苹果向安谋芯片的转型

文章作者:Brian Dipert

性能、功耗和控制是苹果向Arm芯片转型的三个主要因素。

我现在正经历着一些严肃的déjà似曾相识。(非常)长期的读者可能还记得，15年前(和几天前)，我写了一篇博客系列关于苹果从IBM的PowerPC架构过渡到英特尔的x86 cpu的传言。两天后，又一次博客系列我在苹果的WWDC(全球开发者大会)上开始写，就在史蒂夫·乔布斯的主题演讲之后，证实了这个流言。十五年后的今天，我在这里WWDC 2020苹果走了，又做了一次，完全拥抱Arm架构自2007年以来，它一直在为其智能手机、平板电脑和智能手表提供动力(同时也作为其个人电脑的协处理器)自2018年夏天以来)．

这是一个传闻多年的转变，正如我在最近一次关于这个话题的报道中所指出的，早在2019年1月．这是苹果第三次进行这样的CPU转型;正如我一年半前写的那样，“最初的mac电脑是基于摩托罗拉的68000个处理器;公司从1994年开始转向IBM和摩托罗拉开发的PowerPC cpu。”当然，从那里到英特尔;在本周的虚拟主题演讲中，Arm宣称，两年内，它将完全转向Arm。但它会真正地这样，在所有计算机产品线细分市场上都能实现吗？它会成为一条产品线吗过渡,或者一个膨胀，还是两者都有一点?这些问题的答案取决于许多因素，其中许多因素并非都在苹果的控制之下。在预测未来的发展道路之前，让我们先回顾一下苹果在这一点上的发展历程。毕竟，正如孔子所说:“欲知未来，须研究过去。”

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苹果当初为什么要放弃摩托罗拉?部分原因是他们真的没有因为PowerPC是由IBM联合开发的和摩托罗拉。但它仍然是值得注意的体系结构而苹果主要是由表演当公司成功时的担忧。摩托罗拉的68K架构已经失去了动力，而88K的继承者姗姗来迟，看起来也没什么吸引力。还要记住的是，便携式Mac市场当时只占整个市场的一小部分。是的，苹果推出了它的第一个“便携式”电脑早在1989年，后继有人，但苹果的大部分业务都是由单独插入墙壁的系统组成的。因此，耗电量是次要的（或更少的）问题，而热量总是可以通过增加更多的风扇来解决。

PowerPC时代一个鲜为人知(但很重要)的额外方面是，虽然苹果依赖其合作伙伴进行CPU设计，但它处理了大部分核心逻辑和其他硅/硬件开发工作万博投注网址本身．现在快进到2005年。PowerPC就像之前的68K一样，与x86竞争对手相比，无论是绝对的还是相对的，都耗尽了性能空间，这不仅是由相对的架构潜力决定的，也是由相对的市场接受度决定的。x86 CPU的出货量(以及收入和利润)让PowerPC相形见绌，导致各种合作伙伴在PowerPC设计、相关制造流程和其他关键因素上的投资减少。

撇开绝对性能不谈，移动（以及更普遍的热挑战）计算形式因素正日益突出。将您的分析从绝对性能扩展到性能/瓦特，x86体系结构的比较优势变得更加明显。相信我：我的观点不仅仅是轶事。我拥有一个基于PowerPCG4的iBook和PowerBook，一个G4立方体,一个G4 Mac mini,都双G4和双g5的Power mac，以及当时基于英特尔和windows的替代品。苹果电脑的运行速度相对较慢、热度较高，笔记本电脑的电池也需要充电像水一样.只要我喜欢系统的功能，我就一直坚持使用它们软件当苹果宣布转向x86时，我正准备完全回到基于windows的机器上。别忘了:当苹果做出这一决定时，它已经深入了解了英特尔未来的流程和产品路线图，英特尔一直在执行这些内容，至少直到最近。

然而，在转向英特尔的过程中，苹果实际上将所有的硅开发工作都让给了它的合作伙伴。诚然，该公司曾一度与英伟达调情，将其作为核心逻辑供应商（与9400米；我拥有一个设定触发器的电脑基于同样的芯片组设计），但这两家公司戏剧性的)分道扬镳。经过这一切，英特尔仍然是苹果唯一的PC处理器供应商，随着核心逻辑(其次是图形)被纳入CPU，英特尔获得了越来越多的平台控制权。

长期观察苹果的人士已经知道，控制(又称“垂直整合”)是苹果一直渴望的东西，而且越来越多。随着英特尔工艺开发步伐的放缓，以英特尔合作伙伴关系为代表的这种退步已成为越来越多的问题。英特尔的历史”滴答滴答”的节奏，或者在连续的几年中增加过程节点和在该节点上实现的体系结构，被正式(出于必要)取代为从2016年开始的“过程-体系结构-优化”模型多个最近的优化周期。

具体而言，英特尔的10nm进程节点（最初计划从2015年开始以产品形式出现）是直到现在才开始批量生产并且是最初从性能、功耗、晶体管密度和其他指标预测的子集。英特尔的芯片设计师们做了一项令人钦佩的工作，他们尽可能地从14纳米制程(以及基于14纳米制程的架构)中挖掘出最大的性能潜力，但他们现在正面临着理论极限。集成电路的延迟和取消也对包括苹果在内的系统合作伙伴的计划产生了连锁反应。

这与苹果在本土的努力形成鲜明对比。该公司拥有Arm的架构许可，这意味着只要它保持指令集的兼容性，它就有很大的实现自由度。它利用代工厂作为制造合作伙伴;作为我在2018年底写道在美国，苹果已经有7纳米制造和基于arm的soc投入生产将近两年了。不像任何个人电脑供应商，更不用说任何基于android的智能手机、平板电脑或智能手表制造商，它不仅自己处理系统(和底层芯片)设计，还开发自己的操作系统，以及一个强大的应用程序套件。所有这些都使CPU架构的转换成为一个更容易接受的提议，比如说，对戴尔来说。这并不是说该公司已经有一段时间没有传达其意图了;例如，几年前，苹果转向了自己的iOS图形架构，这与转向自主开发的图形API相当。

和15年前一样，在即将到来的过渡期间，苹果将提供Arm和x86编译版本的MacOS 11.0“Big Sur”(在主题演讲中显示以Arm原生形式运行)及其后续操作系统。和以前一样，苹果将提供一个“通用”应用程序“包装器”，使应用程序能够在两种操作系统变体上运行(苹果在主题演讲中展示了其品牌应用程序的arm本地版本，以及Adobe和微软的应用程序)。和以前一样，苹果还将利用“Rosetta”仿真层，允许x86专用的应用程序在arm专用的硅基础上运行。和以前一样，苹果已经开始在开发者社区中植入类似于Mac mini的Arm平台。一个新的转折:部分得益于Catalyst的联合开发平台，iOS和iPad操作系统应用程序也可以在基于arm的新硬件上本地运行。