Apple Silicon M1

Il chip Apple M1 è il primo System-on-Chip (SoC) sviluppato direttamente da Apple per l’utilizzo nei prodotti della linea Macintosh e iPad. Rilasciato nel novembre 2020, è il primo processore basato su architettura ARM64 che segna la transizione dell’azienda dai processori Intel basati su architettura x86/x64.

Indice:

Caratteristiche tecniche

Non un semplice processore, Apple Silicon M1 è un sistema composto da differenti componenti: CPU, GPU, memoria RAM unificata, Neural Engine, Secure Enclave, controller SSD, Image Signal Processor (ISP), codificatori/decodificatori video e controller Thunderbolt con supporto USB 4. A questa configurazione si aggiunge, nei modelli successivi al primo, un Media Engine in grado di gestire in modo più efficiente flussi video, anche in formato ProRes.

Apple M1 system on chip

Se si guarda alle prestazioni pure, uno dei comparti che più di tutti rende il SoC M1 completo è quello grafico: la GPU a 8 core del primo modello è in grado di generare 2,6 teraflop di potenza con un carico di lavoro di 25.000 thread in contemporanea. Prestazioni che rivaleggiano AMD Radeon RX 560 e Nvidia GeForce GTX 1050 Ti per Apple M1, e che aumentano fino ai livelli di Nvidia GeForce RTX 3090 per Apple M1 Ultra. Al momento, la grafica integrata dei chip Apple Silicon è la più potente disponibile sul mercato.

Apple M1 system on chip

Alla notevole potenza grafica si affianca anche un Neural Engine in grado di accelerare fino a 15/30 volte i calcoli su algoritmi di machine learning e il chip per la sicurezza T2 con Secure Enclave, che permette di gestire Touch ID e la crittografia AES hardware per la memoria di massa, così da non inficiare sulle performance in lettura e scrittura, che sono tra le più alta nelle rispettive fasce di prezzo dei prodotti con a bordo Apple M1.

Prestazioni ed efficienza energetica

Prima dell’avvento di Apple M1, l’azienda di Cupertino ha utilizzato chip differenti per CPU, GPU, flussi Input/Output (I/O) e sicurezza. Il motivo per cui sono tutti integrati sullo stesso die, ovvero la placca metallica in cui sono fisicamente alloggiati tutti i componenti, è presto detto: la vicinanza fisica e la stretta integrazione permettono un utilizzo molto più efficiente a fronte di un consumo energetico particolarmente ridotto, se paragonato ai processori Intel.

Uno degli ambiti dove più si evince il vantaggio di avere un SoC altamente integrato, unito ad una memoria unificata veloce, è sicuramente il comparto grafico, con prestazioni superiori alle schede grafiche discrete Radeon RX 560 e Nvidia GTX 1050 Ti per il solo Apple M1, prestazioni che sono ulteriormente migliorate con le successive iterazioni di Apple Silicon (M1 Pro, M1 Max e M1 Ultra). Non soltanto le applicazioni professionali in cui è importante avere una scheda grafica di discreta potenza ne beneficiano, ma è anche possibile godere di molti titoli videoludici in precedenza appannaggio esclusivo dei computer della famiglia desktop, come iMac e Mac Pro, anche quando c’è la necessità di utilizzare il layer di emulazione Rosetta 2 – ovvero, quando i giochi non sono ottimizzati per Apple M1 e le librerie Metal. Certo, ci sono dei limiti anche da tenere in considerazione quando si acquista un prodotto come MacBook Air M1, ma per un utilizzo a tutto tondo il processore di Apple mostra tutti i suoi muscoli.

I numerosi core ad alta efficienza energetica dei processori Apple Silicon permettono di risparmiare notevolmente sui consumi. La maggior parte delle operazioni può essere espletata da questi core a basse prestazioni, che vanno ad impattare in modo minimo sulla durata della batteria. I test su MacBook Air e MacBook Pro dotati di Apple M1 confermano la bontà di questo approccio, con un’autonomia che si attesta tra le 10 e le 16 ore, a seconda del modello e del carico di lavoro. Se si utilizzano software professionali per operazioni di rendering grafico, di fotoritocco o videoediting, il carico di lavoro sostenuto nel tempo che attiva i core più performanti incide notevolmente sulla batteria, ma si attesta comunque su ottimi livelli, che stracciano per durata la stragrande maggioranza della concorrenza che troviamo nel mercato dei portatili Windows con processori Intel e AMD.

Apple M1 contro Intel

La differenza nell’utilizzo quotidiano di un Macintosh con a bordo Apple M1 è data dall’utilizzo di istruzioni differenti rispetto ai processori Intel e AMD. Un MacBook Air (2020) ad esempio non è in grado di eseguire applicativi x86 se non utilizzando un emulatore, chiamato Rosetta 2.

Compito dell’emulatore è quello di tradurre le istruzioni in modo da poter essere utilizzate dal processore in modo nativo: questo permette di utilizzare applicativi che non sarebbe altrimenti possibile, quando non sono disponibili app native per Apple M1. La buona notizia è che, dai dati di cui disponiamo, anche quando si è costretti ad utilizzare Rosetta 2 per applicazioni x86 le prestazioni sono all’incirca il 79% di quelle normalmente previste per le stesse applicazioni che funzionano in modo nativo.

Ad esempio, il benchmark Geekbench mostra un punteggio di 1.313 punti in single-core e 5.888 in multi-core se eseguito tramite Rosetta 2 su Apple M1; la stessa applicazione lanciata con supporto nativo mostra invece un punteggio di 1.687 in single-core e 7.433 in multi-core. Molte grandi aziende hanno aggiornato i propri pacchetti software per offrire applicativi capaci di essere eseguiti in modo nativo sulla nuova architettura ARM64, come ad esempio Microsoft con il suo pacchetto Office e Adobe con il suo software di ritocco professionale Photoshop.

Windows su Apple M1

Con il cambio di architettura su MacBook e Macintosh in generale, è terminato anche il supporto per Boot Camp, ovvero la possibilità che veniva offerta ai Mac basati su processori Intel di poter eseguire in dual boot anche la versione del sistema operativo Windows.

Nonostante Windows 11 presenti una versione specifica per processori basati su architettura ARM che è possibile installare, passerà ancora un po’ di tempo prima che entrambe le aziende decidano di “aprirsi” ufficialmente l’un l’altra e dare così la possibilità di eseguire il sistema operativo Windows in maniera nativa su Apple Silicon. Lo stesso vice presidente della sezione ingegneri software di Apple, Craig Federighi, ha ammesso che Apple “possiede le tecnologie necessarie per usare la versione ARM di Windows… ma è una decisione che spetta a Microsoft“.

Nel frattempo, ci sono altre strade che gli utenti possono percorrere se è necessario utilizzare determinati applicativi Windows su prodotti con a bordo Apple M1. Nell’aprile 2021, Parallels Desktop ha rilasciato una versione del suo software di virtualizzazione che consente di utilizzare con successo software nativo per il sistema operativo Windows, come Microsoft Office, e giochi per PC come The Elder Scrolls V: Skyrim e Rocket League.

Oltre a Parallels, una delle soluzioni più promettenti è Wine, il quale usa il layer di compatibilità per avviare applicazioni Windows. Entrambi i software, Parallels e Wine, sono a pagamento, ma sono necessari se non si può far a meno di utilizzare applicativi sviluppati per Windows con architettura x86/x64.

Famiglia di processori e dispositivi

apple m1 pro max ultra

Nel corso di due anni, Apple ha presentato ben quattro varianti del suo primo processore Apple Silicon: Apple M1, Apple M1 Pro, Apple M1 Max e Apple M1 Ultra.

Apple M1

Lanciato nell’anno 2020, Apple M1 è presente su: MacBook Air (2020), MacBook Pro (2020), Mac Mini (2020), iMac 24″ (2021), iPad Pro (2021) e iPad Air (2022). Di seguito le caratteristiche tecniche del SoC:

  • Cpu: 8 core (4 Performance / 4 Efficiency) per entrambe le versioni;
  • GPU: 7/8 core a seconda della versione;
  • Neural Engine: 16 core per entrambe le versioni;
  • Transistor: 16 miliardi;
  • Memoria unificata: 8/16 GB;
  • Larghezza di banda memoria unificata: 68,25 GB/s.

Apple M1 Pro

La prima variante del chip Apple M1, M1 Pro è stato commercializzato nel 2021 su MacBook Pro 14″ (2021), MacBook Pro 16″ (2021) e presenta la seguente scheda tecnica:

  • Cpu: 8/10 core (6/8 Performance e 2 Efficiency);
  • GPU: 14/16 core a seconda della versione;
  • Neural Engine: 16 core per entrambe le versioni;
  • Transistor: 33,7 miliardi;
  • Memoria unificata: 16/32 GB;
  • Larghezza di banda memoria unificata: 200 GB/s.

Apple M1 Max

La variante Apple M1 Max del SoC M1 è disponibile per MacBook Pro 14″ (2021), MacBook Pro 16″ (2021) e Mac Studio (2022) con la seguente scheda tecnica:

  • Cpu: 10 core (8 Performance – 2 Efficiency);
  • GPU: 24/32 core;
  • Neural Engine: 16 core;
  • Transistor: 57 miliardi;
  • Memoria unificata: 32/64 GB;
  • Larghezza di banda memoria unificata: 400 GB/s per M1 Max.

Apple M1 Ultra

Per chi richiede il massimo delle performance c’è Apple M1 Ultra, ottenuto dalla fusione di due chip Apple M1 Max tramite architettura UltraFusion. Al momento, questo chip è disponibile soltanto per Mac Studio (2022) ed è il chip desktop più potente sul mercato:

  • Cpu: 20 core (16 Performance / 4 Efficiency) per entrambe le versioni;
  • GPU: 48/64 core a seconda della versione;
  • Neural Engine: 32 core per entrambe le versioni;
  • Transistor: 114 miliardi;
  • Memoria unificata: 64/128 GB a seconda della versione;
  • Larghezza di banda memoria unificata: 800 GB/s.