吳明宜Apple M1 晶片 vs. Intel 晶片大亂鬥！M1 晶片幾乎完勝所有 Mac 機種的英特爾晶片
蘋果新宣佈的 13 吋 MacBook Pro 內建的 M1 單系統晶片效能表現令人驚豔，但和其他 Mac 電腦晶片如何呢？根據 Apple Insider 的測試顯示，你下次真的該試試。
蘋果在兩周前的 One More Thing 產品發表會中首度揭露了使用 Apple Silicon 的新 Mac 電腦系列，也是告別英特爾，改用自家晶片的里程碑。首先公佈的三款筆電，包括 Mac mini 、MacBook Air 及 13 吋 MacBook Pro，都搭載了 Apple Silicon M1 晶片。
發表會上蘋果宣稱 M1 處理效能是前代產品的 3 倍。由於蘋果可能還計畫推出更多款 Mac 電腦，因此要直接比較效能是有點困難。其他 Mac 電腦包含最新的 Intel 晶片及搭載分離式 GPU 的機種。而且蘋果自己也承認 M1 是省電型晶片，主打大眾市場，而非最高階市場。
M1 版 Mac 電腦幾可以取代現在 Apple Store 銷售的 MacBook Ari 和 Mac mini。以 13 吋 MacBook Pro 而言，M1 版已可取代第 8 代 Intel 處理器機種，和第 10 代 Intel 晶片版並駕齊驅。
因此 Apple Insider 跑了一系列標竿測試來比較 M1-based 13 吋 MacBook Pro 及編輯使用的 Mac 電腦，也希望看看 M1 在其他機種效能提升了多少。
本文目錄
Apple Silicon M1 晶片
M1 是單系統晶片 (SoC)，是以 5 奈米製程打造，具有 160 億顆電晶體。M1 使用蘋果為 iPhone 及 iPad 設計 A 系列晶片的經驗來設計桌機級 SoC。M1 有 8 核心，4 核用於高效能，4 核用於高效率。前者是用以加速繁重作業，像是呼叫應用程式的效能，而後者則在省電同時執行較低負載的任務，像是上網。
同一顆 SoC 還有 7 核或 8 核 GPU，視 Mac 機種而定。蘋果聲稱 8 核 GPU 是全世界最快的整合繪圖晶片，可同時處理 2.5 萬條執行緒，具有 128 個執行單位，每秒執行速率高達 2.6 teraflops。
M1 也包含 16 核 Neural Engine，每秒可執行 11 兆次運算。蘋果宣稱機器學習效能比前代 Mac 快 15 倍。蘋果也用上了整合式記憶體架構，集結了高頻寬、低延遲性的記憶體。它不是把資料分開再複製到不同資料池，而是用不同技術存取單一記憶體池內的相同資料。
在 MacBook Pro 中，除了 M1 外還有 3 台機種，包括 2 台 2018 年 15 吋 MacBook Pro，一台用 6 核 2.6GHz Core i7，另一台是 6 核 2.9GHz Core i9，兩台都使用 AMD Radeon Pro 560X 4GB 獨立顯示晶片 (dGPU) 與 32GB 記憶體。
第 3 台是 2019 年 16 吋 MacBook Pro，使用 8 核、2.4GHz Core i9 及 AMD Radeon Pro 5500M 8GB GPU。
最高階的測試機為 2019 年 Mac Pro，搭載 Intel Xeon W- 3223、3.5GHz 8 核處理器、以及 AMD Radeon Pro 580X 8GB。
| 13-inch MacBook Pro (M1) |
Mac mini (Core i3, 2018) |
Mac mini (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i9, 2018) |
16-inch MacBook Pro (Core i9, 2019) |
Mac Pro (2019) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Processor | Apple M1 | Core i3 | Core i7 | Intel Core i7 | Core i9 | Core i9 | Xeon W-3223 |
| Cores | 8 | 4 | 6 | 6 | 6 | 8 | 8 |
| Clock Speed | 3.2GHz | 3.6GHz | 3.2GHz | 2.6GHz | 2.9GHz | 2.4GHz | 3.5GHz |
| macOS version | 11.0.1 | 11.0 Beta | 11.0.1 | 10.15.7 | 11.0.1 | 10.15.7 | 11.0.1 |
| Memory | 16GB | 8GB | 8GB | 32GB | 32GB | 32GB | 384GB |
| Graphics | Apple M1 8-core | Intel UHD Graphics 630 | Intel UHD Graphics 630 | AMD Radeon Pro 560X 4GB, Intel UHD Graphics 630 |
AMD Radeon Pro 560X 4GB, Intel UHD Graphics 630 |
AMD Radeon Pro 5500M 8GB, Intel HD Graphics 630 |
AMD Radeon Pro 580X 8GB |
Apple Silicon M1 Macs 對 Intel Macs
這個對戰組使用跨平台標竿工具 Geekbench 5，可用在桌機處理器和手機晶片，因而是 ARM M1 及 x86 架構比較的完美工具。本測試使用 Geekbench 的單核和多核測試，作為處理器處理效能的比較基準。
在單核測試中，M1 MacBook Pro 表現超越所有 Mac，比第二名的 16 吋 MacBook Pro 快 54%，更打敗新近的 Intel Core i9 甚至 Mac Pro 的 Xeon，後者更是一般人心中的高效能代表。
多核測試也差不多，M1 得分 7395，險勝 16 吋 MacBook Pro 的 Core i9 的 7,067 分，使 Mac Pro 的 Xeon-W 以 8,632 表現最佳。這也表示，M1 已超越今天許多 Mac 晶片，和許多高效能晶片相比也不遑多讓。
| 13-inch MacBook Pro (M1) |
13-inch MacBook Pro (M1, Rosetta 2) |
Mac mini (Core i3, 2018) |
Mac mini (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i9, 2018) |
16-inch MacBook Pro (Core i9, 2019) |
Mac Pro (2019) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Single-core | 1705 | 1210 | 878 | 1103 | 1012 | 1086 | 1104 | 1022 |
| Multi-core | 7395 | 5416 | 3135 | 5397 | 5092 | 5707 | 7067 | 8632 |
Apple Silicon M1 Mac 對上 Intel Mac：Rosetta 2 效果
本次測試有二組數據，分別是原生執行及啟動 Rosetta 2 的情境。Rosetta 2 是蘋果 macOS Big Sur 的自動軟體翻譯工具，可即時將為 Intel 處理器撰寫的程式碼，轉為和 M1 相容的程式碼，等開發商為新晶片撰寫及組譯軟體。
本測試使用 Rosetta 2 的確看見影響，因為運算資源需要用於執行即時翻譯，這就拖慢了速度。
在未啟用 Rosetta 2 的情況下，M1 在單核及多核都比競爭者高 36% 和 40%。
但啟用 Rosetta 2 的 M1 在單核測試中還是優於所有 Intel 處理器。多核測試中雖然比起 Mac Pro 及 16 吋 MacBook，但仍不輸同效能等級的其他處理器。這告訴我們，Rosetta 2 可讓你繼續跑你想用的應用程式，效能也還不錯。至少在軟體廠商開發出 M1 版程式前可以撐一陣子。
Apple Silicon M1 Mac 對上 Intel Macs – Cinebench R23
第二個標竿測試套件 Cinebench R23 主要是測量單核和多核處理功能。R23 版支援 M1 SoC。
單核測試和 Geekbench 測試結果也差不多，M1 以 1,510 分領先群雄，比第二名的 Core i9 15 吋 MacBook Pro 快 28%，16 吋 MacBook Pro 及 Core 17 Mac Mini 則以些微差距落居第三名。
多核測試結果差不多，M1 以 7,691 分居第三，險勝 Core i7 Mac mini，但落在 MacPro 及 16 吋 Core i9 MacBook Pro 之後。雖然測試結果和如何操作有關，但 M1 效能優異是肯定的。
| 13-inch MacBook Pro (M1) |
Mac mini (Core i3, 2018) |
Mac mini (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i9, 2018) |
16-inch MacBook Pro (Core i9, 2019) |
Mac Pro (2019) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Single-core | 1510 | 917 | 1146 | 1059 | 1178 | 1167 | 970 |
| Multi-core | 7691 | 3363 | 7485 | 5442 | 6437 | 8359 | 9294 |
Apple Silicon M1 Macs 對 Intel Macs – Affinity Photo
顧名思義，Affinity Photo 是專業級相片編輯軟體。作為相片編輯工具，Affinity Photo 相當吃處理器資源，且仰賴 GPU 和 Metal 來加速作業。它也具備標干測試工具，升級版也同時支援 Intel 處理器和 M1，因而列入此次測試。
Apple Silicon M1 Mac 對上 Intel Macs – CPU 測試
第一組結果是系統的處理效能管理。我們測試了圖片編輯必要的兩種處理，包括向量計算（vector-based calculation）及光柵處理（raster processing）。
有了前面 Geekbench 的測試結果，看到 M1 在單核處理技冠群雄也不意外，它以 487 遙遙領先第二名的 304 分。向量多核處理方面，M1 再次以 16% 的差距大勝第二名的 MacBook Pro。多核光柵處理方面，Mac Pro 和 16 吋 MacBook Pro 超越 M1，但 M1 仍然展現出它的實力。
在混合向量及光柵內容的「綜合」測試項目中，結果和多核光柵處理相似。
| 13-inch MacBook Pro (M1) |
Mac mini (Core i3, 2018) |
Mac mini (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i9, 2018) |
16-inch MacBook Pro (Core i9, 2019) |
Mac Pro (2019) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vector (Single CPU) | 487 | 239 | 290 | 276 | 305 | 304 | 260 |
| Vector (Multi CPU) | 1941 | 870 | 1492 | 1313 | 1465 | 1661 | 1533 |
| Raster (Multi CPU) | 532 | 216 | 469 | 404 | 459 | 632 | 585 |
| Combined (Single CPU) | 539 | 240 | 460 | 400 | 454 | 633 | 619 |
Apple Silicon M1 Mac 對上 Intel Mac – GPU 測試
本組測試看的是光柵處理中的 GPU 效能，不考慮 CPU。
一般這類測試應該是一面倒地由獨立 GPU 的 Mac 輕取整合顯卡機種。但在本測試中，蘋果對繪圖晶片的誇稱不但沒錯，而且還大勝強大的獨立顯卡機種。
M1 內的晶片在單 GPU 測試中 M1 拿下 6,835 分擊敗了 15 吋 MacBook Pro 內的獨立 AMD Radeon Pro 560X 4GB， 小輸 15 吋 MacBook Pro 機種中的 AMD Radeon Pro 580X 8GB GPU，但 Mac Pro 內的 AMD Radeon Pro 580X GPU 則以 9,239 分遙遙領先同業。
雖然 M1 在 Affinity Photo 測試不敵 16 吋 MacBook Pro，但 M1 整合式 GPU 還是超越 2 台 15 吋 MacBook Pro 使用的 Radeon Pro 580X 和 Intel UHD Graphics 630。
在綜合內容測試中，M1 GPU 成功拿下單 GPU 測試的第一名，再次笑傲獨立顯卡機種 16 吋 MacBook Pro，領先同業。
而 16 吋 MacBook Pro 機種不論在獨立或整合式 GPU 機種上跑 Affinity Photo 都遠不及 M1，M1 以 24% 的成績大勝。
許多用戶預期得到新整合繪圖晶片一定比舊的快，但想不到 M1 GPU 也還狂勝獨立 GPU。有些時候還超過整合式顯卡輔助的獨立 GPU，這也顯示蘋果的研發能耐。
| 13-inch MacBook Pro (M1) |
Mac mini (Core i3, 2018) |
Mac mini (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i7, 2018) |
15-inch MacBook Pro (Core i9, 2018) |
16-inch MacBook Pro (Core i9, 2019) |
Mac Pro (2019) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Raster (Single GPU) | 6835 | 1462 | 1636 | 4768 | 4749 | 9239 | 7633 |
| Raster (Multi GPU) | – | – | – | 5239 | 5381 | 10695 | – |
| Combined (Single GPU) | 7847 | 1504 | 1778 | 4270 | 4186 | 5823 | 4734 |
| Combined (Multi GPU) | – | – | – | 5042 | 4880 | 6328 | – |
透過這些標竿測試，很明顯可以看到 M1 真的是市場上最強晶片之一。它不是超越現有 Intel 處理器，就是和頂級產品並駕齊驅。就算啟動了 Rosetta 2，M1 的表現還是很優異。對那些抱對懷疑的人來說，測試結果顯示，就算有所減損，也不會讓應用程式變得很慢。
而對 Mac Pro 的死忠粉絲來說，測試結果也可能讓他們大吃一驚，因為 M1 在某些測試項目，特別在處理器及 GPU 的特定組合上已擊敗這些傳統上的高階系列。
M1 只是蘋果第一款 M 系列 SoC，以後可能還會有 M2、M1X 等次世代晶片，用在蘋果未來中到高階 Mac 電腦。而如果 M1 對上 Intel 處理器就這麼有看頭，未來的版本更令人期待了。