Apple Silicon, Rosetta, M1, M2, M3, SoC Perché questi termini sono importanti per ogni acquirente di computer
Apple Silicon, Rosetta, M1, M2, M3, SoC l'importanza di questi termini per ogni potenziale acquirente di computer
Apple Silicon, SoC, Rosetta 2, M1, M2, M3, Pro, Max e Ultra… Se sei interessato ai Macs, probabilmente hai sentito uno o più di questi termini. Ma a meno che tu non abbia seguito da vicino i progressi tecnici di Apple, potrebbe non essere chiaro cosa significano e perché sono importanti per le tue future decisioni di acquisto.
In questo articolo rispondo a una domanda abbastanza comune dei lettori: cosa significa tutto questo?
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Capire la CPU
Un computer – che sia un Mac, un PC, una macchina Linux, un Raspberry Pi o persino il cervello incorporato nel tuo microonde – è composto da una serie di componenti. Alcuni gestiscono l’input, ovvero l’acquisizione dei dati nella macchina. Alcuni gestiscono l’output, ovvero presentano le informazioni a te o svolgono un’attività (come fare popcorn o mostrare immagini realistiche nel tuo videogioco). Alcuni componenti archiviano informazioni, temporaneamente o permanentemente. Alcuni gestiscono connessioni a una o più reti (Ethernet, Bluetooth, Wi-Fi).
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Il processore, l’unità di elaborazione centrale (o CPU), coordina tutti questi elementi. La CPU elabora sequenze di istruzioni, effettua calcoli, prende decisioni e indica ai dati di spostarsi. Nella pratica, i computer moderni hanno molti processori, ma alcuni sono utilizzati per calcoli specializzati (come la GPU per i grafici). Ma fondamentalmente, al centro di tutto c’è la CPU.
In generale, più veloce è la CPU, più veloce è la macchina. È una semplificazione eccessiva perché anche se una CPU super veloce può elaborare istruzioni e calcoli a velocità supersonica, se ci mette un’eternità per spostare i dati attraverso il bus di sistema, non importa. È come guidare una Koenigsegg Agera RS in ora di punta. La macchina potrebbe essere una delle auto più veloci del mondo, ma se la strada è intasata, non si muove da nessuna parte.
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In realtà, l’equilibrio è importante. Se hai mai costruito un PC, probabilmente sai che non ha senso abbinare una GPU di alta gamma a una CPU mediocre perché la CPU ostacolerà i grafici. Non ha senso abbinare una CPU super veloce a una memoria generica e di fascia media perché l’autobus di memoria non sarà in grado di gestire quello che la CPU gli richiede.
In realtà, la questione dell’equilibrio fa parte di ciò che ha reso i dispositivi Apple così di successo. Poiché Apple (con alcune limitate eccezioni) ha sempre controllato l’intero mix di componenti della macchina, l’azienda è stata in grado di bilanciare bene le prestazioni. Per le macchine veloci, ciò significa componenti di fascia alta. E ciò significa risparmiare denaro su parti che non verrebbero utilizzate appieno per le macchine più lente.
Ogni CPU è composta da uno o più core in quasi tutte le macchine tranne le più semplici. I core sono effettivamente le unità di elaborazione. Una CPU con più core ha un aspetto di gestione del traffico che gestisce il flusso di istruzioni verso ogni core.
I core multipli possono aumentare notevolmente le prestazioni per problemi che possono essere suddivisi in processi paralleli. Molti processi moderni funzionano bene in parallelo, specialmente grafica, elaborazione dati, intelligenza artificiale, apprendimento automatico e compiti correlati alla realtà aumentata.
CPU vs SoC
Ok, per ripassare: un computer è composto da molti componenti, la maggior parte dei quali sono circuiti integrati (chiamati anche chip). Molti computer hanno anche molti processori. Finora ho menzionato la CPU (unità di elaborazione centrale) e l’GPU (processore grafico).
Alcuni modelli di Mac includono processori aggiuntivi specializzati come il Neural Engine (per intelligenza artificiale e apprendimento automatico) e un motore multimediale (per la codifica e decodifica video non di gioco).
Per molti anni, i computer più potenti erano composti da tutte le varie chip di sistema posizionate come pacchetti separati, saldati su una scheda madre. Alcuni dei componenti, come la memoria e le schede aggiuntive, potevano essere inseriti tramite connettori sulla scheda. Ciò consentiva la scalabilità e la flessibilità, ma ci sono sfide legate al calore e alla velocità di propagazione con pacchetti discreti separati saldati su una scheda. Molte persone che hanno costruito il proprio PC sono familiari con questa architettura.
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L’architettura SoC (system on a chip) è diversa. Sebbene le prime implementazioni di SoC fossero destinate agli orologi a LED negli anni ’70, non contenevano processori. Invece, i moderni SoC possono essere fatti risalire agli anni ’90. In quel periodo, le macchine per la produzione di chip si erano evolute al punto da poter creare componenti sufficientemente piccoli da contenere l’intero sistema in una sola matrice. (Una matrice è il materiale semiconduttore effettivo che svolge il lavoro. La maggior parte delle persone pensa a un chip come tecnicamente un pacchetto che contiene una matrice – talvolta più di una – e i fili per collegare la matrice al resto del sistema. Il chip è, infatti, la matrice interna).
A differenza del modello motherboard/CPU/memory comune nella maggior parte dei PC, gli iPhone e i Mac più recenti si basano su SoC. Questi sono chip che contengono non solo il processore (o i processori), ma anche la memoria, le comunicazioni, persino lo storage flash e altro ancora, tutto all’interno di un unico pacchetto.
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Gli SoC offrono enormi vantaggi prestazionali perché tutti gli impulsi elettrici devono percorrere distanze molto più brevi. Poiché la distanza è più breve, la corrente utilizzata può essere considerevolmente inferiore. E poiché la corrente è più bassa, viene utilizzata meno energia. Meno energia utilizzata significa meno calore e una durata della batteria più lunga.
Non è stato fino a quando gli SoC hanno potuto essere realizzati con successo con decine di miliardi di transistor che sono risultati adatti per computer personali ad alte prestazioni. Ora lo possono essere, quindi ora lo sono.
Apple Silicon
Hai sentito dire che Apple ha smesso di costruire Mac basati su Intel e li sta invece costruendo basandosi su qualcosa chiamato Apple Silicon. I chip sono fatti di silicio (numero 14 nella Tavola periodica, simbolo Si). Quindi Apple Silicon sono chip di silicio da Apple. Ma cosa significa davvero?
Le CPU di Intel sono spesso chiamate chip x86 perché derivano dall’architettura e insieme di istruzioni 8086. I primi PC sono stati costruiti utilizzando i processori 8088 e 8086, nel lontano periodo dei tardi anni ’70. Da allora, ci sono state numerose generazioni (sia da parte di Intel che di AMD), culminando nell’Arrow Lake di Intel nel 2023.
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La linea di computer Mac di Apple ha cambiato famiglie di chip ben quattro volte. L’originale Mac 128 introdotto nel 1984 utilizzava un processore 68000. Apple ha continuato a utilizzare la famiglia 68K per 10 anni, per poi passare al processore PowerPC nel 1994. Apple ha mantenuto i Mac basati su PowerPC per 12 anni, per poi passare ai chip Intel standard per PC nel 2006. Questo segnò l’alba dell’era degli Hackintosh, poiché la maggior parte dei Mac erano generalmente compatibili con i componenti dell’architettura standard dei PC.
Poi, nel 2020, Apple è passata all’Apple Silicon, un’architettura di chip basata su ARM, il tipo di processore utilizzato nella maggior parte degli smartphone, inclusi gli iPhone. Infatti, i chip della serie A, come l’A17 Pro utilizzato negli iPhone 15 Pro, utilizzano un’architettura di chip simile agli Apple Silicon M1 e M2 presenti nei Mac e negli iPad Pros di ultima generazione.
Per quasi tutte le attività, i Mac basati su Apple Silicon superano di gran lunga i corrispondenti Mac basati su Intel in termini di prestazioni, durata della batteria e surriscaldamento. I Mac basati su Apple Silicon di Apple sono una vittoria senza riserve sia per Apple che per i suoi clienti.
Sono una vittoria per Apple perché l’azienda non deve più fare affidamento su Intel per i suoi chip. Ad essere onesti, Apple non produce ancora i propri chip. Non produce nemmeno i suoi iPhone. L’azienda si affida ad una vasta catena di approvvigionamento per produrre le quantità necessarie. Tuttavia, ora l’azienda progetta i propri chip per i Mac. Rimuovendo la dipendenza dalle squadre di innovazione di Intel, Apple può progettare questi componenti secondo le proprie priorità specifiche. Il risultato è evidente.
Tuttavia, la transizione verso Silicon è stata una vittoria per Apple e i suoi clienti unicamente grazie ad un elemento chiamato Rosetta 2.
Rosetta 2
Intel x86 e Apple Silicon ARM sono due architetture molto diverse. Ciò significa che elaborano i dati in modi molto diversi e utilizzano istruzioni diverse per farlo.
Tutte le principali applicazioni sono realizzate utilizzando codice informatico. I programmatori scrivono codice in un linguaggio di alto livello, fondamentalmente un linguaggio che gli umani possono leggere, debuggare e mantenere. Ma per un processore, quel linguaggio leggibile dall’uomo è altamente inefficiente, quindi il codice viene convertito in codice macchina.
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Il codice macchina manca delle comodità dei linguaggi di alto livello che lo rendono leggibile e gestibile dagli esseri umani. Tuttavia, i chip processori lo capiscono e possono eseguirlo molto più velocemente del codice leggibile dall’uomo. Quando si installa un programma sul proprio computer, di solito si sta installando un codice compilato, un codice che è stato tradotto per essere letto dal processore, non da noi o da un programmatore.
Fino al 2020, la maggior parte delle app per Mac veniva distribuita con codice compilato per i processori Intel. Se questo codice veniva eseguito su un Mac basato su Apple Silicon, il processore M1, M2 o M3 non sarebbe stato in grado di farci nulla. Il computer avrebbe risposto con la sua versione di “Eh?”
La differenza di architettura è profonda. I linguaggi e persino la struttura dei linguaggi comprensibili dai processori Intel e dai processori Apple Silicon sono estremamente diversi. Questo è stato anche il caso del passaggio da 68000 a PowerPC e da PowerPC a Intel.
In altre parole, gli ingegneri di Apple hanno risolto il problema dei “processori che non parlano le lingue degli altri” diverse volte in passato. Ci sono riusciti utilizzando una combinazione di traduzione ed emulazione.
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Con le nuove macchine Apple Silicon, ciò avviene grazie a Rosetta 2. Quando si tenta di aprire un binario Intel su una macchina basata su M, MacOS lo consegna a un programma chiamato Rosetta 2. Rosetta 2 esegue una traduzione in tempo reale del codice x86 in codice Apple Silicon, lo salva e quindi esegue il codice tradotto. Alcuni elementi vengono emulati, mentre altri vengono completamente convertiti.
La prima volta che si esegue un programma basato su Intel, potrebbe richiedere un po’ di tempo per avviarsi. Questo perché Rosetta sta facendo una prima passata di traduzione. Le esecuzioni successive saranno più veloci perché la traduzione è già stata effettuata.
La prima volta che esegui il tuo primo programma Intel su un Mac basato su M, macOS potrebbe chiederti se desideri installare Rosetta 2. La risposta è sicuramente sì perché apre la porta a tutte le app Intel che potresti già avere. macOS scaricherà il codice di Rosetta 2 da Apple, lo installerà sul tuo computer e sarà in grado di eseguire applicazioni basate su Intel. (Nota storica: Rosetta veniva originariamente utilizzato per tradurre da PowerPC a Intel più di un decennio fa. Ecco perché siamo arrivati a Rosetta 2.)
Dopo essere stati tradotti con Rosetta, alcune applicazioni basate su Intel in realtà girano più velocemente su Apple Silicon rispetto a quanto facevano su Mac basati su Intel.
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Parliamo dei developer per un momento. I developer scrivono codice utilizzando linguaggi di alto livello, ma devono compilare i loro progetti per ogni architettura. Dal 2006, la maggior parte dei developer ha compilato per macchine basate su Intel. Quando Apple ha introdotto l’M1, l’azienda ha reso relativamente semplice il processo di compilare lo stesso codice per Apple Silicon. Ma è comunque un investimento non banale di tempo da parte dei developer per creare la nuova versione.
Anche se la maggior parte dei principali developer ha fatto il salto, altri (perché è un investimento troppo grande, hanno altre priorità o non vedono una buona ragione commerciale) continuano a distribuire solo app Intel. Alcune applicazioni di cui gli utenti dipendono sono più vecchie, non vengono mantenute e non verranno mai aggiornate per Apple Silicon.
Ecco perché la capacità di traduzione/emulazione di Rosetta 2 è stata così fondamentale per l’accettazione da parte dei consumatori della nuova architettura Apple Silicon. Quando l’M1 è uscito per la prima volta, i developer erano giustamente scettici su quanto bene avrebbe funzionato rispetto a Intel. Ragionavano che se le app Intel non funzionavano, o funzionavano molto male, gli utenti (che sono abbastanza dipendenti dal software a cui sono abituati) non avrebbero comprato le nuove macchine basate su Apple Silicon.
Ma ora che Apple Silicon è in circolazione da oltre tre anni, sempre più developer stanno investendo il tempo per creare app native per Apple Silicon.
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È una vittoria per sia i developer che gli utenti quando il codice viene compilato per Apple Silicon. In generale, i programmi nativi per Apple Silicon girano più velocemente rispetto a quelli tradotti con Rosetta. Quindi, se un developer ricompila le sue app per Apple Silicon, ottiene automaticamente un miglioramento delle prestazioni.
Ho scoperto, ad esempio, che Chrome tradotto con Rosetta era sufficiente ma un po’ lento. Quando l’ho sostituito con la versione di Chrome per Apple Silicon, è diventato molto più veloce. Per scoprire quali delle tue applicazioni sono native, Intel o “Universal” (cioè l’applicazione contiene codice nativo sia per Intel che per Apple Silicon), leggi “App lente sul tuo Mac con M1? Controlla prima di provare una possibile soluzione“.
M1, M2, M3, Pro, Max e Ultra
M1 è stato il primo modello di processore Apple Silicon utilizzato nei computer Apple. Al momento di questa scrittura, Apple ha spedito una generazione di processori M2, e ha appena annunciato la generazione M3. Oltre ai processori di base, Apple ha creato versioni ad alte prestazioni, che sono etichettate Pro, Max e — per l’M1 — Ultra. Non abbiamo ancora visto l’Ultra né nella famiglia M2 né nella famiglia M3.
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L’M1 è il processore Apple Silicon originale per i Mac, annunciato nel 2020. L’M1 Pro e Max sono stati annunciati nell’autunno del 2021. Tutti i processori M1 hanno quattro tipi diversi di core: core di prestazione (elaborazione di potenza), core di efficienza (più lenti, per lavori più comuni, ma consumano meno energia), GPU (per le prestazioni grafiche) e Neural Engine (per l’IA e l’apprendimento automatico).
Il M1 Ultra, che è essenzialmente il fusion di due processori M1 Max, è stato lanciato nel marzo 2022. Il M2 è stato introdotto nel giugno 2022 con le sue versioni Pro e Max lanciate a gennaio di quest’anno. Ora, poco più di nove mesi dopo, nell’ottobre 2023, Apple ha annunciato non solo il M3 ma anche i processori M3 Pro e M3 Max.
La differenza tra i modelli sta nel numero di core che ognuno ha. I processori base M1, M2 e M3 hanno quattro core di performance e quattro core di efficienza. Il M1 Pro e il M1 Max hanno solo due core di efficienza, ma o otto o dieci core di performance (a seconda di quanto vuoi spendere). Il M2 Pro e Max raddoppiano i core di efficienza a quattro, ma si fermano a otto core di performance. E il M3 Pro e il M3 Max cambiano il calcolo dei core, con il M3 Pro che ha sei core di performance e sei core di efficienza, mentre il M3 Max ha quattro core di efficienza e un massimo di 12 core di performance.
Tutti i processori, in tutte le loro varianti di performance, hanno 16 core neurali, tranne il M1 Ultra che ne ha 32. La differenza maggiore si trova nei core GPU. Il M1 base ne ha sette o otto. Il M1 Pro ne ha 14 o 16. E il M1 Max ne ha 24 o 32. Il M1 Ultra ha 64 core GPU. Sommando tutto il numero di core, il massimo del M1 Ultra arriva a 116 core!
Per quanto riguarda il M2, M2 Pro e M2 Max, questa famiglia ha rispettivamente 10, 19 e 38 core. La famiglia M3 cambia leggermente le cose, con M3, M3 Pro e M3 Max che hanno rispettivamente 10, 18 e 40 core GPU ciascuno. Qui a fianco c’è una comoda tabella che confronta tutto:
I processori della serie M sono SoC, quindi memoria e storage vengono inclusi direttamente nel chip. A seconda del chip, si può avere da 8GB di RAM fino a 128GB di RAM e da 256GB di storage flash fino ad un impressionante 8TB sul MacBook Pro da 16 pollici con M3 Max. Quello storage aggiuntivo ti costerà qualche migliaio di dollari in più. Ma se ne hai bisogno, ne hai bisogno.
Le dimensioni dei chip differiscono considerevolmente. Il chip base è circa un quarto delle dimensioni del modello Max. Ha senso perché il Max include molto di più nel suo die. È diventato più piccolo tra le generazioni M2 e M3, quando il processo di produzione del die è passato da componenti a 5 nanometri a componenti a 3 nanometri. Ma per ora, è interessante notare che il M3 Max ha 92 miliardi di transistor, mentre il M1 Ultra con due chip ne ha 114 miliardi – il tutto nello spazio dimensionale di circa una unghia.
Considerazioni finali
M1, M2 e M3 sono tutti Apple Silicon. Ognuno ha solo un po’ più di potenza rispetto al precedente. Quando deciderai di acquistare il tuo prossimo Mac, vorrai fare un’analisi tipica di prezzo/prestazioni per decidere quale di questi chip SoC soddisfa le tue esigenze e il tuo budget.
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Ora che sai di più su quello che succede sotto il cofano, hai intenzione di passare ad Apple Silicon? Lo hai già fatto? In tal caso, qual è stata la tua esperienza nel tradurre le app Intel in Apple Silicon con Rosetta 2? Sapevi che stava succedendo? Hai puntato il tuo occhio su un fantastico M3 Max? Hai usato macchine basate su M1 o M2? Facci sapere nei commenti qui sotto.
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