Lanzado en Noviembre de 2020 el nuevo chip de Apple M1 (antes conocido como Apple Silicon) es el gran sucesor del famoso “una cosa más” de Steve Jobs.
Desde hace tiempo había rumores de que Apple iba a utilizar en sus portátiles un procesador de la línea de sus móviles y tablets.
Pero el hecho es que han ofrecido algo que nadie se esperaba: mientras que todo el mundo creía que sólo iban a ofertar una mayor duración de batería lo que han conseguido es ofrecer un rendimiento superior al de los fabricantes de procesadores x86 tradicionales.
Y muchísimo mejor rendimiento por vatio. Antes del M1 se pensaba que AMD era la única amenaza seria para Intel, pero ahora hay tres jugadores en la guerra de las CPUs.
Afortunadamente para AMD e Intel el M1 no ejecuta Windows o Linux sin virtualización.
¿Cómo lo han hecho??
Lo han hecho de la manera más sencilla pero escogiendo el camino difícil: han roto las normas. Arriesgado, pero la recompensa mereció la pena.
El diseño base
Apple M1 está clasificado como procesador ARM. La “R” en ARM significa “Risc” o “Reduced Instruction Set Computer” pero en mi opinión esa definición sólo aplica a los cores de la CPU, no al procesador al que yo consideraría CISC hecho con componentes RISC.
Lo que han hecho esencialmente es empaquetar variedad de componentes muy eficientes y especializados en un único chip.
¿En que es diferente a una arquitectura x86 actual?
- Casi no están usando el bus de comunicaciones externo. Todo ejecuta en el mismo chip por lo que las rutas son más cortas y las conversiones son casi inexistentes. Una máquina x86 típica tiene la CPU en la placa base, buses PCI para conectar a la GPU, los discos SATA o M2, las comunicaciones, etc. Obviamente hay mucha ganancia en rendimiento aquí.
- Han eliminado la necesidad de diferentes tipos de memoria. La GPU usa la misma memoria que la CPU. El controlador de disco hace lo mismo, al igual que el resto de los componentes especializados. Esto significa que no hay copias memoria-bus-memoria, con el consiguiente ahorro de espacio, dinero y tiempo. NVidia está intentando hacer lo mismo pero aún no hemos visto los resultados.
- Han creado una gran cantidad de componentes especializados, mientras que la microarquitectura Intel Rocket Lake (11ª generación) tiene CPU (con instrucciones de Deep Learning, pero no un componente especializado) y se ayuda de un chipset como en Z590 (en la placa base, con en el mismo chip) para la gestión de memoria, soporte para gráficos, USB, SATA, red, etc. Un Apple M1 tiene en el mismo chip los siguientes componentes:
- Machine learning accelerators
- High efficiency CPU cores
- Advanced display engine
- HDR video processor
- Always-on processor
- High quality image signal processor
- High performance CPU cores
- Low power design
- Secure enclave
- High performance NVMe storage
- Low power video playback
- High performance GPU
- High performance video editing
- Thunderbolt USB4 controller
- High-efficiency audio processor
- Neural engine
- HDR imaging
- Gen 4 PCI express
- Performance controller
Un montón de componentes que descargan a la CPU de trabajo y hacen que las cosas vayan más rápido. ¿He dicho ya que evitar pasar por la placa base y usar los buses mejoran la velocidad?
Ya estoy impresionado ¿algo más??
Por supuesto. No son sólo los componentes especializados y la memoria unificada. También es la velocidad de la memoria. Un procesador Intel usa DDR4-2933 a 45.8 GB/s de ancho de banda.
Que no está nada mal. Pero Apple usa LPDDR4X-4266 a 68.25GB/s de ancho de banda, casi un 50% más rápido. Claramente eso beneficia al Apple M1.
Además el proceso de fabricación del Apple M1 también es mejor, usando un proceso de 5nm ensombrece a los 10nm de Intel o los 14nm de nVidia.
En este caso un proceso de fabricación más reducido hace que se disipe menos calor y que la eficiencia general sea superior.
Una pasada, me voy a comprar un M1… ¡espera!
¿Recordáis cuando dije que el Apple era un procesador RISC? Eso tiene sus desventajas. Significa básicamente que un Apple M1 no entiende nada (en términos de software) de lo que utilizan los procesadores Apple de una generación anterior.
Por esto Apple necesita compilar el sistema operativo para que funcione con un M1. Y escribir nuevos drivers para todos esos componentes especializados de los que hablamos, la balanza se está inclinando del mundo de los drivers al mundo del silicio.
Seguro que habrá bugs, pero también seguro que los resolverán rápidamente. El sistema operativo (macOS Big Sur) funciona a la perfección tanto en los M1 como en los x86.
¿Qué hay de otros programas como Office, Adobe… los juegos?
Pues esa es la pregunta del millón. Todo el software debe recompilarse para el Apple M1. ¿No podré usar Excel entonces? Au contraire, mon ami. Esta no es la primera vez que Apple cambia de tipo de procesador, son expertos en ello y han creado “Rosseta 2” un pequeño programa que te permite convertir tus programas x86 al M1 mientras que llega una versión nativa para Apple M1.
Es posible que la primera vez que lo ejecutas tarde un poco pero luego funcionará muy bien. Lo mejor es que los desarrolladores están actualizando sus programas para el M1 muy rápidamente.
Definitivamente el Apple M1 es un procesador que cambia las reglas del juego, aunque no ejecute Windows nativamente y tardará bastante en ejecutar Linux nativamente (la virtualización está ya de camino).
¿Y cambiará también el mundo de los desarrolladores? Puedes leerlo en nuestro próximo artículo.
Juan Tavira
Universia
Especialista, arquitecto y friki multidisciplinar apasionado de todas las innovaciones. Esto es fácil de decir por uno mismo, pero cuando lo dicen mis compañeros informáticos, mis amigos geeks de los juegos e incluso mi mujer, algo de verdad tendrá ;-). Me gusta construir violines como hobby. En ocasiones veo código.
