Apple a dévoilé mardi les premiers Mac basés sur son processeur maison M1, reposant sur une architecture ARM. Basée sur un design proche de la puce A14 de l'iPhone 12, le SoC M1 comporte plus de cœurs, plus de mémoire et des limites thermiques plus élevées afin d’offrir des niveaux de performance adaptés à des machines portables. Selon les dires de la firme de Cupertino, les performances et l'efficacité énergétique de sa puce M1 sont exceptionnelles. Voici ce que l’on sait sur le système sur puce SoC M1.

Un design ARM classique avec 2 fois 4 cœurs

À la différence de la puce A14 qui intègre un processeur à six cœurs - quatre cœurs basse consommation et deux cœurs à haute performance - la puce M1 cadencée à 3,2 GHz comporte une paire de cœurs haute performance supplémentaire, soit huit cœurs au total. Les benchmarks de performance de la puce A14 nous ont déjà permis de nous faire une idée de la vitesse de ces cœurs, et compte tenu des limites plus élevées de puissance et thermiques d’un ordinateur portable, ces puces devraient avoir encore plus de place pour respirer.

 

Par rapport à la puce A14, Apple a doublé le nombre de cœurs haute performance et conservé quatre cœurs basse consommation, pour arriver à un total de huit cœurs. (Crédit : Apple)

Par rapport à la puce A14, Apple a également doublé le nombre de noyaux GPU, qui passent de quatre à huit dans le SoC M1. Selon Apple, cette carte graphique intégrée est la plus rapide de tous les ordinateurs portables. Apple affirme, sans benchmarks à l’appui, que sa puce est « jusqu'à deux fois plus rapide que la dernière puce pour ordinateur portable ». Selon le constructeur, le MacBook Air équipé de la puce M1 est plus rapide que 98 % des ordinateurs portables. Cela n’inclut pas seulement les portables « fins et légers » ou « les portables de sa catégorie », mais tous les portables PC. Une allégation qui nous semble bien péremptoire si on considère les performances des puces Qualcomm sur les PC Windows 10. Qualcomm indiquait aussi que sa puce Snapdragon 8cx était plus rapide qu’un processeur Intel Core i5. Enfin, la différence de performances entre les puces Apple pour smartphones iOS et celles de Qualcomm pour les mobiles Android haut de gamme n'est pas flagrante. Toutes ces puces reposes sur les mêmes design de base fournis par ARM avec des ajouts complémentaires. Et, le simple passage de 7 à 5 nm pour la gravure des puces ne suffit pas à expliquer une telle différence en termes de performances. Avec ses puces Comet Lake-S (Core i de 10e génération) gravées en 14 nm , Intel fait aussi bien qu'AMD avec ses processeurs Matisse (Ryzen 3000) fabriqués en 7 nm. Une fois de plus la finesse de gravure ne fait pas tout.

Un système complet au format réduit

Les Mac utilisaient plusieurs puces distinctes pour le contrôle du bus, de la RAM, de la vidéo et des interfaces USB/Thunderbolt (deux ports externe seulement ce qui est insuffisant), plus une puce T2 pour la sécurité (et d'autres fonctions). Dans la mini carte mère M1, Apple a réuni toutes ces composants dans un format très compact avec de la mémoire DDR4 soudée (8 ou 16 Go seulement) et donc non extensible. 

 

La carte mère avec le SoC M1 d’Apple combine plusieurs composants distincts. (Crédit : Apple)

C'est un choix à double tranchant. D'une part, la carte mère ne permet plus d’étendre la mémoire et il empêche la plupart des autres options de mise à niveau. Peut-être que les futures puces Mac conçues par Apple permettront d'utiliser des DIMM de mémoire standard, mais le SoC M1 ne dispose que d’un seul segment de mémoire qui ne peut être étendue au-delà de 8 ou 16 Go. D'un autre côté, la réduction du nombre de puces permet aussi de réduire la taille de la carte mère du système, et donc de fabriquer des produits plus petits, d’intégrer une batterie plus grosse et de refroidir plus efficacement le système. Le SoC comprend aussi le moteur neural à 16 cœurs comme dans la puce A14. Ce moteur permet d’accélérer l'apprentissage machine de 11 téraflops dans un ordinateur portable fin et léger. C'est un énorme bond en avant pour les développeurs qui écrivent des applications ML. Mais est-ce vraiment utile dans un laptop ?

De meilleures performances

Il faudra attendre les tests indépendants pour valider les performances mises en avant par Apple. Le constructeur affirme, sans fournir de benchmarks, que les performances CPU de sa puce M1 sont deux fois supérieures à celles de la « dernière puce pour ordinateur portable » (sans l’identifier spécifiquement) dans l'enveloppe thermique de 10 watts du MacBook Air. Toujours selon Apple, les performances graphiques de son SoC M1 sont deux fois plus élevées dans cette enveloppe.

 

Le M1 MacBook Air dispose d'un dissipateur de chaleur en aluminium au lieu d'un ventilateur. (Crédit : Apple)

Les affirmations d'Apple sont assez étonnantes : sur le MacBook Air équipé de la puce M1, les performances du CPU seraient jusqu'à 3,5 fois plus élevées que celles du MacBook Air précédent et les performances du GPU seraient jusqu’à 5 fois plus élevées. Dans le cas du MacBook Pro 13 pouces, plus grand et plus puissant, Apple affirme que la performance du CPU est 2,8 fois plus élevée et la performance graphique jusqu’à 5 fois plus élevée. Même si ces affirmations sont loin de la réalité, il est clair que, par rapport aux Mac précédents, l’amélioration de la vitesse devrait être notable, avec les applications maison en tout cas. Les spécifications d'Apple pour son GPU sont impressionnantes. Avec 2,6 téraflops et 41 gigapixels par seconde, il surpasserait facilement l'Iris Plus G7 d'Intel et pourrait même, à certains égards, rivaliser avec les machines portables équipées de la solution graphique discrète Xe d'Intel. Sur le papier, ces spécifications sont plus impressionnantes que celles des excellents graphiques Vega qu'AMD a intégré dans ses derniers APU mobiles Renoir. Reste à vérifier ces allégations.

Évidemment, Apple ne compte pas uniquement concurrencer les ordinateurs portables légers et minces équipés de processeurs Intel, mais aussi les puces pour ordinateurs portables d'AMD. Ces performances étonnantes doivent toutefois être vérifiées et incitent à la prudence. Des bonds de performance aussi énormes doivent en effet être considérés avec réserve, et nous invitons les lecteurs à attendre une vérification indépendante avant de valider toutes les affirmations d'Apple. Néanmoins, même si les résultats des benchmarks étaient deux fois moins bons que ce qu’affirme le constructeur, aucun doute que la future plate-forme sera compétitive.

Efficacité énergétique

Ce surcroit de performances et de capacités résulte surtout de la moindre consommation d'énergie. Apple affirme que, comparativement aux « dernières puces pour ordinateurs portables », son SoC M1 permet au CPU d’offrir les mêmes performances de pointe en utilisant seulement un quart de la puissance. L’entreprise ne désigne pas spécifiquement ces puces et ces ordinateurs, se contentant de dire qu’elle a effectué des tests en comparant les performances du MacBook Pro 13 pouces ARM avec « des ordinateurs portables haute performance de dernière génération disponibles dans le commerce ».

 

Apple affirme qu’en termes d'efficacité énergétique et de performance, sa puce M1 surpasse toutes les puces x86 équipant des ordinateurs portables actuels. La prudence est de mise, en attendant des tests indépendants. (Crédit : Apple)

Concernant les capacités graphiques, le constructeur californien affirme que les mêmes performances de pointe sont possibles avec seulement un tiers de la puissance. Pour ce qui est des performances du CPU et du GPU, Apple affirme que ses puces offrent deux fois plus de performances que les dernières puces pour ordinateurs portables dans une enveloppe thermique de 10 watts. Il faudra attendre les tests indépendants pour valider ces affirmations, mais Apple semble suffisamment confiant de l’efficacité énergétique de sa puce puisque le dernier MacBook Air n’a plus besoin d’être refroidi par le moindre ventilateur. De plus, l’autonomie proposée avec la batterie des MacBook Air et MacBook Pro basés sur la puce M1 a été considérablement accrue - plusieurs heures en plus – alors qu’ils sont équipés de batteries de même capacité que les machines tournant sur des puces Intel.