苹果硅面对面：M1 Ultra和M1 Max乘坐高端PC Juggernauts

　　现在是时候了 ，数字铸造厂看了苹果硅
，今天我们将在阵容中查看高端芯片。我们的重点是在最新的Apple Mac Studio中找到的M1 Ultra的怪物，但我们还将检查MacBook Pro的M1 Max 。不过 ，正是M1 Ultra真正引起了我们的注意：此芯片系统代表了苹果迄今为止设计的最高计算机处理器，该公司声称它应该像高端Windows桌面一样快
。包装20个CPU核心
，21个TERAFLOP GPU和800GB/s的内存带宽，似乎可能是 - 但是它在现实世界测试中如何测量？

　　M1和M2线路是一段漫长的旅程的高潮 ，该旅程已经使公司从基于第三方设计和IP的SOC过渡
，从而将所有芯片设计在最远的范围内实现了现实。苹果设计自己的GPU，自己的CPU ，并处理SOC设计和集成 。这导致了对处理器设计的巨大控制 - 您需要将电话处理器扩展到高端台式机上。

　　这使我们进入了M1 Ultra
。自2020年以来
，Apple一直将其Mac桌面和笔记本电脑从Intel CPU和AMD GPU中移开，然后转移到其内部SOC ，从iPhone中采用相同的基本技术
，并将其集成到计算机中。苹果从低端和低功率的形式开始，但几个月前的Ultra发布最终到达了高端台式机 。但是 ，M1 Ultra并不是真正独特的芯片
。实际上
，这是两个M1 Max Socs连接到高带宽2.5TB/s interposer。对于操作系统和用户来说，似乎是一个带有1个CPU和GPU的整体芯片 ，但实际上，这是通过首次与性能链接的两个芯片
，可以支持双芯片GPU和CPU 。

　　Digital Foundry对M1 Ultra和M1 Max处理器的视频分析堆叠在功能强大的PC等效方面，包括Core i9 12900K和RTX 3090
。

　　Ultra包装了20个CPU核心 ，在16个性能核心和4个效率核心之间
，具有类似于现代英特尔设计的配置。虽然时钟速度可能低于桌面PC CPU，但在性能核心上 ，指令较高
，导致每核总体性能相似 。在其最高端规格中，21个TERAFLOP GPU具有64个苹果内部图形内核 ，据Apple称
，性能类似于RTX 3090，尽管我们将稍后访问
。为了解决问题 ，系统包装了令人惊叹的800gb/s内存带宽
，以使这些GPU和CPU内核保持良好的含量。

　　M1 Ultra仅在MAC Studio桌面计算机中可用，我们以最大的配置进行了测试 ，具有128GB的内存和8TB SSD 。最有趣的是，这台计算机的体积仅为3.7升
，它确实很小，并且仅比Xbox系列S大一点
。它使用了两个鼓风机风格的风扇 ，这些风扇通过大型铜热链接拉动空气来消散系统在负载下拉的200W
，这是高端台式电脑使用的一小部分能量。

　　因此，让我们继续前进 ，实际测量该机器的速度 。在使用生产力基准和合成学结束之前
，我们将从游戏测试开始。这台机器真的像高端台式机PC一样快吗？甚至可能更快？让我们看一下我们的游戏基准，通过视频捕获和数字铸造方式计算
。尽管这些天的内部基准测试基本上是准确的 ，但我们的理念是
，唯一重要的框架是实际上使其成为硬件视频输出的框架。

　　M1 max（MBP 2021）

　　M1 Ultra（Mac Studio 2022）

　　RTX 3080M 150W（MSI GP66笔记本电脑）

　　RTX 3090（台式PC）

　　墓碑的阴影

　　31.0

　　49.0

　　29.0

　　65.0

　　地铁出埃及

　　27.9

　　34.8

　　30.3

　　71.6

　　总战锤3

　　14.9

　　25.4

　　25.3

　　47.4

　　魔兽世界

　　18.4

　　36.2

　　32.9

　　81.6

　　野生动植物极限长凳

　　20215

　　35498

　　24247

　　42451

　　这不是一张特别大的桌子，因为不幸的是 ，我们实际上可以测试的高端Mac游戏没有很多
，尤其是在大型预算游戏方面 。但是我们在这里确实有一些标题 - 结果很有趣
。在我们的游戏测试中，我们拥有16英寸MacBook Pro ，其中具有满足的M1 Max Chip，我们的最大MAC工作室
，MSI GP66游戏笔记本电脑，带有第十一代i9和150W RTX 3080移动处理器 ，以及带有Core i9 12900K配对的高端桌面PC
，配备了高端台式PC。

　　看着古墓丽影的阴影 。这不是本地苹果硅游戏，因为标题是为X86编写的 ，因此这里的M1芯片必须使用Rosetta 2翻译层来运行 - 但似乎并没有对性能产生很大影响
。在4K处以最大设置运行的基准序列显示3080m和M1 Max是颈颈
，而Ultra则直接在M1 MAX和3090之间。

　　Metro Exodus（原始的非RT版本）具有一个不错的MAC端口，尽管它又是为X86编写的 。Ultra在此处也将PC分开 ，而Max在抵御3080m方面做得很好
。另一方面
，由于某种原因，当Vsync被禁用于Mac时 ，帧时间和口吃似乎存在非常严重的问题
，我在这些测试中注意到了这一点。Total War：Warhammer 3是另一场X86游戏，但似乎不如地铁或古墓丽影 。M1 Ultra在这里远远落后于3090 ，几乎无法与高端游戏笔记本电脑保持同步
。也许可以将其粉刷成亚最佳端口，也可以将其引入Rosetta翻译问题。

　　苹果硅游戏和基准很难找到
，但是3Dmark的野生动植物极端确实是本地应用 。

　　但是，本地苹果硅游戏呢？苹果硅的游戏很少 ，其中大多数是iOS端口
，而不是传统的PC软件。我们有一个杰出的游戏可以在跨平台上进行测试 - 魔兽世界
。这是暴雪长期运行的MMO的一个全孔苹果硅版本，但是尽管本地运行 ，但M1 Ultra又在两个PC系统之间再次落入了相同的模式
，但仍差距3090，但仍与高端PC GPU保持一致。最大值是无法播放的 ，而3080m徘徊在30fps左右 。当然
，在遥远合理的设置下，游戏中所有这些系统都将完全可以 ，而且我们正在运行游戏以大量的8K内部分辨率最大化
，以创建适当的压力测试
。

　　还有一个跨平台游戏图形基准也可以在Apple Silicon上本地运行-3DMark Wildlife Extreme，它使一组相对简单的3D场景在4K处。在这里 ，Ultra略低于3090，但比最大值快76％ 。最终
，Ultra似乎位于图形性能的3090以下，至少据我们所知 ，从跨操作系统的基准测试中
。不过
，它仍然是一个功能强大的处理器，似乎在大约3070或3080级别上插入了工作 ，具体取决于工作负载。

　　从M1 Max缩放是合理的
，但不是完美的 。通常，您应该期望与单芯片选项相比 ，绩效提高60-70％
。也许插入器在这里引起了一些小的打ic
，因为将多个芯片用于一个GPU需要大量的带宽。

　　这些结果实际上只是为了评估原始性能，因为Mac不是一个好的游戏平台 。实际上 ，很少有游戏最终出现在Mac上
，端口通常是低质量的
。如果Mac游戏有未来，它可能会通过其他平台的“借用 ”游戏来定义 ，无论是通过葡萄酒等包装纸还是通过iOS标题来定义的，基于M1的Mac可以使用该游戏。过去
，MAC可以通过Apple的Bootcamp解决方案安装Windows来运行游戏，但是基于M1的芯片也无法将其置于Windows的任何风味 ，甚至无法使用ARM的Windows 。

　　搅拌器（每分钟CPU样品）

　　M1 max（MBP 2021）

　　M1 Ultra（Mac Studio 2022）

　　核心i9 10850k（台式PC）

　　核心i9 12900k（台式PC）

　　怪物

　　99.4

　　195.9

　　88.7

　　178.1

　　垃圾车间

　　53.8

　　107.33

　　50.7

　　101.1

　　课堂

　　43.3

　　84.4

　　37.8

　　82.3

　　Geekbench CPU

　　M1 max（MBP 2021）

　　M1 Ultra（Mac Studio 2022）

　　核心i9 10850k（台式PC）

　　核心i9 12900k（台式PC）

　　多核

　　12577

　　23580

　　9599

　　17446

　　单核

　　1774年

　　1784年

　　1285

　　1820年

　　Cinebench CPU

　　M1 max（MBP 2021）

　　M1 Ultra（Mac Studio 2022）

　　核心i9 10850k（台式PC）

　　核心i9 12900k（台式PC）

　　多核

　　12259

　　23908

　　11171

　　25160

　　单核

　　1528年

　　1531年

　　1095

　　1858年

　　Handbrake 4K60编码

　　M1 max（MBP 2021）

　　M1 Ultra（Mac Studio 2022）

　　核心i9 10850k（台式PC）

　　核心i9 12900k（台式PC）

　　时间（分钟：SEC）

　　7:10

　　4:08

　　5:43

　　2:44

　　正如您可能从上表中意识到的那样
，我还花了一些时间对M1 Ultra中的CPU进行基准测试。我测试了搅拌机，Geekbench ，Cinebench和Handbrake- Ultra的结果令人信服
。我们在这里将GP66交换为我的台式计算机
，该计算机包装了核心i9 10850k。将其视为核心i9 10900k，几乎不可感知的时钟速度减小 。在这些测试中 ，12900K和M1 Ultra证明非常可比
。这两个芯片本质上是相对于多核能性能的匹配
，尽管12900K能够在某些单线程测试中可以使其具有优势。10850k和M1 Max也非常匹配 。

　　与我们的图形基准不同，从M1 max到M1 Ultra的缩放是在这些运行中接近线性的
。平均而言 ，M1 Ultra的速度快88％
，有些结果接近100％。我们在PC空间中已经看到了多年来在PC空间中看到的两块内核群，并且可以预期在这里进行非常好的缩放 。

　　最后 ，我以为我会从经常使用的几个程序中投入一些现实世界中的基准 - Final Cut Pro和Topaz视频增强了AI
。我们正在查看这里的两台M1计算机，以及16英寸2019 MacBook Pro
，其中包括八核Intel CPU和AMD RDNA 1基于GPU。最终削减的结果非常好奇 。尽管两台M1机器都击败了基于Intel的MacBook，但导出时间在整个M1上几乎相同
。那是怎么回事？

　　借助M1芯片上的典型最终剪切工作负载 ，出口性能似乎由硬件视频编码器决定。M1 Ultra具有与Max相同的视频硬件编码器
，因此编码ProRES或H.264视频时没有任何有意义的性能差异，没有许多效果 。要真正看到出口时间的差异 ，您需要真正用大量的效果和运动模板来压力GPU。即使那样
，也很难看到很大的差异
。但这并不是说并没有很大的瞬间性能差异 - 最终切割会在CPU核心上实时生成视频缩略图，而CPU内核几乎立即发生在M1 Ultra上 ，并且M1 Max上的较慢。通常
，时间轴更响应迅速，编辑过程更加流畅 - 但这不会反映在简单的导出测试中 。

　　M1 max（MBP 2021）

　　M1 Ultra（Mac Studio 2022）

　　Core i9 9980HK ，Radeon Pro 5500m（MBP 2019）

　　最终削减H.264出口（最小值：SECS）

　　1:05

　　1:03

　　1:33

　　最终切割ProRes出口（最小值：SEC）

　　0:23

　　0:23

　　1:25

　　Topaz视频增强（1080p至4K高档
，Artemis High）

　　6:01

　　4:12

　　13:33

　　Topaz AI更加简单
。我们严格限制了GPU，M1 Ultra表现出可靠的性能 - 完成了43％的测试 - 尽管GPU硬件增加了一倍 ，但并非特别令人印象深刻。这两台机器都粉碎了2019年Macbook Pro，正如预期的那样 。

　　因此
，M1 Ultra包装的性能与高端PC芯片相似，交易跨越各种指标
。CPU的性能在那里是最好的Intel提供的 ，而GPU目前位于PC Performance Leader下方一两个梯级。然而
，具有M1 Ultra的关键指标不是原始性能，尽管它在很大程度上与PC在该方面具有竞争力 。它是功耗
。Ultra设法即使使用快速消费者台式机 ，同时消耗了四分之一到三分之一的功耗。Mac Studio本身仅在满载时才拉大约200W
，并且通常少得多 。

　　那么，为什么M1 Ultra比可比的PC设计高得多？首先 ，苹果比竞争对手具有相当大的流程节点优势
。通过利用TSMC的5NM工艺
，Apple目前比其最接近的竞争对手提前一个或两个硅制造节点，这意味着苹果芯片的密度更高 ，功耗更低。苹果通常可以在其PC竞争对手之前访问TSMC的最新流程
，此时已经以5nm的价格生产芯片 。

　　其次，苹果只是在这个问题上投掷更多的硅。M1 Ultra在两个芯片上使用了高达140亿个晶体管
。相比之下 ，RTX 3090包的GA102 GPU仅280亿晶体管。有了更多的逻辑，Apple可以在较低的时钟和较低的电压下运行芯片
，并且仍然达到相似的性能 。TSMC 5nm的密度极高，在这里很有帮助
。最后 ，苹果的CPU和GPU体系结构在这里发挥了重要作用。这些设计主要是为iPhone和其他低功率应用设计的 。芯片内部可能有许多机制来控制能源消耗
，包括非常有效的功率门控
。

　　鉴于Apple解决方案的巨大潜力，有一个最终的问题值得解决：对更广泛的PC市场也将是实用的吗？毕竟 ，当苹果移至手臂时
，苹果的性能取得了巨大的提高，这也可以成为PC供应商的好解决方案吗？

　　通常 ，答案是否定的
，至少目前还没有。这里有两个主要问题 。使苹果设计有效的事物并不是针对他们使用的ARM指令设置许可证的特定的
。这些主要是我们已经讨论过的因素 - 其独特的高性能体系结构和过程节点优势是最重要的。至关重要的是，目前没有其他人提供的ARM CPU核心设计能够与AMD和Intel对脚趾进行脚趾 。第二个问题是缺乏X86代码的有效翻译层
。MacOS具有Rosetta 2 ，这是一种相对高效且兼容的解决方案
，用于在基于ARM的MAC上无缝运行X86代码。ARM的Windows 11具有用于X86程序的软件模拟器，但性能降低了 ，并且缺乏兼容性 。

　　Apple对其M1硅阵容的模切可能是或不准确的，但是从本质上讲
，GPU的最大值是M1 Pro的两倍，而M1 Pro的大小是M1的两倍。M1超级有效堆叠了两个M1 Max芯片 ，这意味着在CPU和GPU资源中的潜在增加了一倍
。

　　M1 Ultra是一个非常令人印象深刻的处理器。它可以根据高端PC提供CPU和GPU的性能
，包装了首先的硅插入器，消耗的功率很少 ，并且适合真正的微型底盘 。根本没有其他类似的东西
。对于已经在Mac生态系统中的用户
，如果您有苛刻的工作流程，这是一个很棒的购买。虽然Mac Studio很昂贵 ，但它的成本低于Apple旧的Pro品牌台式机 - Mac Pro和Imac Pro
，它们包装了昂贵的Xeon处理器和ECC RAM 。最终切割，Photoshop ，Apple Motion
，Handbrake-几乎我每天使用的所有内容在这台机器上都非常好
。

　　但是，对于PC用户 ，我认为这种特殊的Apple系统不应该特别诱人。尽管CPU性能符合Intel和AMD的最佳表现，但GPU性能的引人注目 。另外
，在接下来的几个月中，新的CPU和GPU将会巩固高端PC系统的性能优势
。也就是说 ，M1 Ultra是一种独一无二的解决方案。您在其他任何地方都不会在计算机中找到这种原始性能 。

　　从历史上看
，MAC上的游戏一直存在问题，现在仍然如此 - 当地端口在地面上很薄 ，当诸如No Man's Sky和Resident Evil Village之类的较旧的标题被提示进行conversion依时
，这比实际上要大得多
。也许这是Apple硬件的费用，也许是可寻址受众的大小 ，或者游戏不是这些机器的主要用例
，但仍然有一种感觉，即在移动空间之外（位于占主导地位的地方）之外 ，游戏不是应该的 - Steam Deck表明
，兼容性层表明兼容性层可以正常工作，并且最终是前进的路线。尽管如此 ，M1 Max（尤其是M1 Ultra）当然是非常强大的硬件，看到Apple Platform上的游戏如何发展
，这将令人着迷 。