 2020-06-12 17:11 機器之能?一段15年的情誼即將走向盡頭。 15年前，蘋果 CEO Steve Jobs 對眾人說道：我們向 PowerPC 過渡已經(jīng)十年了，我們認為 Intel 的技術(shù)將幫助我們在未來十年創(chuàng)造出最好的個人電腦。 于是，蘋果旗下的Mac 系列從IBM 的PowerPC 架構(gòu)轉(zhuǎn)向 Intel 的CPU 處理器架構(gòu)。Jobs 對 Intel 技術(shù)的預期是 10 年——但到目前為止，基于 Intel 的技術(shù)，蘋果已經(jīng)在 Mac 上深耕了 15 年。 15年后，英特爾在芯片性能和制造工藝方面的優(yōu)勢已經(jīng)無法滿足其對Mac的需求，Mac再度轉(zhuǎn)向ARM，這是繼摩托羅拉 、IBM以及英特爾之后，蘋果迎來的Mac首款自研芯片，也將開啟新的發(fā)展路線藍圖。 本文來自微信公眾號：機器之能（ID：almosthuman2017），作者：力琴，編輯：四月，頭圖來自Apple 很長一段時間里，個人電腦Mac系列是蘋果旗下唯一不采用自家處理器的產(chǎn)品線。 而iPhone和iPad、Apple Watch和Apple TV都搭載著蘋果的自研芯片，分別包括A系列、S系列。當然，很快，Mac 芯片的空白將會填補。 從英特爾的轉(zhuǎn)向自研芯片，將使蘋果對Mac電腦的性能、功能和推出時間有更多的控制權(quán)，因為它將不再需要在英特爾每次推出新的處理器時更新機型。 如今，棄用英特爾，而選擇自研芯片更直接的原因在于，英特爾在芯片性能和制造工藝方面的優(yōu)勢已經(jīng)無法滿足蘋果對Mac的需求。 例如，MacBook、iMac和Mac mini的提升速度緩慢，而需要高性能處理的iMac Pro和Mac Pro臺式機難以找到更好的“替代品”。與此同時，蘋果最新的基于ARM的iPhone和iPad已經(jīng)在性能方面廣泛超越競爭對手，因此在Mac產(chǎn)品線中采用ARM芯片并不稀奇。 一、Mac處理器的前兩次變革 早在1988年，史蒂夫·喬布斯聲稱所有的計算機架構(gòu)、所有的計算機系統(tǒng)都有10年的壽命期限。“計算機的核心架構(gòu)決定了計算機的性能，最終每種架構(gòu)都會達到其性能極限，也終將被取代。” 在從PowerPC轉(zhuǎn)移到英特爾處理器時，史蒂夫·喬布斯對英特爾技術(shù)的預期是 10 年。但現(xiàn)在算起來，基于英特爾處理器，蘋果已經(jīng)在 Mac 上深耕了 15 年。 2005年6月6日，喬布斯與穿著宇航服的英特爾前CEO保羅·歐德寧共同宣布，Mac將拋棄IBM的PowerPC轉(zhuǎn)向Intel的X86架構(gòu)，半年后搭載了Intel Core 2 Duo處理器的新款MacBook Pro亮相。緊接著蘋果公司在2006年1月推出了第一批基于英特爾處理器的Mac。 事實上，Mac 經(jīng)歷過幾次重大變革。蘋果前兩次在Mac中更改了整個處理器架構(gòu)：從68000架構(gòu)更改為PowerPC，然后從PowerPC更改為英特爾。如果蘋果在2020年加入到ARM陣營，那么這將是Mac第三次重要的變革，為之后的技術(shù)發(fā)展路線奠定基礎(chǔ)。 在Mac 問世之前，喬布斯和蘋果公司設(shè)計了第一臺個人電腦 Apple Lisa，這也是蘋果第一臺基于圖形用戶界面的計算機，也是Macintosh的前輩。Lisa對蘋果本身的影響深遠，蘋果于1984年發(fā)布的一款PC Macintosh延續(xù)了Lisa的諸多功能，尤其是將圖形用戶界面應用到個人電腦上。喬布斯也因此加入到了Macintosh的開發(fā)小組。 原始Macintosh電腦 當時Lisa 已經(jīng)使用上了摩托羅拉 68000 處理器。直到 1984 年，Macintosh電腦問世，也繼續(xù)延續(xù)使用摩托羅拉 68000 的處理器，在它之后的 MAC 電腦也沿襲了相同的處理器選擇方案。 但是由于摩托羅拉68000處理器價格昂貴，運行速度緩慢。時隔10年，蘋果公司從摩托羅拉的 68K 系列架構(gòu)，轉(zhuǎn)向 PowerPC 架構(gòu)。為了讓所有的機器都轉(zhuǎn)而使用 PowerPC，蘋果公司讓軟件開發(fā)人員重構(gòu)、有時甚至重寫他們的軟件。1994年3月，蘋果發(fā)布了搭載IBM PowerPC 601 處理器的Power Macintosh 6100電腦。 為了鼓勵人們購買新機，蘋果公司開放經(jīng)典模式。經(jīng)典模式讓用戶可以在新機器上很好地運行較老的應用程序，在用戶過渡到 PowerPC 處理器的過程中，這樣的做法很有用。保留經(jīng)典模式至關(guān)重要。保留經(jīng)典模式的一個真正的原因是：MAC 的核心功能（被稱為 Toolbox）十分復雜，而蘋果無法及時實現(xiàn)對它們的轉(zhuǎn)換。 直到現(xiàn)在，蘋果要從英特爾處理器架構(gòu)脫離也是如此，兼容以及使用戶安全過渡至關(guān)重要。因為它不可能期望所有的開發(fā)者都轉(zhuǎn)而使用同一種方式開發(fā)應用程序。相反，它必須滿足那時開發(fā)者使用的所有編程環(huán)境的需求。 同樣從PowerPC更改為英特爾亦如此。摩托羅拉的 68000 系列處理器從 1984 年持續(xù)生產(chǎn)到了 1994 年。從那時起，PowerPC 就一直統(tǒng)治著市場。直到 2005 年，蘋果又一次宣布將改變計算機架構(gòu)。 那一年，喬布斯宣布了一項計劃：在接下來的一年中，每一款蘋果的 MAC 產(chǎn)品都會轉(zhuǎn)而使用英特爾處理器。在蘋果看來，它需要更快的處理器，它想要的是擁有有前景的發(fā)展路線圖的處理器，尤其是運行起來更“cool”的處理器。顯然，PowerPC 還不夠好。 放眼于當下，英特爾現(xiàn)在的處境與之前PowerPC面臨的變革驚人地相似。 英特爾可能也曾設(shè)想過，蘋果有一天將放棄它們的芯片，轉(zhuǎn)而使用ARM芯片來生產(chǎn)Mac電腦。然而，這一變化可能不會對英特爾的銷售造成太大削減，這并不是英特爾的主戰(zhàn)場。根據(jù)最新的Gartner數(shù)據(jù)，Mac目前占美國PC市場的12％。據(jù)估計，蘋果的筆記本電腦業(yè)務占英特爾銷售額的2％至4％。 二、Mac 轉(zhuǎn)向 ARM 架構(gòu)，意味著什么？ 現(xiàn)在，蘋果公司計劃將整個Mac產(chǎn)品線過渡到ARM架構(gòu)處理器。更改 Mac 架構(gòu)，真的很容易嗎？Mac 的架構(gòu)轉(zhuǎn)型影響多大？從系統(tǒng)自身出發(fā)，首先要看是否會影響macOS軟件在ARM處理器上的運行效果，以及從外部生態(tài)出發(fā)，是否會對整個 Mac 軟硬件生態(tài)變化產(chǎn)生劇烈影響。 首先是兼容性。我們回顧下前兩次蘋果更換CPU架構(gòu)的經(jīng)歷就可知道答案。 當年，蘋果從68000架構(gòu)過渡到PowerPC時，并沒有大幅度改變操作系統(tǒng)。PowerPC支持在System 7.1中出現(xiàn)，而對68000系列Mac的支持則在System 8.5中結(jié)束。到2012年蘋果過渡到Mac OS X時，該公司已經(jīng)多年沒有銷售基于68000的Mac了。 同樣的事情也發(fā)生在PowerPC向英特爾處理器過渡的過程中。在PowerPC向英特爾過渡的過程中，蘋果推出了Rosetta，該軟件可以讓英特爾Mac運行許多為PowerPC編寫的應用程序。為了緩解過渡期，Apple 使用軟件模擬那些沒有重新編寫以支持新架構(gòu)的應用程序。 相比之下，蘋果自研Mac處理器的過渡應該也是類似的。即將推出的macOS 10.16可能會在搭載英特爾和蘋果處理器的Mac上出貨，蘋果會提供某種軟件翻譯功能，使一些x86處理器的軟件能夠在ARM處理器上運行。自然不必過度擔心軟件兼容性的問題。 其次是整個 Mac 軟硬件生態(tài)變化，這方面并不容易，尤其要拉攏開發(fā)者。 當時在WWDC 2005 上，蘋果并未推出基于英特爾架構(gòu)的新品，而是發(fā)布了一個面向開發(fā)者的 Developer Transiton Kit 系統(tǒng)。后來到了 2006 年，蘋果發(fā)布了基于 Intel 處理器的 iMac 設(shè)備，開發(fā)者可以用Developer Transiton Kit直接換一臺。中間還需要通過各種方式拉攏大量開發(fā)者從 PowerPC 轉(zhuǎn)向 X86。 而蘋果此次要調(diào)整Mac 處理器架構(gòu)，同樣也需要做大量類似的工作。不過鑒于蘋果如今如此強大的市場地位和影響力，在這方面不用過分擔憂。 對于此次架構(gòu)的調(diào)整，蘋果還為外部開發(fā)者考慮周到，將為外部開發(fā)者留出時間，讓他們在2021年新Mac推出前做調(diào)整。因此芯片調(diào)整的計劃可能會有所推遲。蘋果自研處理器使用的是ARM架構(gòu)技術(shù)，這一架構(gòu)不同于英特爾芯片所使用的底層技術(shù)，所以開發(fā)者需要時間為新芯片優(yōu)化他們的軟件。 三、新的Mac芯片發(fā)展藍圖 蘋果棄用英特爾處理的決心已經(jīng)非常明顯，英特爾在芯片性能和制造工藝方面的優(yōu)勢已經(jīng)無法滿足蘋果對Mac的需求。蘋果需要的是，更具發(fā)展前景的處理器，透過彭博社和venturebeat的報道，我們可以略知一二。 據(jù)彭博社報道，蘋果正在研發(fā)至少三款基于ARM架構(gòu)的 Mac 處理器，已獲得ARM處理器的許可技術(shù)，采用與iPad和iPhone處理器相同的技術(shù)。 首款Mac芯片基于A14芯片拓展，由臺積電基于5納米制造工藝生產(chǎn)，采用8個高性能CPU核心和至少4個節(jié)能核心，共計12個核心。 而目前iPad Pro所使用的A12Z芯片擁有8個核心，分別4個高性能核心和4個節(jié)能核心。 此次首款Mac芯片采用的是基于 ARM 架構(gòu)的 A 系列芯片。目前，最新款 iPhone 內(nèi)置的 A13 Bionic 芯片堪稱是業(yè)界性能最強的 ARM 架構(gòu)芯片，出現(xiàn)在iPad 平板電腦產(chǎn)品線上。 第一款搭載基于ARM處理器的Mac將在2021年問世。新的Mac電腦將繼續(xù)運行macOS，而不用切換到iOS，這與現(xiàn)有使用高通ARM處理器的Windows筆記本電腦的做法類似。由于首批定制的Mac芯片性能較低，無法達到英特爾為高端MacBook Pro、iMac和Mac Pro臺式計算機提供的性能，所以首批使用定制芯片的會是新的非專業(yè)級電腦。 實際上，早在2018年，蘋果就基于當年的iPad Pro A12X處理器開發(fā)了一款Mac芯片原型機。這款原型機的成功被認為給了該公司信心，將轉(zhuǎn)型目標定在最早的2020年。 無論如何，這次轉(zhuǎn)變將是MacBook產(chǎn)品線自2005年宣布改用英特爾處理器以來最大的變化。 據(jù)蘋果公司對使用基于ARM的芯片的Mac進行的內(nèi)部測試表明，與英特爾的芯片相比，蘋果的新芯片預計也會更加強大和省電，未來的Mac將會更快更薄。另外，轉(zhuǎn)用ARM有望讓蘋果將其處理器成本降低40%至60%。 基于蘋果與臺積電多年的密切合作，以后生產(chǎn)的芯片會更小，且同樣強大。臺積電是目前全球僅有的兩家擁有2納米制造工藝的公司之一。雙方近年來已經(jīng)合作了多款A系列芯片，包括今年年底，即將商用的首批5納米芯片“A14”。 據(jù)venturebeat報道，蘋果正在研發(fā)5納米芯片可能會有兩個系列，一個是用于筆記本電腦和筆記本級的Mac，另一個是用于類似iMac Pro和Mac Pro的超高性能臺式機。 蘋果公司是否為這些Mac ARM處理器采用X系列，Z系列或其他芯片仍待觀察。根據(jù)venturebeat梳理蘋果Mac芯片在2025年之前發(fā)展的藍圖來看，可選擇的Mac電腦芯片不少。
蘋果處理器傳承了iPhone和iPad中的A系列，這只是最合理的做法。蘋果還將能夠利用臺積電未來更好的芯片制造技術(shù)，使用臺灣的代工廠制造其芯片設(shè)計。 近年來，臺積電在制造更小、更先進的芯片節(jié)點方面的優(yōu)勢已經(jīng)領(lǐng)先英特爾。如果蘋果能夠制造出性能更好、更省電的芯片，那說明它已經(jīng)能夠在智能手機市場上證明了這種能力，基于ARM的Mac可能會憑借其差異化的特點在PC市場獲得更大的份額。 本文來自微信公眾號：機器之能（ID：almosthuman2017），作者：力琴 |
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