Apple při představování nových MacBooků Pro 14“ a MacBooků Pro 16“ věnoval pozornost také vylepšeným čipům Apple Silicon, které nazval M1 Pro a M1 Max. Označení napovídá, že mají mnoho společného s příbuzným čipem M1, přesto jsou vzájemně hodně odlišné.

Na první pohled je jasné, že jde zejména o počet jader. M1 Pro se nabízí buď s osmi nebo desíti procesorovými jádry, zatímco M1 Max má vždy deset procesorových jader. Podobně grafický čip má buď 14 nebo 16 jader u verze M1 Pro, mezitím M1 Max je osazen 16, 24 nebo dokonce 32 jádry. Proč toto dělení?

Apple si počet jader neurčuje jen tak z rozmaru, pouze následuje běžnou praxi, kterou jsme již viděli u čipů M1. Plnohodnotný čip M1 má osm procesorových a osm grafických jader. Vzhledem k velmi pokročilému 5 nm výrobnímu procesu se však stává, že nějaké jádro je chybové. Místo, abyste zahodili celý čip, vadné jádro jednoduše vypnete. Ostatní výrobci čipů jako Intel, AMD nebo Nvidia takovéto čipy obvykle přeznačí (například RTX 3080 a nižší varianta RTX 3070), ale Apple toto nedělá. Na rovinu vám sdělí, kolik jader je aktivních. Proto máme k dispozici MacBook Air M1 se sedmi grafickými jádry a MacBook Air M1 s plnohodnotnými osmi grafickými jádry. Stejný vzorec pak následuje M1 Pro s osmi procesorovými jádry a 14 grafickými a jeho plnohodnotný souputník s deseti procesorovými jádry a 16 grafickými.

Co je zač M1 Pro a M1 Max?

Už to, že existuje například M1 Pro s deseti procesorovými jádry a 16 grafickými jádry je pak malý zázrak moderních technologií. Tento čip totiž nese 33,7 miliard tranzistorů, což dokazuje vyspělost výrobních technologií TSMC, jehož továren Apple využívá. M1 Pro má osm výkonných jader a dvě úsporná jádra pro méně náročné operace. Podle technologických magazínů navíc Apple pro architekturu M1 Pro využil své nejmodernější čipy do iPhonů, tedy A15 Bionic.

M1 Pro využívá moderní sdílenou paměť RAM typu 256 bit LPDDR5 s rychlostmi až 204 GB za sekundu. Pro srovnání, paměti používané s M1 dosahují maximální rychlosti 68 GB za sekundu. Je nutné také podotknout, že 256 bit rozhraní je v laptopech stále neobvyklé a Apple se tak dá pokládat za průkopníka. Ostatní totiž běžně používají 128 bit podobně jako MacBooky Air a MacBook Pro 13“.

M1 Max je pak naprostý skvost s deseti procesorovými jádry a až 32 grafickými jádry. To znamená, že celý čip může mít 57 miliard tranzistorů. Apple se vůbec nebojí škálování a pro své „Max“ čipy využívá sdílenou paměť s rozhraním 512 bit LPDDR5 a rychlostmi dosud nevídanými, tedy 408 GB za sekundu. Dá se říci, že kuchařka Applu jede podle receptu „více výkonu = více jader“. A není to vůbec špatně.

Spotřeba a „magické“ TDP

Logicky tak musí všechny napadnout, že celý tento výkonný čip musí nutně spotřebovávat obrovské množství energie. Není to tak docela pravda a opět se ukazuje, že sázka na architekturu ARM oproti původní x86 byla správná.

Apple u svých čipů vůbec neuvádí standardní parametr zvaný TDP, tedy nejvyšší možný tepelný výkon, který čip v zátěži generuje a je stále ještě uchladitelný běžnými prostředky. Trochu zjednodušeně je to spotřeba elektrické energie ve Wattech. V odborných technických publikacích však najdeme různé definice, které pak ohýbají i samotní výrobci jako AMD nebo Intel. Apple se proto vůči TDP ohradil s tím, že pro jeho procesory to není relevantní údaj. V podstatě má pravdu.

Procesor v klidu bere neuvěřitelných 200 mW, což je ve srovnání s konkurencí typu Intel velmi nízká hodnota. Je to také důvod, proč nové MacBooky Pro vydrží tolik hodin na baterii. Tato efektivita se překlápí i do situací, kdy jsou čipy v zátěži. Apple uspořádal procesorová jádra do svazků (cluster), kdy se spotřeba přelévá mezi jádry samotnými.

Jinými slovy si tak procesory mohou efektivně brát elektřinu ze sítě, aniž by docházelo k nadměrné spotřebě. Tato vlastnost rovněž dovoluje škálování a nemá v podstatě pevně daný strop. Do celkové spotřeby pak samozřejmě promlouvají jak procesorová, tak i grafická jádra. V řeči čísel se snadno v plné zátěži dostáváme k odběru 119 W u M1 Max, zatímco při stejné zátěži v syntetickém benchmarku CineBench spotřebovává konkurenční Intel Core i9-11980HK 265 W, tedy více než dvojnásobek!

Porovnání by bylo zajímavé také vůči čipům od AMD, jelikož tento výrobce, ač používá architekturu x86, tak má zároveň pokročilý 7 nm výrobní proces.

M1 Pro a Max. Dva pracanti

Velmi zajímavé jsou výsledky „pracovních“ benchmarků. Mezi ty relevantní patří určitě kompilace zdrojových kódů. V testu jednoho jádra SPECint2017 čip M1 Max ve většině případů vede, případně snadno drží krok s konkurencí od AMD (Ryzen 5980HS, TDP 35 W) a Intel (Core i9-11980HK, TDP 45W). M1 Max pak vychází z celé testovací sady jako vysoce výkonný a vyvážený čip. Vítězem je sice procesor AMD 5950X, ale řada čipů M1 / M1 Pro / M1 Max odkrývá sílu Applu a architektury ARM.

Kde ale čipy M1 Pro a M1 Max excelují jsou zátěžové testy více jader. Už základní čip M1 v těchto testech ukazoval výborné výsledky, a to při kombinaci čtyř výkonných a čtyř úsporných jader. Výhodou M1 Pro a M1 Max je pak deset procesorových jader, kdy osm je výkonných a dvě jsou úsporná.

Situace se zcela obrací. V testu SPECint2017 více vláken M1 Max drtí konkurenci. Samozřejmě má M1 Max o dvě jádra navíc než takový Intel Core i9-11980HK a AMD Ryzen 5980HS, ale samotný výkon je často o desítky procent vyšší. Takže ve výsledku ta dvě úsporná jádra, která se v těchto situacích zapojí, nemusí být rozhodujícím faktorem.

Pojďme nyní výsledky přeložit do „lidské řeči“. M1 Max (M1 Pro) se svým procesorovým výkonem vládne většině testů. Často je rozdíl oproti konkurenci i více než 30 % a M1 Max dokáže držet krok i s procesory Core i9-11900K nebo AMD 5800X, což jsou procesory určené do stolních počítačů a tudíž s vysokým výkonem ale i spotřebou. Čtete správně, Apple Silicon pro laptopy konkuruje desktopovým procesorům.

Čipům M1 Pro a M1 Max navíc sedí určité typy úloh. Kompilace kódu, video editace, úprava zvukových nahrávek nebo práce s digitální fotografií. Apple své čipy přizpůsobuje přesně sadě úkonů, které od svých profesionálních uživatelů očekává. Jednoduše zná své zákazníky.

Grafický výkon pro profíky

Grafický výkon byl asi největším otazníkem a velkou neznámou. Mnoho z potenciálních kupců nových MacBooků Pro se obávalo, že pokud Apple opustí samostatné (dedikované) karty od AMD, půjde výkon razantně dolů. Optimistické představy nebudily ani grafické testy čipu M1, který ač ukázal působivý procesorový výkon, ten grafický nikoho neohromil.

Apple po celé roky přitom spoléhal hlavně na integrovaná řešení s tím, že dedikované karty byly doménou pouze MacBooků nejvyšších úhlopříček a často i vyšších konfigurací. Sázka na integrované karty Intel procesorů byla ale dvousečná. Ačkoli se Intel snažil často připravovat speciální verze grafických karet, například variantu Intel Iris, výkon nikdy nebyl na úrovni, kterou Apple požadoval.

Inženýři z Cupertina se nevydali ani cestou dedikovaných čipů. Ty totiž ač nabízí vysoký výkon, nejsou pro laptopy ideální zejména díky své spotřebě. Kromě toho vyžadují vlastní video paměť a napojení na základní desku a její rozhraní (PCI Express).

Apple se rozhodl vše obejít a pokusit se o integrované řešení, které bude soupeřit s dedikovanými grafickými kartami, ale díky těsné integraci s čipem bude mít menší spotřebu a zároveň využívat sdílenou paměť RAM.

Grafické karty dnes zpracovávají masivní datový tok, a proto ty nejmodernější karty využívají vlastní video RAM typu HBM2 nebo GDDR6. Ty dovolují velmi rychle zpracovat obrovské množství dat. Apple však přichází s nápadem využít paměť LPDDR5, tradičního prostředníka mezi CPU a GPU, přičemž rozšiřuje rozhraní z obvyklých 128 bitů na 512 bitů u M1 Max a 256 bitů u M1 Pro. Apple si tak díky integraci všech součástí do jednoho celku (SoC) dopomáhá k vysokým rychlostem až 400 GB dat za sekundu. Jinými slovy se v jednom integrovaném řešení dostáváme rázem na propustnost samostatných grafických karet.

Pojďme si říct, jak dopadly syntetické testy. Velmi oblíbený nástroj pro testování grafických karet je bezesporu GFXBench 5.0 Aztec Ruins. Ten dokáže položit na lopatky mnoho laptopů, zejména ve vysokém rozlišení. Pro test bylo zvoleno 2K / 1440p (2560 x 1440 pixelů).

M1 Max s 32 jádry se jej ale vůbec nezalekl, dosáhl 309 bodů, a za sebou nechává veškerou konkurenci s nejmodernějšími dedikovanými čipy jako Radeon P6800M (297 bodů) a drží krok s kartou Nvidia RTX 3080L (315 bodů).

GFXBench navíc ukázal přímou souvislost mezi počtem jader a výkonem grafických čipů od Applu. Mac mini M1 s osmi grafickými jádry ve výše zmíněném testu dosáhl 81,6 bodů, M1 Pro s 16 grafickými jádry 165,8 bodů a M1 Max se 32 grafickými jádry poté již zmíněných 309,3 bodů. Skoky korespondují pokaždé s dvojnásobným nárůstem jader a jsou téměř přesně dvojnásobné.

Další grafické benchmarky opět nahrávají výkonu M1 Pro a M1 Max a optimalizaci Applu na vybrané sady úloh. Adobe Premiere Pro má vlastní benchmark Puget Bench, který simuluje přehrávání a exporty videostop. Oba čipy, tedy jak M1 Pro a M1 Max útočí na skóre 100 bodů, které je skutečně blízko výkonu stolních grafických karet Nvidia RTX 3080 a nechává za sebou v podstatě většinu mobilních dedikovaných grafických karet.

Jinými slovy se nové čipy se svými grafickými kartami mohou měřit s těmi nejvýkonnějšími laptopy s Windows. Výkon M1 Pro a M1 Max, ale ocení hlavně profesionálové, jejichž pracovní nástroje spadají přesně do kategorie úloh, pro kterou Apple své čipy optimalizuje. Při částkách, které tito uživatelé utrácí za svou techniku, tedy software, kamery, fotoaparáty, jsou ceny nových MacBooků Pro v podstatě odpovídající.

Existují limity

Zcela jinak vypadá situace v úlohách, pro které Apple nijak zásadně své čipy neoptimalizoval, například při hraní her. Chybí softwarová podpora samotného systému (absence multiplatformních grafických API, ztráta podpory 32 bit) a nyní přecházíme i na novou architekturu ARM (Apple Silicon).

Nativních her pro ARM je jako šafránu, takže většina běží pod vrstvou Rosetta 2, která překládá kód psaný pro procesory architektury x86 (Intel) na ARM (Apple Silicon). Tím ztrácíme přibližně mezi 10–30 % výkonu, hodně záleží na titulu a jeho optimalizaci.

Velmi oblíbenou a náročnou hrou na počítačích Mac je Shadow of the Tomb Raider. Ta je známá svou příkladnou optimalizací pro macOS a využívá maximum toho, co platforma nabízí včetně grafického API Metal. Proto mnoho uživatelů s napětím očekávalo výsledky testů.

M1 Pro a M1 Max září v profesionálním software a hravě zvládá všechny benchmarky, hry jsou však Achillovou patou. V rozlišení Full HD (1920 x 1080 pixel) a nastavení detailů na nejvyšší možné jsme se s M1 Max zastavili na 85 FPS (snímcích za sekundu) a M1 Pro dokonce na „pouhých“ 47 FPS. Pro doplnění, Mac mini s M1 dosáhl v této hře 22 FPS. Herní výkon čipů M1 Pro a M1 Max je tak mezi srovnávanými procesory a grafickými kartami výrazně horší.

Apple tedy stále patří mezi platformy cílené na profesionální práci, zpracování multimédií a míří do firem. Tak jak Mac kdysi prezentoval Steve Jobs, jde prvořadě o počítač a nástroj pro tvůrčí lidi.

M1 Pro a M1 Max dostojí svému jménu

Opravdu můžeme říci, že Apple skutečně rozumí svým profesionálům a s novými MacBooky Pro 14“ a 16“ vybavenými M1 Pro a M1 Max svěřuje do jejich rukou silné nástroje. Inženýři vytipovali přesně sadu úloh, kterou profesionální uživatel potřebuje, a sílu čipu Apple Silicon přesně směřují správným směrem. Zpracování videa, úpravy zvuku, retušování fotografií nebo třeba kompilace zdrojových kódů jsou úkony, které M1 Pro a M1 Max zvládá jako mávnutím kouzelného proutku. Apple Silicon navíc vše zpracuje za maximálního výkonu, a přitom až překvapivě malé spotřeby. Konkurence bude muset na nové čipy od Applu najít odpověď, jinak ji čekají těžké časy.