Apple M1

Apple M1系列是苹果公司第一款基于ARM架构，並使用於桌上型與筆記型電腦的的自研处理器单片系统（SoC），於2020 年 11 月 10 日推出。为麥金塔计算机产品线與iPad產品線提供中央处理器。它搭载于MacBook Air (2020 年末)、Mac Mini (2020 年末)、MacBook Pro（13 英寸，2020 年）、iMac、iPad Pro及iPad Air (第五代)上。M1是首款用于个人电脑的5纳米芯片。苹果宣称该芯片在所有低功耗中央处理器产品中性能最佳，同时具有最佳的效能功耗比。 2021年10月18日，苹果发布了面对专业用户的Apple M1 Pro和M1 Max，与原版M1相比，在性能上的提升明显。 2022年3月8日，苹果推出了由兩顆M1 Max介接而成的Apple M1 Ultra，它是M1的最高阶版。 Apple M1成為主處理器之前，蘋果從Mac開始內建T系列系統安全晶片，為遷移ARM做準備。 该芯片内有四个高性能“Firestorm”核心和四个低功耗“Icestorm”核心，结构类似ARM的big.LITTLE和Intel的“Lakefield”系列架构。这样的架构能实现以往苹果-英特爾架构（英语：Apple–Intel architecture）无法达到的能效比优化。苹果宣称低功耗核心只需要高性能核心十分之一的电量。四个高性能核心均有192 KB指令缓存和128 KB数据缓存，并共享12 MB二级缓存；四个低功耗核心均有128 KB指令缓存和64 KB数据缓存，并共享4 MB二级缓存。“Icestorm”的“E集群”频率为0.6–2.064 GHz，最高功耗为1.3 W，而“Firestorm”的“P集群”的频率为0.6–3.204 GHz，最高功耗为13.8 W。M1芯片还包含苹果自己设计的8核（部分型号为7核）圖形處理器（GPU）。苹果宣称它可以同时执行25,000个线程。芯片还有一个专用的16核神经网络引擎，可以每秒执行11兆次运算。芯片其他组成部分还包括圖像處理器（ISP）、NVM存储、Thunderbolt 4控制器和Secure Enclave。 M1芯片内有4266 MT/s的LPDDR4X SDRAM，采用统一記憶體（unified memory）配置（即M1芯片内所有组件共享这一記憶體）。除此之外，整个SoC和RAM采取封裝體系的形式配置在一起。有8 GB和 16 GB两种配置供选择。 Rosetta 2动态二进制转译技术使得搭载M1芯片的设备仍然能够运行原有为x86架构处理器设计的软件。 M1 Ultra處理器是由兩個M1 Max處理器用UltraFusion介接而成，M1 Ultra處理器的技術參數是M1 Max處理器的兩倍。 由于苹果公司是一家无厂半导体公司，自身团队专攻芯片设计，最终的芯片制造需要晶圆代工厂家来完成。苹果预订了台積電的5纳米生产线来制造該款芯片。苹果也是TSMC 5纳米生产线的前期客户之一。M1 Pro 和 M1 Max 具有八个高性能“Firestorm”（M1 Pro 的低分档变体中有六个）和两个节能的“Icestorm”内核，提供总共 10 个内核（某些内核中有 8 个）的混合配置M1 Pro 的基本型号）。M1 Pro 集成了 Apple 设计的 16 核（在某些基本型号中为 14 个）图形处理单元 (GPU)，而 M1 Max 则集成了一个 32 核（在某些基本型号中为 24 个）GPU。每个 GPU 内核分为 16 个执行单元，每个执行单元包含 8 个算术逻辑单元 (ALU)。 M1 Max GPU 总共包含多达 512 个执行单元或 4096 个 ALU，其最大浮点 (FP32) 性能为 10.4 TFLOP。 它们具有与 Apple A14 Bionic 相同的 16 核神经引擎、Secure Enclave 和两个媒体引擎，并包括三个 Thunderbolt 4 控制器。M1 Pro 和 M1 Max 具有统一的内存架构，这意味着芯片上的所有组件，例如 CPU 和 GPU，共享相同的内存寻址。内存为 8 通道 LPDDR5-6400 SDRAM，M1 Pro 的总带宽为 200 GB/s，M1 Max 的总带宽为 400 GB/s。 M1 Pro 有 16 GB 和 32 GB 的内存配置，而 M1 Max 有 32 GB 和 64 GB 的配置。 M1 Max 支持 16 英寸 MacBook Pro 上的高功率模式，用于执行密集型任务。 M1 Pro 支持两个通过 Thunderbolt 的 6K 显示器和一个通过 HDMI 的 4K 显示器，而 M1 Max 支持第三个通过 Thunderbolt 的 6K 显示器。 MacBook Air ( 2020 ) MacBook Pro ( 13 吋 2020 ) Mac mini ( 2020 ) iPad Pro ( 11 吋第三代 ，12.9 吋第五代 ) iMac ( 24 吋 2021 ) iPad Air（ 2022 ） MacBook Pro（14寸 2021，16寸 2021） MacBook Pro（14寸 2021，16寸 2021） Mac Studio（ 2022 ） Mac Studio（ 2022 ） 下表显示了基于“Firestorm”和“Icestorm”微架构的各种 SoC。 M1 Ultra处理器是由两个M1 Max处理器用UltraFusion合成，技术参数是M1 Max处理器的两倍。 M1 (APL1102) M1 Pro (APL1103) M1 Max (APL1105) M1 Ultra (APL1W06) Apple Silicon Apple A12Z Bionic Apple M2 Mac向苹果芯片迁移 通用二进制 Asahi Linux：使M系列CPU之Mac可執行Linux的一項計劃 Frumusanu, Andrei, The 2020 Mac Mini Unleashed: Putting Apple Silicon M1 To The Test, [2020-11-18], （原始内容存档于2021-01-23） （英语）  The Apple M1 is the first ARM-based chipset for Macs with the fastest CPU cores and top iGPU. GSMArena.com. [2020-11-11]. （原始内容存档于2021-01-25） （英语）.  New MacBook Pro, MacBook Air, Mac Mini With Apple M1 SoC. NDTV Gadgets 360. [2020-11-11]. （原始内容存档于2020-12-28） （英语）.  Sohail, Omar. Apple’s 5nm M1 Chip Is the First for ARM-Based Macs - Boasts 2x More Performance Than Latest Laptop CPU, Uses One-Fourth the Power. Wccftech. [2020-11-11]. （原始内容存档于2021-01-26） （英语）.  存档副本. [2021-07-28]. （原始内容存档于2021-07-28）.  Apple M1 Chip. Apple.com. Apple. [2020-11-11]. （原始内容存档于2020-11-10） （英语）.  Apple's M1: A closer look at the chip inside of the latest Macs. Tech Republic. [2020-11-19]. （原始内容存档于2021-01-27） （英语）.  The 2020 Mac Mini Unleashed: Putting Apple Silicon M1 To The Test. ANANDTECH. [2020-11-19]. （原始内容存档于2021-01-23） （英语）.  With M1 Macs, memory isn't what it used to be. Mac World. [2020-11-19]. （原始内容存档于2020-11-20） （英语）.  How Fast Is Apple's M1 Chip? It Depends on the App. PC Magazine. [2020-11-19]. （原始内容存档于2021-01-26） （英语）.  First seven customers for 5nm TSMC production. EE News Europe. [2020-11-19]. （原始内容存档于2020-11-18） （英语）.