لأول مرة منذ ما يقرب من 15 عامًا، لا تأتي أجهزة MacBook و Mac mini الأحدث مع معالجات Intel. بدلاً من ذلك، استخدمت أبل شريحة M1 الجديدة تمامًا، والتي تم الكشف عنها بالأمس كبديل قوي من معالجات Intel التي تعمل على أجهزة أبل منذ عام 2006، تعرف على هذه الشريحة بشيء من التفصيل.
M1 هو نظام كامل في شريحة واحدة
سواء كانت تعمل هذه الشريحة على أجهزة الـ Windows أو macOS أو Chrome، فإنها تحتوي على مجموعة من المكونات بداخلها ويتعامل كل منها مع مهام مختلفة، بما في ذلك تلك المكونات المستخدمة لتصفح الإنترنت وفتح التطبيقات وإغلاقها، وكذلك معالج الرسومات، وغير ذلك الكثير،كل هذا ضمن شريحة واحدة يطلق عليها “وحدة المعالجة المركزية”.
في الأجهزة الكبيرة والقوية مثل أجهزة الكمبيوتر Workstation ومنصات الألعاب، تكون وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات منفصلة تمامًا وكل منها له مكان مستقل على اللوحة الأم. وعادةً ما تجمع أجهزة الكمبيوتر المحمولة الأصغر حجمًا بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات في مكون واحد باستخدام ما يُعرف باسم معالجة الرسومات المتكاملة، مع وجود بقية مكونات الكمبيوتر، في أماكن مختلفة على اللوحة الأم.
كتطور لمعالجات أبل سلسلة A التي طالما عملت على تشغيل الآي-فون و الآي-باد، تتخذ شريحة M1 نهجاً مختلفاً عن الحواسب وأقرب للهواتف فبدلاً من مجموعة أجزاء معالجة منفصلة، يكون نظامًا واحدًا على شريحة “SoC” أو ما تعرف بـ System on a Chip أو الكل في رقاقة واحدة. تعالج شريحة SoC جميع العمليات الحسابية، بما في ذلك معالجة الرسومات، مما يعني أن كل تعليمات برمجية يمكن أن تستخدم الجزء الأكثر كفاءة من معالج M1.
ولأنه يجب أن يقوم بكل شيء في وقت واحد، فإن معالج M1 يحتوي على عدد أكبر من الأنوية يصل إلى 16 نواة (إجمالية) مقارنة بالأنوية الستة الموجودة في أقوى معالجات الكمبيوتر المحمول من Intel.
في الواقع، يحتوي معالج M1 على العديد من النوى ليس فقط ليتمكن من أداء المهام بسرعة أكبر، ولكن يمكنه أداء أكثر من مهمة وبسرعة أيضا في نفس الوقت، فقد وزعت النوى لتعمل بالطريقة التالي:
◉ أربعة أنوية مخصصة للمهام القوية التي تتطلب قدرًا كبيرًا من قوة المعالجة.
◉ أربعة أخرى مخصصة لمهام أخف لا تتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة، حيث يتم تحويل المهام المناسبة إليها أثناء التشغيل.
◉ تم تخصيص ما يصل إلى 8 أنوية لمعالجة الرسومات، على غرار طريقة عمل رسومات Intel المتكاملة Iris في Mac mini و MacBook Pro و MacBook Air، يمكن للجزء الرسومي في معالج M1 تشغيل شاشة خارجية بتردد 60 هرتز وبدقة تصل إلى 6K، مثل شاشة أبل Pro Display XDR.
بالإضافة إلى ذلك، تحتوي شريحة M1 على وحدة تحكم تخزين أو ما يعرف بـ storage controller لنقل البيانات من وإلى محرك الأقراص الصلب “SSD” لنظام التشغيل Mac. بالإضافة إلى إحتوائها على العديد من المعالجات الأخرى ووحدات التحكم وأجهزة الاستشعار التي تتعامل مع التشفير ومعالجة الصور من كاميرات الويب ومهام ثانوية أخرى مطلوبة لتشغيل الكمبيوتر.
تأتي شريحة M1 بتقنية تصنيع 5 نانومتر “المسافة بين الترانزستورات في المعالج مما يعمل على زيادة عدد هذه الترانزستورات وبالتالي كفاءة أكبر”، على غرار معالج A14 في آي-فون 12. وفي الوقت نفسه، تستخدم أحدث معالجات Intel من الجيل الحادي عشر تقنية تصنيع 10 نانومتر، ولا يتوقع أن تقدم Intel معالجات بتقنية 7 نانومتر أو أقل حتى عام 2022 على أقرب تقدير.
وقالت إنتل في بيان يوم الثلاثاء الماضي، إن وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها توفر للعملاء أفضل تجربة، بالإضافة إلى أنها تعتبر المنصة platform الأكثر انفتاحًا للمطورين، اليوم وفي المستقبل”.
لكن لا يخفى على أحد أن التباين الكبير في تقنيات المعالجة بين هذه الشرائح يتحدث عن نفسه، وتوجهت شركات أخرى كبيرة لتبني تلك التقنية في صناعة المعالجات، حيث تعمل شركة AMD حالياً على معالج بتقنية 7 نانومتر، وبالتأكيد لن تتوقف عند هذا الحد.
الذكاء الاصطناعي وشريحة M1
تعد خوارزميات الذكاء الاصطناعي AI والتعلم الآلي ML ضرورية لمساعدة البرامج الحديثة على العمل بسلاسة. حيث تتمتع معالجات أبل سلسلة A و Intel Core بقدرات ذكاء اصطناعي مدمجة منذ فترة طويلة، ولا يختلف معالج M1 عنهما.
فمعالج M1 يحتوي على محرك عصبي مخصص مع 16 نواة معالجة خاصة به للتعامل مع مهام الذكاء الاصطناعي. هل سبق لك أن لمست صورة تستخدم فلاتر تلقائية “مثل لمس الصورة والسحب يميناً ويساراً لتحسين جودتها”، وكذلك التصوير في الاضاءة الخافتة ومن ثم تحسين الصورة بدون تدخل منك، تعتمد هذه المهام وغيرها غالبًا على تعلم الآلة لتعمل بشكل أسرع.
يعتمد المحرك العصبي لمعالج M1 على تعليمات من نظام التشغيل للعمل بشكل صحيح. وكذلك يقوم العديد من مطوري البرامج من الجهات الخارجية بدمج خوارزميات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في تطبيقاتهم.
تقول أبل إن MacBook Air الجديد الذي يعمل بنظام M1 قد تطور التعلم الآلي فيه إلى تسع مرات أسرع من MacBook Air السابق الذي يعمل بنظام Intel.
هل تم إنشاء جميع معالجات M1 بشكل متساوٍ لجميع الأجهزة؟
بغض النظر عما إذا كان الكمبيوتر يستخدم نظام SoC أي الكل في شريحة أو مجموعة من المكونات المنفصلة، فإنه لا يزال يخضع لبعض الخصائص الفيزيائية المعهودة على تلك المكونات. يعني كلما زاد عدد النوى التي يخصصها المعالج لمهمة معينة، كلما زادت سرعة تشغيل كل من هذه النوى، وبالتالي زادت سرعة إكمال المهمة، وهذه العملية بدورها تولد الكثير من الحرارة، وهذا هو السبب في أن معظم أجهزة الكمبيوتر تحتوي على مراوح ومشتتات حرارية.
وعلى الرغم من أن أبل لم تصدر الكثير من التفاصيل حتى الآن، فإننا نعلم أنه ستكون هناك إصدارات مختلفة قليلاً من M1 لكل من أجهزة Mac المختلفة التي تعمل بها. هذا يرجع أساسًا إلى حقيقة أن كل جهاز يتعامل مع الحرارة بشكل مختلف. لا يحتوي جهاز MacBook Air الجديد على مروحة تبريد، ونحن نعلم أن شريحة M1 في التكوين الأساسي لـ Air ستتميز بمعالج رسومات أقل قوة قليلاً وسيكون هناك خيارين الأول 7 أنوية والثاني 8 أنوية.
وفي الوقت نفسه، سيأتي كل من MacBook Pro و Mac mini الأكبر بمراوح تبريد، مما يتيح لشرائح M1 الحصول على وحدات معالجة رسومات كاملة الطاقة. من المحتمل أن يكون إصدارات Mac mini و MacBook Pro العاملة بشريحة M1 سرعات أعلى من شريحة MacBook Air، لكن أبل لم تشارك هذه المعلومات.
ما مدى سرعة معالج M1؟
وفقًا لشركة أبل، تعد شريحة M1 أسرع من معالجات Intel في أجهزة Mac التي تحل محلها. في بعض الحالات، تدعي الشركة أنها أسرع بكثير. تقول شركة آبل إن الأداء العام لجهاز M1 MacBook Air أسرع 3.5 مرة من ذي قبل، في حين أن أداء الرسومات أسرع بخمس مرات. في M1 MacBook Pro، أصبح حساب الذكاء الاصطناعي أسرع 11 مرة من ذي قبل، وتقول أبل إنه يمكنها إنشاء كود في تطبيق Xcode أسرع بـ 2.8 مرة.
وتزعم أبل أيضا أن أجهزة Mac التي تعمل بنظام M1 أسرع من نظيراتها التي تعمل بنظام Windows. تقدر الشركة أن M1 الجديد في MacBook Air يتفوق على 98 بالمائة من أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تم بيعها في العام الماضي. تستند هذه الادعاءات إلى اختبارات الأداء التي أجرتها أبل داخل الشركة، على الرغم من أنها لا تقدم المزيد من التفاصيل عنها باستثناء القول بأنها معايير “متوافقة مع معايير الصناعة”.
ومع ذلك، يمكن التلاعب بالمعايير القياسية بسهولة، لذلك من السابق لأوانه تحديد ما إذا كان M1 كما تقول أبل، لذا سيتم تجربته باستخدام معايير خاصة بالمراجعين حين صدوره.
تدعي أبل أيضًا أن معالج M1 سيوفر عمرًا ممتازًا للبطارية في MacBook Air و MacBook Pro. من الناحية العملية، توفر الطرازات السابقة من Air and Pro مع شرائح Intel عمرًا جيدا للبطارية أيضا، عادةً ما بين 10 و 20 ساعة من المهام الخفيفة مثل مشاهدة مقاطع الفيديو.
هل سيتم تشغيل تطبيقاتي على جهاز Mac العامل بمعالج M1؟
تم تصميم العديد من تطبيقات macOS للعمل على معالجات Intel، وليس M1. وحقق المطورون بعض السبق، حيث عرضت عليهم أبل مجموعة أدوات تطوير هذا الصيف لمساعدتهم على ترجمة وتجويل الأكواد لدعم معالج M1. والحقيقة بما أن نظام التشغيل macOS نفسه سيعمل على M1، فإن العديد من تطبيقات الطرف الثالث لن تعمل، على الأقل في البداية.
ومع ذلك، فإن عدم وجود دعم M1 لا يعني أن تطبيقات الطرف الثالث لن تعمل على الإطلاق، تقول أبل إن البرامج ستعمل على أجهزة Mac الجديدة من خلال برنامج Rosetta 2 الخاص بالشركة، والذي يعمل كمحاكي. لكن لا تتفاجأ إذا استمرت تلك العملية بعض الوقت. كتبت آبل في وثائق المطورين الخاصة بـ Rosetta 2 “تستغرق عملية ترجمة الاكواد وتحويلها لدعم معالج M1 وقتًا، لذلك قد يلاحظ المستخدمون أن التطبيقات قد يعتريها البطيء أو بعض المشاكل في بعض الأحيان.
وفي الوقت نفسه، أكدت أبل أنه بدءًا من نظام macOS Big Sur، ستعمل جميع برامج Mac على أنظمة Intel و M1، ويمكن الآن تشغيل تطبيقات الآي-فون و الآي-باد مباشرة على أجهزة Mac التي تعمل بنظام M1. وسيتوفر نظام Big Sur بشكل افتراضي في جميع أنظمة M1 الجديدة، وستتوفر كتحديث لأجهزة Mac القديمة في وقت لاحق من هذا الأسبوع.
ماذا لو أردت جهاز Intel Mac بدلاً من ذلك؟
يبدو أن Apple silicon هو مستقبل نظام Mac، ولكن أجهزة Mac التي تعمل بنظام Intel لن تختفي بين عشية وضحاها. يستخدم MacBook Air و Mac mini الجديدان M1 حصريًا، لكن أبل تواصل تقديم جهاز MacBook Pro مقاس 13 بوصة مع وحدات المعالجة المركزية Intel Core i5 أو Core i7 كخيارات للمستخدمين. ولم يتم تحديث أجهزة Mac الأخرى، بما في ذلك iMac و Mac Pro و iMac Pro و MacBook Pro مقاس 16 بوصة، ولا تزال تعمل بواسطة وحدات المعالجة المركزية Intel و في بعض الحالات يتم استخدام وحدات معالجة الرسوميات AMD الاختيارية.
يمكن لمعالجات M1 المقدمة من أبل أن تصنع بداية لعصر جديد من التقنية المتطورة التي بدورها تطور من استخدام الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة وسرعة المعالجة الفائقة التي ستغير بالفعل الكثير من المفاهيم.
