Apple M1 vs M2: comparativa y diferencias

Hoy ponemos frente a frente al M1 vs M2 para ver qué cambia en ambos y cuáles son sus secretos para rendir de esa forma y ser tan eficientes.

Apple sorprendió con el rendimiento de sus propios SoCs basados en ARM para dispositivos móviles, superando incluso a sus máximos competidores, como Qualcomm, Samsung y Mediatek. Y cuando muchos creían que no podría superar a los chips Intel que equipaban sus portátiles y sobremesas, lanzó la serie M, nuevamente sorprendiendo a muchos.

Quizás también te interese leer:

• Microarquitectura CPU
• Arquitectura GPU
• Qué es un MPSoC y sus diferencias con un SoC
• Tipos de arquitecturas

Las distintas arquitecturas por las que ha pasado Apple y por qué comparamos M1 vs M2

El primero ordenador creado por Apple fue el Apple I. Este equipo se componía de 62 chips, uno de ellos era la CPU empleada, en este caso la MOS Technology 6502 que se hizo tan popular en aquella época. Esto sería en 1976, cuando saldría a la venta este equipo que iniciaría una larga saga hasta lo que hoy conocemos.

Después, en 1977 llegaría el Apple II, que también se basaba en estas CPUs de 8-bit a 1Mhz de velocidad. De este equipo surgirían numerosas variantes vendidas en los años venideros, hasta la llegada del Apple III, en este caso se dotaría al equipo de una CPU de la misma arquitectura, aunque de diferente fabricante, se trataba de la Synertek 6502A a 2 MHz. Es decir, el nuevo equipo doblaba la velocidad de los primeros.

Más tarde llegaría el conocido como Apple Lisa, justo en 1978. Este equipo ya comenzó a montar otra nueva arquitectura diferente a las anteriores, por lo que se podría decir que fue el primer gran salto de Apple en este sentido. Se trataba de la famosa CPU Motorola 68000 de 5 Mhz con arquitectura 68k.

En 1984 se produciría otro gran cambio, se introduciría el Macintosh, es decir, sería el primer Mac de Apple. Este equipo no supuso un cambio de arquitectura en la CPU, ya que seguía usando microprocesadores Motorola 68000, pero de 8 Mhz en este caso. Se emplearían chips de 8/16 bits en los primeros prototipos y luego de 16/32 bits en los siguientes.

A lo largo de la década, los nuevos modelos Macintosh siguieron usando derivados de la 68k como son los nuevos chips 68020, 68030 y 68040 de 32-bits. Pero esto no duraría por mucho tiempo, y se produciría el siguiente gran cambio de arquitectura, el segundo en la historia de Apple. Esto sucedería en 1995, cuando se lanzaría un Mac conocido como PowerBook 190 y que emplearía chips de arquitectura PPC tras 72 modelos Macs 68k.

Esto sucedió en un momento clave, cuando a finales de la década de 1980, la industria informática comenzó a abandonar las arquitecturas de CPU heredadas de los años 70 en favor de nuevas tendencias, como las nuevas ISAs de tipo RISC. Esta técnica de diseño prometía CPUs más rápidas. Apple exploró muchas opciones de CPU RISC, para asociarse con IBM y Motorola para diseñar una plataforma de CPU común. De esta forma, podría defenderse de la alianza Wintel, es decir, Microsoft e Intel.

La alianza se conoció como AIM (Apple IBM Motorola) y resultó en nuevos diseños de chips PowerPC. Esto obligó a Apple a diseñar el primer emulador 68k para poder correr su software heredado en los nuevos equipos, algo así como la Rosetta de la época. Así podría ejecutar todo el software antiguo sin problemas, aunque con algunas restricciones sobre PowerPC.

Se lanzaron alrededor de 87 modelos Mac basados en CPUs PowerPC de la alianza, como los chips 601, 603, G3, G4, G5, así como otros. Estos modelos evolucionaron desde los 60 Mhz a los que iban los primeros diseños hasta los 2.7 Ghz de los últimos modelos. Toda una época gloriosa que también llegaría a su fin en 2006.

Fue en este año cuando Apple crearía Rosetta 1 para hacer compatible su software para PPC sobre x86 y también modificó su Mac OS X para que pudiera ejecutarse sobre esta otra arquitectura. Llegaba así la era Intel. El primer equipo en incorporar un Intel Core fue el iMac de 2006.

El motivo de este cambio fue por la aparición de nuevos diseños basados en varios núcleos. IBM había propuesto una arquitectura multinúcleo que no convenció a Apple. Se trataba del diseño creado por Sony Toshiba e IBM llamado Cell en el que se empleaba un núcleo PPC principal y 8 coprocesadores. En cambio, otros, como Intel, habían optado por montar núcleos completos, algo que convenció más a Apple para dar este salto.

Así fue como la compañía de Cupertino se pasó a Intel y dijo adiós a una larga trayectoria PPC donde se lograron grandes éxitos. De hecho, el cambio a x86 no gustó a todos los fans de Apple.  Algunos lo vieron como un mal paso. Sin embargo, los nuevos diseños de Intel conseguían un gran salto de rendimiento y una buena eficiencia energética en portátiles, algo que cautivó a Apple para sus iMac y Macbook.

Para preservar la compatibilidad del software entre generaciones, como he mencionado, Apple incluyó una avanzada tecnología de emulación llamada Rosetta a partir de Mac OS X 10.4.4. Podía traducir dinámicamente algunos códigos PowerPC a x86 sobre la marcha. No obstante, al igual que ocurría con el emulador de 68k también tenía sus limitaciones.

Más tarde muchos desarrolladores de software comenzaron a distribuir binarios de sus programas universales, que podían ejecutarse tanto en un Mac PPC como en un Mac x86, por lo que se eliminó la dependencia de Rosetta a partir de Mac OS X 10.7 Lion.

Sin embargo, los saltos de arquitectura de Apple no terminaron aquí. El idilio con Intel terminaría bruscamente y en 2020 se volvería a dar otro salto en la ISA, esta vez a ARM. Nuevamente se tuvo que portar el sistema operativo macOS a esta nueva arquitectura y crear Rosetta 2. Una nueva capa de traducción para hacer compatible muchos programas para x86-64 a Arm. Y nuevamente también con sus limitaciones, ya que algunos programas dependientes de ciertas instrucciones del repertorio de Intel no funcionaron, como los de virtualización.

¿Por qué abandonó Intel para crear sus propios chips?

La todopoderosa Intel comenzó a flaquear. Su dominio absoluto se comenzó a degradar por diversos motivos. Algunas despedidas de arquitectos clave de microarquitecturas anteriores, algunas malas decisiones por parte de la junta directiva, los problemas con el nodo de 10nm que detuvo la miniaturización durante un tiempo, etc. Pero todo esto no fue la gota que colmó le vaso.

Los problemas entre Apple e Intel vinieron por la mesa de diseño de Intel, que cada vez lanzaba más chips con serios problemas que tenían que ser solventados. Fue Skylake el diseño que hizo perder la paciencia a Apple y que decidiera dar el salto a Arm.

Además, por otro lado, desde 2010, Apple fue ganando experiencia en el diseño de sus propios chips con sus SOCs basados en CPU ARM para el iPhone, el iPad y el Apple TV. El progreso de la compañía ha sido sorprendente. Apple comenzaría a fichar a los mejores diseñadores de chips provenientes de compañías como AMD, Intel, Qualcomm, etc., para montar un gran equipo de diseño.

Los resultados fueron bastante evidentes, con chips muy potentes que lograron reinar en las pruebas de rendimiento o benchmarks, superando a sus rivales más directos, como Qualcomm y Samsung con sus Snapdragon y Exynos respectivamente. Era cuestión de tiempo que Apple decidiera también dar el paso para producir sus propias CPUs para equipos portátiles y de sobremesa.

Los rumores crecían y Apple estaba tentada a crear sus propios diseños como una fabless, algo que le era más rentable que comprarlos a terceros. De este modo solo tenían que pagar la producción en una foundry y el resto de ganancias serían para ellos. Y no solo eso, los desarrolladores de software también se beneficiarían, ya que les sería más fácil poder portar su software de iOS/iPadOS a Mac.

La única pregunta que queda es cuándo ocurrirá esto…

¿Qué es la ISA ARM?

Arm no es más que una arquitectura de conjuntos de instrucciones o ISA (Instruction Set Architecture). Es decir, una serie de instrucciones y de formato de datos, direccionamiento de memoria, y conjunto de registros que forma parte del modelo abstracto de un ordenador que define cómo la CPU es controlada por el software. La ISA actúa como interfaz entre el hardware y el software, especificando tanto lo que el procesador es capaz de hacer como la forma en que lo hace.

En este caso, se trata de una ISA tipo RISC, es decir, con un conjunto reducido de instrucciones que permiten diseñar chips menos complejos a nivel de hardware y más rápidos frente a los CISC. Además, tiene extensiones de 64-bit y repertorios de instrucciones adicionales como las de tipo SIMD.

Concretamente la empresa propietaria de esta ISA permite varios modelos de licenciamiento de sus tecnologías. Por un lado se pueden adquirir IP cores ya diseñados para integrar en los SoCs como hacen algunas compañías. Por otro lado, también se puede obtener simplemente la licencia para usar la ISA y diseñar tu propia microarquitectura a medida basada en ARM. Esta segunda forma es la elegida por Apple para Apple Silicon.

Por tanto, tanto los núcleos de los A-Series como de los M-Series no son núcleos propiedad intelectual de Arm que los licencia para Apple, sino que se han diseñado por la propia Apple.

A-Series: Los SoCs para dispositivos móviles

Apple ha conseguido diseñar grandes microarquitecturas para sus CPUs para dispositivos móviles como los iPhone y iPad. Estos chips no solo son una microarquitectura bien diseñada, también tienen otros elementos que los hacen inteligentes y poderosos, como es el uso de un SoC heterogéneo con aceleradores de varios tipos, como una NPU para la Inteligencia Artificial.

Todos los diseños, desde el A4 al A16 Bionic, han ido ganando rendimiento y asombrando a usuarios y competidores. Además, Apple también ha tenido tiempo para crear todo un ecosistema de chips basados en sus propios diseños para todos sus productos. No solo la A-Series, también tiene:

• Apple S-Series: diseños SiP para sus Apple Watch.
• Apple W-Series: SoCs de conectividad inalámbrica WiFi y Bluetooth.
• Apple T-Series: chips destinados a la seguridad, manejando el cifrado, entre otros elementos.

M-Series: La llegada del sustituto para x86

Y, por supuesto, tampoco podíamos olvidar la M-Series, que son los chips que Apple ha creado para sus modelos más potentes de Macbook y Mac, aunque también ha comenzado a equiparlos en otros dispositivos de alto rendimiento como los iPad Pro y iPad Air.

Estos diseños han sabido maximizar las cualidades de la arquitectura Arm para extraer el máximo rendimiento mientras mantienen una buena eficiencia energética, lo que reduce el consumo y mejora la autonomía de los dispositivos que dependen de una batería.

La GPU integrada de Apple

Me gustaría hacer una pausa en la GPU de Apple, de la que no hemos hablado. Y es que en el SoC, Apple no solo integra una CPU, también otras unidades como la GPU o la unidad de procesamiento gráfico. En este caso, no es un diseño realizado desde cero de Apple, sino que ha contado con la ayuda de un socio excelente, como es Imagination Technologies, el diseñador de GPUs para Arm como la PowerVR.

De hecho, Apple usó los diseños PowerVR en sus primeros diseños, aunque luego ha querido controlar también esta parte para crear sus propias GPUs. Pero, según se rumorea, no dejan de ser diseños derivados de los diseños de IMG.

No obstante, hay que decir que estos chips de Apple no son maravillosos para gaming, como lo eran los equipos potenciados por GPUs AMD Radeon Pro en la era x86. Pese a eso, sí que se han podido defender bien en las pruebas de rendimiento en apps como Adobe Creative y otros programas de diseño, pero no esperes maravillas en renderización y videojuegos… Y aquí veremos algunas diferencias respecto M1 vs M2.

Apple M1

El primero en la serie fue el M1 que vio la luz en 2020. Este nuevo diseño de Apple supuso un antes y un después, no solo por el cambio de x86 a Arm, sino por los resultados obtenidos. Este nuevo chip contaba con:

• 16 mil millones de transistores
• Nodo de fabricación de 5nm TSMC
• Integraba 16 núcleos de Neural Engine
• 8 núcleos de CPU
• 8 núcleos de GPU
• Soporte de hasta 16 GB de memoria unificada
• Ancho de banda de memoria 100 GB/s

El M1 se podía encontrar en varias configuraciones:

• 8x CPU + 7x GPU
• 8x CPU + 8x GPU

M1 Pro

El nuevo M1 Pro fue presentado con algunas mejoras notables. Las características de este chip más potente eran:

• 33.7 mil millones de transistores
• Nodo de fabricación de 5nm TSMC
• Integraba 16 núcleos de Neural Engine
• 10 núcleos de CPU
• 16 núcleos de GPU
• Soporte de hasta 32 GB de memoria unificada
• Ancho de banda de memoria 200 GB/s

Apple M1 Max

Un chip más potente que el M1 Pro fue el M1 Max, las características de este otro chip eran:

• 57 mil millones de transistores
• Nodo de fabricación de 5nm TSMC
• Integraba 16 núcleos de Neural Engine
• 10 núcleos de CPU
• 32 núcleos de GPU
• Soporte de hasta 64 GB de memoria unificada
• Ancho de banda de memoria 400 GB/s

Apple M1 Ultra

También llegaría el tope de gama, el M1 Ultra, el más potente de todos los M1:

• 114 mil millones de transistores
• Nodo de fabricación de 5nm TSMC
• Integraba 32 núcleos de Neural Engine
• 20 núcleos de CPU
• 64 núcleos de GPU
• Soporte de hasta 128 GB de memoria unificada
• Ancho de banda de memoria 800 GB/s

Apple M2 ¿Es mejor vs M1?

Estas son las principales especificaciones del chip M2 de Apple:

• 20 mil millones de transistores
• Nodo de fabricación de 5nm de 2ª Gen TSMC
• Integraba 16 núcleos de Neural Engine
• 8 núcleos de CPU
• 10 núcleos de GPU
• Soporte de hasta 24 GB de memoria unificada
• Ancho de banda de memoria 100 GB/s

El chip M1 está disponible en 2 configuraciones diferentes:

• CPU de 8 núcleos y GPU de 8 núcleos.
• CPU de 10 núcleos y GPU de 10 núcleos.

Mejoras M1 vs M2

Evidentemente, aunque el chip M2 haya supuesto un paso atrás con respecto a las versiones Ultra del M1, lo cierto es que comparado con su hermano de generación anterior se traduce en ganancias importantes de rendimiento. No es fácil de comparar a estos dos SoCs, pero según las cifras aportadas por Apple y las benchmarks, se puede ver el salto que ha supuesto esta nueva microarquitectura rediseñada.

Por ejemplo, en pruebas con Geekbench se pueden ver puntuaciones de:

• Multi-core:
  • M1: 7654
  • M2: 8928
• Single-core:
  • M1: 1752
  • M2: 1919

A pesar de tener la misma cantidad de núcleos, la diferencia es notable. Según estos datos, la mejora de rendimiento con un solo núcleo es de un 11,5% y la mejora en cuanto al rendimiento máximo, usando todos los núcleos, es prácticamente del 20% respecto al M1.

Sin embargo, no hay que olvidar que la optimización en la plataforma de Apple también es importante para ganar en rendimiento y eficiencia. Ten en cuenta que, por ejemplo, Android debe funcionar en multitud de dispositivos móviles de muy diferentes marcas y características, igual que ocurre con Windows. En cambio, Apple vende hardware+software, lo que permite optimizar al máximo su sistema operativo para sus chips y sus chips para su sistema operativo.

¿Qué te parece la comparativa de rendimiento M1 vs M2? ¿Crees que merece la pena esta segunda generación de procesador Apple?

Futuros desarrollos ¿Apple M3?

Te recomendamos la lectura de los mejores smartphone de gama alta.

Por ahora, poco se sabe del chip Apple M3 que debería ser el sucesor del M2. No se sabe si Apple optará por crear versiones Pro, Max y Ultra también del M2 o si directamente saltará al M3. Pero, todo parece indicar que el futuro lanzamiento llegaría en 2023 con los nuevos Macbooks actualizados y que podría usar proceso de 3nm de TSMC… ¿Dónde puedo comprar mi nuevo portátil o equipo como procesador M2?

Siempre recomendamos Amazon. Por ejemplo, tenéis el Macbook Pro con chip M2 en color gris y con almacenamiento 256 GB por mejor precio que en las principales tiendas online.