Mac Mini на M1: взгляд изнутри

Ранее мы говорили про Mac Mini в дата-центрах. В этой статье мы заглянем «под капот» новейшего mac на базе SoC M1 в прямом и переносном смыслах.

Как известно, гостей встречают по одежке. Наш сегодняшний гость, новый Mac Mini, минимально отличается от своего предшественника 2018 года. Первое отличие заключается в предоставляемых интерфейсах ThunderBolt. Старое поколение имеет 4 порта, а новое — всего 2. Второе заметное отличие касается окраса Mac Mini. Устройства с процессорами Intel поставляются в цвете Space Gray, а c M1 — в цвете Silver.

Вероятно, Apple таким образом смещает акцент в сторону внутреннего содержимого Mac Mini. Минимальные различия во внешнем виде разных поколений побуждают уделить больше внимания их производительности. Бонусом — снижение рисков, сроков и расходов на разработку новых комплектующих.

Мы пойдем на поводу у желания посмотреть внутрь Mac Mini и разберем его.

Внутренний мир

^{Mac Mini 2020}

^{Mac Mini 2018 (источник ifixit.com)}

«Ключами» к внутреннему миру Mac Mini являются отвертки Torx: T5, T6 и T8. Как и в предыдущем поколении, за пластиковой заглушкой находится алюминиевая крышка, прикрученная шестью болтами. Легко заметить, что в новом Mac Mini очень много пустого пространства. Снимаем вентилятор.

^{Mac Mini 2020 без вентилятора}

На соединение материнской платы наклеена черная полоска, похожая на изоленту. Снятие данной наклейки лишает гарантии. В новом Mac Mini нет модернизируемых частей, поэтому поводов извлекать основную плату из корпуса тоже нет.

^{Основная плата вне корпуса}

^{Материнская плата без передней панели и динамика}

Материнская плата без корпуса, передней панели и динамика выглядит невероятно миниатюрной. На переднем плане видно два железных компонента без опознавательных знаков, которые, скорее всего, являются накопителем. Самое интересное ждет под воздуховодом и радиатором. Откручиваем оставшиеся 8 болтов и получаем доступ к сердцу Mac Mini.

Под радиатором можно увидеть сразу три чипа, помеченных логотипом Apple. Однако известный M1 узнается сразу. Рядом с основным кристаллом процессора находятся два модуля оперативной памяти LPDDR4X. Множество чипов не маркированы, тем не менее, узнаются следующие:

• MegaChips MCDP2920A4, конвертер DisplayPort 1.4 в HDMI 2.0;
• Broadcom BCM57782, гигабитный Ethernet-контроллер;
• 2x Intel JHL8040R, ретаймер ThunderBolt 4;
• Apple 1096 и 1097.

Микросхемы на обратной стороне материнской платы:

• 2x Texas Instruments CD3217B12;
• Renesas 501CR0B;
• Fresco Logic FL1100SX, контроллер PCIe-to-USB;

Близкое расположение всех компонентов способствует повышению скорости обмена информацией, но это лишь теория. Протестируем Mac Mini на практике и сделаем собственные выводы.

Производительность

Процессор M1 состоит из 8 ядер на архитектуре ARM64. Однако это не обычные ядра. Половина из них — высокопроизводительные ядра FireStorm, а остальные — энергоэффективные IceStorm. Официальной информации по TDP процессора нет, но по оценкам тепловыделение не превышает 21 ватта.

^{Установка транслятора Rosetta 2}

Первый тест в нашем плане — GeekBench5, быстрый тест производительности процессоров. На Mac с M1 бенчмарк можно запустить нативно и через транслятор x86 в arm64. Последний по умолчанию отсутствует в системе, но его можно легко установить с помощью следующей команды:

softwareupdate --install-rosetta

Операционная система также предложит установить транслятор при запуске старого приложения.

^{Главное окно GeekBench5}

При наличии Rosetta 2 в GeekBench5 можно выбрать архитектуру Intel. Это позволит измерить производительность Mac Mini на неадаптированных «классических» приложениях.

Архитектура приложения	Single-Core Score	Multi-Core Score
Apple Silicon	1742	7577
Intel	1297	6012
Intel Core i5-10500	1176	5979
Intel Core i9-9900	1246	7687

Производительность приложений x86_64 на M1 ниже нативных всего на 20%. Если оценивать по архитектуре Intel, то Apple M1 показывает результат на уровне 65-ваттного Intel Core i5-10500, а в исполнении нативного кода немного отстает от Intel Core i9-9900.

Графический ускоритель	OpenCL Compute Score
Apple M1	19465
GeForce GTX 970M	19743

Графический ускоритель	Metal Compute Score
Apple M1	22022
NVIDIA GeForce GTX 980	21820

В GeekBench есть секция Compute, которая измеряет производительность графического ускорителя. В этом Mac Mini графическим ускорителем выступают ядра процессора. Мы провели тесты на доступных для M1 технологиях: OpenCL и Metal. Процессор Apple показывает хороший результат, даже в сравнении с внешними видеокартами.

В Apple M1 присутствует 16-ядерная система Neural Engine для работы с нейронными сетями и машинным обучением. Нам хотелось провести тестирование с помощью AI Benchmark, однако данный тест не запускается из-за ошибки определения процессора.

Поэтому мы выбрали более простой тест — обучение сверточной нейронной сети (CNN) для классификации рукописных цифр на датасете MNIST. Мы применили скрипт, адаптированный для использования с форком Tensorflow для macOS. В данном тесте три ключевых параметра:

• среднее время прохождения эпохи;
• среднее время прохождения шага эпохи;
• точность полученной модели.

Мы провели тесты не только на подопытном Mac Mini, но и на некоторых видеокартах и процессорах для дата-центров. Вот что у нас получилось:

Устройство	Среднее время эпохи, с	Среднее время шага, мс	Точность модели
Apple M1 (CPU)	15	33	99.81%
Apple M1 (GPU)	19	40	99.36%
Nvidia GeForce GTX1080	3	6	99.85%
Intel® Xeon® Gold 6240	9	17	99.86%
Nvidia Tesla A100	3	3	99.87%
Nvidia Tesla V100	3	3	99.94%
Nvidia Tesla P40	3	5	99.89%

Настольный компьютер не может «порвать» видеокарты из серверного сегмента, но если взять во внимание низкое энергопотребление, Apple M1 показывает себя как серьезного конкурента.

Заключение

Новый Mac Mini на M1 навевает мысли о том, что скоро настольные компьютеры перейдут на архитектуру ARM64. Apple сделала устройство, которое преподносит пользователю что-то новое и непривычное, но не отбирает старое и привычное, позволяя запускать приложения, созданные под другую архитектуру.

Как вы думаете, сможет ли архитектура ARM полностью вытеснить x64?