M2 芯片解析：似乎是一个增强版的 A15？
共 6745字，需浏览 14分钟
·
2022-06-26 11:26
虽然一年一度的WWDC主要是一个软件发布会，但也总是时不时地给出一些硬件惊喜，今年也不例外。在WWDC22上，苹果公布了用于Mac（和iPad）平台的第二代苹果系统芯片——M2。
这个时间点有些引人关注，尤其它是在M1芯片的王者之M1 Ultra发售后还不到三个月的时间，就带来了第二代芯片，可谓没有浪费任何的时间。
当下，M2芯片版本的MacBook Pro正式发售在即，其是否值得入手？在M2的架构设计上，它与M1的差距究竟有多少？本文将从M2的性能、设计等维度进行深入分析，我们来一探究竟吧！
（图源：苹果官网）
M2 芯片 vs M1 芯片
M2的目标很直接，就是替换苹果产品线中的M1，最初搭载到13英寸MacBook Pro以及经过全新设计的MacBook Air上。M2的卖点是比原版M1系统芯片在多线程CPU负载上提高18%的性能，在GPU为主的负载上提高35%性能。
M2是苹果对其Mac系统芯片的第一次迭代尝试，加入了更新颖的技术，并更新了低端笔记本产品线，以应对来自竞争对手的挑战。
M2的发布还让我们窥探到苹果怎样处理苹果芯片生态系统中的升级。在iPhone家族中，A系列芯片时代的更新一直保持着一年一次的节奏；相反，传统的PC生态系统则差不多两年一次。而M2差不多取二者的折中，在M1发售后约一年半发售，尽管从架构的角度来看，它更接近于A系列芯片的一年一次更新。
据苹果称，新的系统芯片包含大约200亿个晶体管，比M1多40亿（25%），比A15多50亿。芯片的制作工艺为苹果所谓的“第二代5纳米”制程，我们相信这种工艺类似于台积电的N5P，即A15芯片采用的公义。与N5相比，N5P能提供性能上的优势，但不会提高晶体管密度。所以，尽管苹果没有公布晶片大小，从苹果公布的晶片对比图中可以看出，M2尺寸要比M1大很多。
| 苹果芯片 | ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
至于性能，苹果说M2能比M1在多线程CPU方面提高18%。苹果并没有给出时钟频率和IPC方面的提高的具体数据，但如果我们关于Avalanche/Blizzard的推测是正确的，就可以准确地猜测出具体数据。相对于A14/M1中的Firestorm，Avalanche仅提供少量的性能提升，因为绝大部分提升都在整体的能耗效率上。因此，性能提升来自时钟频率的提升，而不是IPC的提升。
M2的高性能核心搭载的L2缓存也比较大，这也起到了提高性能的作用。M1只有12MB的共享L2缓存，M2将其提高到了16MB，比M1和A15都多了4MB。
根据A15的表现，我们可以推测出，这一代CPU最大的更新就是功耗方面。Blizzard CPU核心越来越像大型核心，提供较高的性能，以及比其他ARM高效率核心设计更宽广的后台设计。在其他方面，Blizzard增加了第四个整数ALU，与其他相结合，能为A15带来显著（28%）的性能提升。有理由相信，M2也会有类似的提升，尽管具体数值取决于苹果采用的时钟频率。
同时，在GPU前端方面，苹果走得更远。M2的底层架构是所谓的“下一代”GPU，带有10个CPU核心，比M1的8个核心多了两个。官方公布的数据是GPU能达到3.6TFLOPS，比8核心的M1多了1TFLOPS。而且，新的GPU还带有更大的共享L2缓存，而苹果没有公布M1的缓存大小。
更多的核心数量，以及大约10%的GPU时钟频率提升（根据TFLOPS测算），两者共同构成了M2的GPU的性能提升。在标称功耗（大约12W）下，M2的GPU性能大约比M1高25%。但是，M2的GPU的功耗可以超过M1的GPU。根据苹果的数据，M2在全功率状态下消耗大约15W，其性能比M1提高大约35%。
GPU更新的同时，M2还更新了其视频编码解码模块，乍一看非常像从M1 Pro/Max上直接切下来的模块。这些芯片提供了对苹果的ProRes和ProRes RAW编码的支持，现在这些支持集成到了M2芯片内。同样，M2现在正式支持8K视频解码，而M1只能支持4K，虽然并没有官方说明。
总的来说，苹果在第二代芯片的性能方面有很大信心，而且坚信能与英特尔一决胜负。虽然我们要等到拿到实际的硬件才能确认其性能，但M1已经证明了苹果的成功，所以我们相信M2也一样出色。
内存：LPDDR5-6400，最大24GB
虽然最新的苹果芯片的核心逻辑似乎是一个增强版的A15，但它有一个不得不说的优势：支持LPDDR5。
原始的M1（以及A15）仅支持LPDDR4x内存，而M2支持最新的LPDDR5内存标准。最大的变化就是它支持更高内存时钟频率。根据苹果的数据，M2的速率为6400Mbps/pin（LPDDR5-6400），与原始M1的4266Mbps/pin（LPDDR4x-4266）相比是一个巨大的提升。这一提升的直接结果就是，在芯片的128位内存总线上，M2的内存带宽能达到100GB/秒，与M1（约68GB/秒）相比大约有50%的提升。
苹果在内存技术方面不寻常的激进，是在笔记本市场上保持竞争力的一个关键，所以巨大的内存带宽提升能帮助苹果保持领先地位。提高内存带宽进一步从各个方面为芯片带来了提升，特别是在GPU性能上（内存带宽通常会成为GPU的瓶颈），因此支持LPDDR5才能让这个10核心的GPU发挥全部性能。虽然，M2是在追赶：M1 Pro/Max/Ultra率先支持LPDDR5，实际上M2是整个M系列芯片中最后一个支持LPDDR5的。
而且，苹果将LPDDR5内存的支持模块直接放到了处理器晶片内。所以M2芯片必须预装内存，因此笔记本的供货量可能会因为内存容量和最流行的配置而有较大波动，特别是在发售早期。
M2设备可以选择8GB、16GB或24GB内存。考虑到苹果依然使用两片内存，似乎苹果终于开始考虑利用LPDDR对于非2的倍数内存颗粒的支持了（例如12Gb的内存颗粒），这样不需要暗中操作就能在一片内存中获得12GB的容量。假设苹果将这种技术向下应用到Pro/Max/Ultra芯片上，我们就能看到所有苹果芯片的最大内存容量都得到50%的提升。
其他：新的ISP，不变的USB
今天的M2发布会中还有几点值得一提。
首先，M2的ISP以及Secure Enclave都得到了更新。就像M2的其他方面一样，这些应该继承自A15。
同时，仔细看看新的MBA和MBP的配置就会发现，其USB或其他I/O支持并没有什么变化。2020年，M1就已经走在了最前沿，支持USB4，所以这方面没有任何改变。这意味着芯片依然只能支持Thunderbolt 3，尽管Thunderbolt 4已经发布超过一年了。MBA和MBP都有两个USB口，所以可以认为，这仍然是芯片本身的限制。
即将正式发售
最终，M2会搭载于新款的2022版MacBook Air和更新后的13寸MacBook Pro。当前，MacBook Pro将于本周五正式发售，MacBook Air的发售时间还没确定。
不过，值得注意的是，M1也不会退役，它依然是Mac Mini的核心。而且今年Mac Mini并没有发布任何更新，苹果也还在销售2020版M1的MacBook Air。所以至少在不远的将来，M1和M2的入门版本芯片依然能买到，就看你的选择是什么了。
原文地址：https://www.anandtech.com/show/17431/apple-announces-m2-soc-apple-silicon-updated-for-2022
-End-
最近有一些小伙伴，让我帮忙找一些 面试题 资料，于是我翻遍了收藏的 5T 资料后，汇总整理出来，可以说是程序员面试必备！所有资料都整理到网盘了，欢迎下载！
面试题】即可获取
好文分享给更多人↓↓