abbastanza bene.

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Vorrei mettere in guardia i lettori dal tentare di tracciare confronti diretti tra i risultati di questi test e le esperienze di navigazione effettive: in pratica, si tratta di macchine molto veloci che si sentono a proprio agio sul Web e altrove. Il punto più importante è che il mini e la sua architettura ARM M1 non sono certamente lenti.

Possiamo avere un ulteriore senso dell'abilità della M1 confrontandola con l'apprezzato iPad Pro 2020, utilizzando la suite di test di gioco mobile Slingshot Extreme di 3DMark. Se vuoi giocare ai tuoi giochi mobili preferiti sul mini, dovrebbe essere chiaramente un'esperienza di prima classe a condizione che le app si traducano bene: vediamo una progressione graduale quasi perfetta verso l'alto dall'iPhone 12 Pro al telefono da gioco Android di punta di ASUS (sì, è una cosa), da lì all'iPad Pro 2020 e infine al mini alimentato da M1 saldamente in cima al mucchio.

L'unico neo sui giochi mobili sul mini – o sui suoi fratelli più portatili, Macbook Air e Macbook Pro con M1 – è che non tutte le app iOS sono ancora disponibili nell'App Store di Big Sur. Apple utilizza un sistema automatizzato per filtrare le app che non sono adatte e una cura umana per confermare alcuni di questi filtri. Inoltre, gli sviluppatori possono scegliere di disattivare l'inclusione delle loro app. Sono rimasto particolarmente deluso nel vedere che mancava Wild Life, la più recente app di benchmark di 3DMark; quell'app consente confronti multipiattaforma tra PC e dispositivo mobile e sarebbe stata davvero molto utile.

Scendendo e nerd: compressione parallela pigz

  • La CPU M1 di Apple si blocca anche con il rispettabile octa-core Ryzen 7 4700U, anche se quattro degli otto processi della M1 sono in esecuzione sui suoi core di efficienza.

    Jim Salter

  • Quando è limitato a soli quattro processi, l'M1 alimenta non solo il Ryzen 7 4700U, ma anche il mio desktop Ryzen 7 3700X … e si blocca quasi morto anche con un Ryzen 9 5950X!

    Jim Salter

  • Non avevo ancora un Intel i7-1185G7 a portata di mano, ma non credo che avrebbe fatto molta differenza. L'M1 sembra essere il processore single-threaded più veloce del pianeta, battendo anche il Ryzen 9 5950X, che è arrivato a 54,8MiB / sec.

    Jim Salter

Facciamo finta di niente: no, la compressione dei dati non è in realtà un unico benchmark delle prestazioni della CPU. Detto questo, è un'attività del mondo reale molto diretta che crea colli di bottiglia sulla CPU e ogni utente la sperimenta abbastanza frequentemente. Per testare la velocità di compressione dei dati, ho fatto quanto segue:

  • scarica il codice sorgente per pigz e compilarlo su Mac mini in modalità nativa ARM
  • scaricare l'albero dei sorgenti del kernel Linux, versione 5.10-rc3
  • tar cf l'albero del kernel, producendo un singolo file non compresso 972M
  • concatenare il tarball quattro volte, producendo un singolo file non compresso 3.8GiB
  • cat il fourlinux.tar risultante più volte, assicurandoti che sia completamente memorizzato nella cache della RAM
  • time pigz < fourlinux.tar > / dev / null

Quando viene eseguito senza argomenti aggiuntivi, pigz genera un thread di compressione per ogni thread della CPU che trova in linea, il che significa otto processi sia per il 4big / 4little M1 che per il Ryzen 7 4700u octa-core / octa-thread. L'app di macOS Activity Monitor ha confermato l'utilizzo della CPU di oltre il 700 percento, confermando che i quattro core di efficienza della M1 erano davvero in gioco.

Sebbene questo test abbia prodotto risultati molto diversi da Geekbench, conferma che l'M1 è un processore leader a livello mondiale. Anche se confrontato con il Ryzen 7 4700u di AMD, con i suoi otto core pieni e ad alte prestazioni, l'M1 ha ottenuto una vittoria estremamente limitata. Quella vittoria rientra nel margine di errore … ma dimostra anche che anche nel giorno migliore del 4700U, non può battere il processore ARM di Apple in questa configurazione di alimentazione.

La mia workstation desktop, che ha un Ryzen 7 3700X a otto core e 16 thread, batte facilmente sia l'M1 che il 4700u in una corsa pigz illimitata, ma lo fa sfruttando una grave discrepanza nel consumo di energia. Il TDP del Ryzen 7 3700X è di 65 W e il suo consumo effettivo è significativamente più alto quando viene eseguito per lunghi periodi alle massime prestazioni per un carico di lavoro come questo.

Solo core Firestorm

Avendo visto quanto fosse potente l'intera CPU su un carico di lavoro enormemente parallelo, la prossima cosa che volevo sapere era quanto fossero veloci i quattro core ad alte prestazioni da soli. Eseguendo di nuovo il test, questa volta usando l'argomento -p4 per limitare pigz a quattro processi, l'M1 è uscito al primo posto, non solo al di sopra del Ryzen 7 4700u, al di sopra di tutto. Ha battuto la mia workstation desktop Ryzen 7 3700X e ha funzionato testa a testa con Ryzen 9 5950X sul mio banco di prova all'aperto.

Infine, ho eseguito pigz -p1 per avere una seconda opinione sull'abilità single-core della M1. Non mi aspettavo davvero nessuna sorpresa qui, e non ne ho ricevute: la M1 ha superato tutti i sistemi che avevo a portata di mano, incluso il banco di prova Ryzen 9 5950X.

Sfortunatamente non ho ancora uno dei sistemi Intel i7-1185G7 Tiger Lake su cui eseguire nuovi test, ma dubito che sia molto importante: l'i7-1185G7 dovrebbe essere testa a testa con Ryzen 9 5950X per prestazioni a thread singolo, e il 5950X è leggermente più lento su un singolo thread rispetto all'M1.

Se l'M1 di Apple non è il processore single-thread e quad-thread più veloce del pianeta, certamente non gli manca di molto.

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