M1评测出炉！功耗和速度完胜x86竞争对手

作者 | 吴优

Apple M1作为由ARM驱动的芯片，引起了许多关注，尤其是对于众多果粉而言更是一件兴奋的事情。因此，我们对这些设备及其生态做了一些比较传统典型的评估，仔细研究新M1的性能，同传统的x86进行对比。

M1的CPU是5nm  8个大小核设计，具有4个性能内核和4个效率内核。其中，以用户为中心的需要低延迟的前台任务将在性能核心上运行，对延迟要求较低的后台任务在四个效率内核上运行。

除了8个CPU内核，Mac Mini中的M1还具有8个GPU内核，总共128个执行单元，尽管在新架构上获得关于“苹果VS非苹果”的准确基准测试非常困难，但是我很有信心地说，这确实是世界领先的设计。可能在现有的CPU中有比M1更快的CPU，但如果在功耗不变的情况下，并没有可以与其进行竞争的电脑和服务器CPU。同样的，或许可以使用高端Nvidia或Radeon台式机卡击败M1的GPU，但二者会在功耗、物理尺寸和热量方面存在巨大差异。

与传统的Windows、Linux和macOS的架构基础64位X86相比，ARM架构通常会有电源效率优势，这种能效优势使得ARM很早就赢得了在手机和平板电脑等移动设备领域的压倒性胜利，其毫瓦级别的能耗使其在之后开始侵占数据中心领域，即使单个ARM处理器的性能通常不及他们的x86同类产品，但它们在完成相同工作量时，所需的功耗和散热更低。

台式机和传统笔记本电脑是64位x86架构的最后堡垒，在这些设备中，性能以及运行经典的操作系统和软件堆栈能力是最重要的评估标准。近些年，基于ARM架构的台式机逐渐多了起来，尽管它们往往运行速度慢且大多数处在低端市场，例如Pinebook Pro设备等。

不过，苹果的新型M1 SoC绝对不属于低端市场的产品之一，M1从一开始就被设计为功能强大且相对于传统PC架构而言具有竞争力的产品。

我们试图将M1与其基于x86架构的竞品进行直接的性能比较。在我们的设备测评中，通常非常依赖通用的综合基准测试套件，该套件可以针对平台进行各种测试，最终生成一个直观的分数。但遗憾的是，并非所有基准测试的套件都能在macOS上运行，很少有套件能够在Apple silicon上运行，而且几乎没有能够在Apple Silicon的macOS 11上运行的套件。

不过，Geekbench 5.3.0是个例外，其全新版本已经能在Apple Silicon macOS本地运行。。

在Geekbench的测试中，无论是单线程CPU还是多线程CPU，M1都以最高的分数击败了竞争对手。而在OpenCL GPU测试中，M1依然以19482分的成绩击败了i7-1185G7和Ryzen 7 4700U。

Cinebench的最新版R23提供了对ARM版本macOS的支持，它通常比Geekbench更受欢迎，尽管有人批评其使用Maxon图形渲染软件面向范围过于狭窄，但我们认为它既能分辨CPU之间的差距，有比Geekbench更加接近现实世界的期望和Passmark通用基准。

在用Cinebench测试中，苹果M1以7804分的成绩轻松击败了4核8线程i7-1185G7和8核8线程Ryzen 7 4700U，而 8核8线程Ryzen 9 5950X的分数达到了11850，远超M1，不过值得注意的是，M1的八个内核中只有四个是Firestorm的高性能版本，5950X的功耗（TDP）则是Mac Mini整个系统功耗的三倍以上。

在接下来的单线程测试中，M1以1520分的成绩几乎与Intel的i7-1185G7持平，Ryzen 9 5950X则以1625分的成绩超过M1。如果将世界领先的单线程x86 CPU Ryzen 9 5950X和M1都限制为在4个线程，再次运行Cinebench R23，5950X与M1的4个高性能内核同时运行，M1性能提升8.3%。

浏览器的基准测试是一项可以在不同架构之间进行良好转换的测试，因为它可以衡量相对真实的任务，例如复杂的操作在Web浏览器中呈现出的效果。尽管像Jetstream 2.0和Speedometer之类的基准测试仍然具有综合性，但它们可以模拟每个用户所期望工作的世界操作，完成一些细节性任务。

通过测试浏览器，M1驱动的Mac Mini表现出色，当在Apple Silicon上使用Safari时，比用Ryzen 4700U驱动的Acer Swift 3和用 Rosetta运行x86 Google Chrome时分数都要高。不过可能这些测试结果无法与实际的浏览体验进行直接比较，它们都是运行速度非常快的设备，在Web和其他地方都会比较流畅，而Mini及其M1 ARM体系结构也并不慢。

Mac Mini的M1处理器与最新的iPad和iPhone中的A12 Z和A14 Bionic共享ARM架构，而苹果在其App Store中为这些设备提供了共同的测试应用程序3D mark的Slingshot Extreme移动游戏测试套件。可以从图表中看出，M1表现最优秀，如果想要在Mac Mini上玩手机游戏，那么只要该应用能适配电脑，就会得到一流的体验。

测试Ryzen7 4700u和Mac Mini功耗的方法不太相同。

对于Mac Mini而言，测试整个系统的功耗很简单，将其插入Kill-A-Watt仪表，然后观察显示屏。测试由Ryzen 7 4700u驱动的Acer Swift 3时，测试了空闲状态以及运行pigz -p1、pigz -p4和pigz -p8的状态，使用Linux实用程序powertop，同时重复运行每个工作负载，直到电池放电稳定到不超过0.1w波动。

需要注意的是，这种比较并不是特别公平，Acer Swift 3必须为显示器供电，而Mac Mini则使用分立显示屏，不过结果依然很明显，由M1驱动的Mac Mini所消耗的电量依然比Swift少。

尽管尝试在少数通用的平台上对全新的体系结构进行基准测试具有一定的局限性，但是很明显，M1确实将高性能与高效率结合在了一起，这里测试的Mac Mini，其功耗和散热特性不受限制时，M1的性能超过一些高性能移动CPU。

不过，M1也并非十分强大，如果竞争对手将更多的核心和线程带入到大规模的并行竞争中，那么M1可能会被击败，不过竞争对手只能在功率和热差异严重的情况下这样做，可能在制造成本上也存在巨大差异。

除了对大规模并行的工作负载感到困惑之外，苹果公司显然已经打破了高性能ARM台式机和笔记本电脑设计的局限，即可以构建一个即使是在高性能水平之下也能与x86竞争的ARM系统。 

需要指出的是，这只是苹果公司第一代ARM笔记本电脑，还会有很大的增长空间，新Mac Pro的后续设计可能具有8个性能核心，而不是4个。

另外，M1是基于台积电5nm工艺制造的，该工艺比目前AMD和Intel使用的工艺更小，Intel即将推出的Rocket Lake台式机CPU预计将在14nm上运行，而 AMD的5nm Zen 4架构应在2021年上市。

文章编译自

• https://arstechnica.com/gadgets/2020/11/hands-on-with-the-apple-m1-a-seriously-fast-x86-competitor/

注：原文作者Jim Salter