Apple M1 的发布風(fēng)靡全球，從(cóng)那(nà)時(shí)起，它证明(míng)了(le)基于 ARM 內(nèi)核的定制硅可(kě)以与主流 CPU 技術(shù)竞争。是什么让 Apple M1 如(rú)此独特，SoM 和(hé) SoC 有什么优势，為(wèi)什么 Apple M2 的传闻证明(míng)了(le) SoM 设计的成功？
Apple M1 本质上(shàng)是一(yī)个安装在系统级模块 (SoM) 上(shàng)的片上(shàng)系统 (SoC)，该模块采用完全定制的架构，专门用于运行(xíng)包括 macOS 在內(nèi)的 Apple 产品。M1 的核心是 8 个 ARM 內(nèi)核，其中四个专用于高性能(néng)，另外(wài)四个专用于高效率。SoC 中还集成了(le)一(yī)个具有八核和(hé)多级缓存的 GPU。该 SoC 安装在集成系统內(nèi)存的板上(shàng)，具有 8GB 或 16GB 选项，這(zhè)些选项不可(kě)升级。然后将整个设备封装在散熱(rè)器中，板下(xià)侧的连接器允许安装在设备中。出于這(zhè)个原因，Apple M1 与其说是 SoC，不如(rú)说是一(yī)个 SoM，因為(wèi)它将多个硅器件组合成一(yī)个模块，然后在外(wài)部电路中使用。SoC 和(hé) SoM 是新兴技術(shù)，但(dàn)它们并不“新”。Raspberry Pi 是向世界介绍 SoC 的众多优势的产品的一(yī)个很(hěn)好的例子。為(wèi) Raspberry Pi 供电的 Broadcom 芯片将 CPU、MMU、GPU 和(hé) I/O 控制器集成在一(yī)个封装中。這(zhè)意味着整个计算系统可(kě)以集成到单个信用卡大小的 PCB 中。SoC 也大量用于物(wù)联网设计，ESP32 就是一(yī)个很(hěn)好的例子；它将 CPU、內(nèi)存和(hé)无线电控制器集成在一(yī)个封装中。那(nà)么為(wèi)什么 M1 如(rú)此具有開(kāi)创性呢？在 M1 之前，只有平板电脑和(hé)智能(néng)手机等移动个人(rén)计算设备使用 ARM 內(nèi)核。主流计算设备（PC 和(hé)筆(bǐ)记本电脑）使用 x86/x64 架构，只有筆(bǐ)记本电脑设备使用主流 CPU 的移动版本。這(zhè)些 CPU 基本上(shàng)来自(zì)以下(xià)两家公司之一(yī)：英特尔或 AMD。众所周知，英特尔和(hé)AMD在移动行(xíng)业有些欠缺，拥有强大的移动处理器往往意味着高能(néng)耗意味着电池寿命缩短。ARM 內(nèi)核提供的节能(néng)效果是它们一(yī)直是移动设备中关键参与者的原因。但(dàn)Apple M1 改变了(le)這(zhè)一(yī)切，因為(wèi)它在设计時(shí)考虑了(le)移动和(hé)桌面处理。使用多个內(nèi)核，每个內(nèi)核都(dōu)专用于高性能(néng)或高效率，允许系统在优化性能(néng)的同時(shí)节省功耗。這(zhè)种效率远远优于简单地(dì)降低(dī) CPU 時(shí)鐘(zhōng)或限制內(nèi)存，因為(wèi)高性能(néng)內(nèi)核将其硅空間(jiān)专用于高性能(néng)，而高效內(nèi)核将其硅空間(jiān)专用于高效。這(zhè)意味着在需要(yào)效率的時(shí)候，唯一(yī)专用于该任务的硬件正在运行(xíng)。经验结果表明(míng)，Apple M1 在最大负载下(xià)运行(xíng)時(shí)消耗 39 瓦和(hé) 7 瓦，考虑到使用英特尔处理器的等效系统在空闲時(shí)消耗 20 瓦，在负载下(xià)消耗 122 瓦。M1 的成果有效地(dì)将苹果产品的电池寿命延長(cháng)了(le)一(yī)倍。
到目前為(wèi)止，SoC 和(hé) SoM 的最大优势之一(yī)是使用的所有硅空間(jiān)都(dōu)专用于设备将用于的特定应用。例如(rú)，来自(zì) Intel 或 AMD 的现代 CPU 必须是通(tōng)用计算机，因為(wèi)该 CPU 的应用程序是未知的。客户可(kě)以轻松地(dì)将英特尔 CPU 用于必须优先考虑 I/O 的机器人(rén)控制器、用于浮点运算必不可(kě)少(shǎo)的超级计算机或必须考虑能(néng)源效率的通(tōng)用筆(bǐ)记本电脑。這(zhè)意味着英特尔必须使他(tā)们的设备尽可(kě)能(néng)通(tōng)用，以便轻松集成到任何应用程序中。然而，這(zhè)使得這(zhè)种设备更像是“万事通(tōng)，无所事事”，因為(wèi)它不能(néng)专门用于任何一(yī)项任务。但(dàn)是，可(kě)以将 SoC 设计為(wèi)仅集成对其将用于的任务必不可(kě)少(shǎo)的硬件。例如(rú)，移动处理器可(kě)以具有用于能(néng)量消耗的低(dī)能(néng)量电路，而自(zì)动驾驶汽车中的視(shì)觉系统可(kě)以集成 AI 模块以更快(kuài)地(dì)处理神经网络。因此，SoC 和(hé) SoM 允许设计人(rén)員(yuán)定制完美适合应用的设计。Apple M2 传闻如(rú)何显示 M1 的成功
虽然报告尚未得到证实，但(dàn)人(rén)们普遍认為(wèi)苹果正在開(kāi)发 M2，它将取代 M1。有传言称，核心不会有太大变化，但(dàn) GPU 会得到改进，CPU 頻(pín)率会提高。這(zhè)种设备的假定发布日期将是 2022/2023 年(nián)末，并為(wèi)大多數(shù) Apple 产品提供动力。尽管 M2 尚未得到苹果的确认，但(dàn) M1 的成功完美地(dì)展示了(le) SoC 和(hé) SoM 的优势。当然，Apple M1 并不是市场上(shàng)最强大的处理器。该王冠属于 Ryzen ThreadRipper 3990X，但(dàn)就每瓦性能(néng)而言，M1 為(wèi)王。M1 的高效率使其能(néng)够大幅延長(cháng)电池寿命，而专為(wèi) macOS 定制硬件的能(néng)力允许超高效的操作(zuò)系统设计。毫无疑問(wèn)，SoC 和(hé) SoM 将成為(wèi)计算设备的行(xíng)业标准。但(dàn)令工(gōng)程師(shī)兴奋的是定制芯片服务，它可(kě)以让客户选择半导体芯片并将它们连接到 SoM 上(shàng)，就像定制 PCB 服务和(hé)组件组装一(yī)样。
