Apple a commencé il y a quelques jours la livraison de ses nouveaux Mac équipés d'un SoC maison exploitant une architecture ARM64 : le M1. Nous nous sommes procuré un Mac mini l'utilisant afin d'en décortiquer les performances. Voici nos premières données.

Pour le dossier que nous ouvrons aujourd'hui sur l'Apple M1, ce n'est pas une, ni deux, mais trois « nuances » de Mac mini que nous avons récupérées. Le dernier en date bien entendu, mais aussi le précédent basé sur un processeur Intel et un plus ancien, datant de 2014. De quoi analyser en détail l'évolution des performances de cette machine.

Mais avant cela, nous avons voulu nous faire un premier avis sur le niveau de performances (natives) que l'on peut obtenir dans des applications que nous utilisons régulièrement dans nos protocoles comme Blender, Handbrake ou encore OpenSSL. Et mettre ces chiffres en perspective avec la consommation de la machine.

Ce sera également l'occasion d'évoquer quelques subtilités de macOS 11 (Big Sur).

Comment savoir si une application est native ou non ?

Commençons par une question toute bête : comment s'assurer qu'une application est lancée de manière native ? Pour cela, plusieurs solutions. La première consiste à regarder le moniteur d'activité qui liste dans sa section consacrée au processeur l'architecture de tous les processus lancés : Apple ou Intel. Rien de plus simple, donc.

La seconde consiste à regarder la liste des applications du rapport système. Cette fois c'est le « type » qui vous indique si une application est disponible sous la forme d'un binaire universel (contenant la version Apple et Intel), dans une mouture pour processeur Intel uniquement ou iOS. Parfois un « autre » sera affiché.

Vous pouvez également forcer le lancement d'un binaire universel dans sa version Intel via Rosetta. Pour cela il suffit de demander l'affichage du panneau d'informations dans le Finder et de cocher la case « Ouvrir avec Rosetta ».

OpenSSL LibreSSL : plus utile qu'il n'y paraît

Nos habitués le savent, nous aimons comparer différents processeurs à travers un outil aussi basique que parlant : OpenSSL. Il suffit d'une commande pour effectuer autant de signatures ou de vérifications cryptographiques que possible avec un CPU, sur l'ensemble de ses cœurs ou un seul. Et il est présent partout.

C'est également le cas sous macOS, avec une subtilité : il s'agit d'une implémentation différente (LibreSSL), native mais pas dans sa version la plus récente. Ses performances sont donc plutôt « dramatiques » : 440 signatures par seconde et 17 506 vérifications par seconde. C'est presque ce que nous obtenons sur un cœur avec Zen 3...

Ce test a néanmoins un avantage, il exploite pleinement les cœurs et l'on peut en occuper autant que l'on souhaite. Il est donc parfait pour analyser la consommation à la prise de la machine. Voici nos résultats :

• Repos : 7 watts
• 1 cœur : 12 watts
• 2 cœurs : 15 watts
• 3 cœurs : 18 watts
• 4 cœurs : 22 watts
• 5 cœurs : 22 watts
• 6 cœurs : 23 watts
• 7 cœurs : 23 watts
• 8 cœurs : 23 watts

Pour rappel, l'Apple M1 dispose d'une architecture 4 + 4 cœurs. Les premiers sont performants et ajoutent de 3 à 5 watts à leur activation. Les autres sont économes en énergie et n'ajoutent qu'un watt même lorsqu'ils sont tous actifs. Il en est de même pour les performances qui évoluent surtout à l'activation des quatre premiers cœurs :

• 1 cœur : 90 signatures/s
• 2 cœurs : 174 signatures/s
• 3 cœurs : 252 signatures/s
• 4 cœurs : 335 signatures/s
• 5 cœurs : 362 signatures/s
• 6 cœurs : 388 signatures/s
• 7 cœurs : 414 signatures/s
• 8 cœurs : 440 signatures/s

Pour les quatre premiers cœurs, on ajoute entre 78 et 90 signatures par seconde à chaque fois, contre 26/27 signatures par seconde pour les suivants. Ils apparaissent comme 3,2x moins performants (mais bien plus économes).

CineBench R23 : quid de la stabilité des résultats ?

L'outil de Maxon a été sans doute l'un des plus utilisés pour mesurer les performances de l'Apple M1. Il faut dire qu'il avait l'avantage d'exister sous Windows 10, d'être natif, simple à lancer, produisant des chiffres aisés à comprendre. Ses résultats sont donc largement connus, nous en avions d’ailleurs parlé. Voici notre capture :

Nous l'avons néanmoins utilisé dans un but précis : vérifier que l'Apple M1 savait tenir ses scores dans la durée. En effet, effectuer un rendu ou un test sur quelques secondes est une chose. Mais qu'en est-il après de nombreuses minutes à fonctionner à plein régime ? Eh bien le résultat était à la hauteur de nos espérances : rien ne bouge.

L'Apple M1 a cela d'appréciable qu'il fournit des performances stables, comme si sa fréquence évoluait peu. On ne peut malheureusement pas suivre ce point avec attention pour le moment puisque nous manquons d'outils adaptés. La plupart de ceux existant pour macOS étaient en effet fournis directement par Intel.

Mais que ce soit sur Cinebench R23 ou d'autres application, la reproductibilité de nos résultats est presque parfaite, que ce soit sur la durée ou même d'un lancement à un autre. Et c'est plutôt appréciable. On évite ainsi la surprise des puces mobiles revoyant leur fréquence à la baisse lorsqu'elles s'échauffent trop.

Notez que la consommation est un peu plus élevée ici : 13 watts sur 1 cœur, 25 watts sur tous les cœurs. Si ce n'est pas le processeur le plus véloce du marché, c'est clairement le plus efficace... et de loin.

Silence et chaleur

On est en effet à la moitié de ce que demande un 4800U intégré à un PN50 d'ASUS par exemple. Cette faible consommation bénéficie au M1 par d'autres aspects : moins de chaleur, de température, de ventilation et de bruit.

Tout au long de nos tests nous n'avons jamais entendu le système de refroidissement se faire entendre. Certes, il fonctionne, mais même après plusieurs dizaines de minutes de charge, il est inaudible. C'est assez rare pour être souligné dans le domaine des mini PC. C'est sans doute ce qui constituera le plus un défi pour AMD et Intel.

Blender : de premiers résultats très encourageants

Blender fait partie des projets open source soutenus par Apple pour le support de son M1. On peut à terme espérer voir une adaptation complète du moteur de rendu 3D Cycles, peut-être même avec une accélération du ray tracing et du denoising puisque ce sont des fonctionnalités pleinement supportées par les SoC d'Apple.

Mais pour le moment... ce n'est clairement pas prêt. Il faudra sans doute attendre encore quelques semaines ou mois avant d'obtenir une build stable et officielle de l'outil. Nous en avons néanmoins utilisé une compilée à la main (2.92 alpha) avec certaines optimisations actives, ce qui nous permet de nous faire une première idée des résultats.

Nous avons ainsi pu effectuer un rendu de la scène bmw27 sur CPU en 305 secondes. Un score qui place la machine au-dessus de puces comme les Ryzen 3 3100/3300X qui demandaient 384 et 362 secondes pour la même scène. Autant dire que c'est prometteur. Nous tenterons de refaire régulièrement des essais et comparaisons.

HandBrake : nous avions vu juste

Dernier outil de notre suite de test du jour, Handbrake permet de convertir des vidéos dans des définitions et des formats différents. Nous l'utilisons pour compresser la vidéo 4K de Tears of Steel en 1080p30 via le profil Matroska via H.264 et H.265. Il est disponible en binaire universel, Le calcul peut être effectué sur CPU ou accéléré par le SoC.

Les résultats sont plutôt dans la tranche haute des prévisions que nous avions faites sur la base de nos essais sur le DTK 2020 avec 38,23 ips en H.264 et 12,05 ips en H.265. Son positionnement est donc celui d'un Ryzen 7 1700 que nous avions relevé lors de précédents tests à 37,7 et 12,8 ips. Mais le M1 ne nécessite que... 30 watts.

Notez que l'accélération matérielle VideoToolbox est ici supportée et permet de grimper à 67 ips pour les deux codecs. Mais il faudra ici faire un comparatif de qualité en plus d'un comparatif de performances pour s'assurer que ces résultats sont comparables à ce que l'on obtient avec les accélérateurs d'AMD, Intel et NVIDIA.

Nous y reviendrons dans un prochain article qui couvrira également le cas des jeux vidéo.

Les performances sous HandBrake 1.4.0 Beta 1 en H.264 (à gauche) et H.265 (à droite)