2020年的WWDC上最大的亮点是其旗下的 Mac 电脑将从Intel架构转向搭载 ARM 架构处理器的处理器架构:
2005 年 6 月 6 日,苹果公司在官网宣布了一个重磅消息:其旗下的 Mac 电脑将从 PowerPC 架构转向 Intel 的处理器架构。当时,苹果 CEO Steve Jobs 说:“我们向 PowerPC 过渡已经十年了,我们认为 Intel 的技术将帮助我们在未来十年创造出最好的个人电脑。”
2020年,距离苹果公司使用Intel芯片已经过去15年了,我们可以看到在这15年中苹果取得了巨大的成功。但是创新是永无止境的,尤其是以苹果为代表的以创新为企业灵魂的公司。2020年6月22日的苹果WWDC 大会正式公开了苹果 Mac 将从X86架构的Intel芯片转向 ARM 架构的苹果自家的芯片。“在苹果,硬件和软件的集成是我们一切工作的基础,这是我们出众的根本原因,而芯片则是硬件的核心。”库克如是说。
苹果的MAC已经经历了不止一次的“换心”了,之前Mac 已经有过三次处理器核心架构调整的过程:
第一次,1984 年,从 MOS 8 位 6502 处理器系列,转向摩托罗拉 68K 架构.
第二次,1994 年,从摩托罗拉的 68K 系列架构,转向 PowerPC 架构。
第三次,2005 年,从 PowerPC 架构,转向 Intel 的处理器架构。
而这次最大的不同是苹果将使用自己家的芯片,就如同iPhone的A系列芯片一样。
推出 iPhone 这个产品线之后,苹果在基于 ARM 架构的 A 系列芯片上,有了大量的技术积累,并产生一系列实际产品成果。到目前为止,最新款 iPhone 内置的 A13 Bionic 芯片堪称是业界性能最强的 ARM 架构芯片。
同时在 iPad 平板电脑产品线上,苹果也对 A 系列处理器上进行了一系列的定制化探索,比如说 A9X、A12Z Bionic 等。
由于Intel在消费级CPU市场的巨大市场占有率,Intel对于cpu的升级显得并不积极,能水则水,作为挤牙膏的大佬苹果怎么会一直忍受Intel在自己的上游,看Intel的脸色过日子呢。(正如华为自研芯片打破高通禁锢。)
正如库克所说的一样,苹果的优秀很大程度依赖于它的软硬件集成,而作为硬件核心的芯片当然也不能总用“别人家”的产品。
而苹果的整个生态中iPad,iPhone甚至是apple watch的s芯片,AirPods内置的w,h芯片,Mac上用于机密的T系列芯片都是ARM架构的,放眼望去只有MAC不是自家生产的ARM芯片了,作为致力于打造完整的苹果生态的Apple来说MAC使用ARM架构的芯片是迟早的事情。
第一、如果Mac,iPhone和iPad运行相同的基础技术,在硬件层面更好的适配,将使Apple更加容易统一其应用程序生态系统并能更频繁地更新其计算机。而这样一致的系统体验,无论是开发者或者消费者,都会很有兴趣,这也将成为Apple的竞争力所在。
第二、这还将给苹果带来巨大的成本优势。据苹果分析师郭明錤之前透露,如果苹果用上自家的Arm CPU,可以节省40 - 60%的处理器成本,但仍能获得预期的性能,以及增加电池寿命。郭明錤进一步指出,降低成本后,可让苹果有机会推出低于1000美元价格的MacBook Air。这将帮助苹果基于其出色生态,用更低价格的产品去撼动市场。从iPhone11到第二代的iPhonese,大家看到了如果苹果也走性价比的结果就是,真香!试想如果MacBook Air也走起了性价比路线,我相信销售量一定很惊人。这也将是苹果的竞争力所在。
第三、对于苹果的开发者来说可能意义更大,真正的write once run everywhere的时代可能到来了!
看到这里大家可能对一些专业名词有点蒙,不要着急我们接着往下看:
ARM架构,过去称作 高级精简指令集机器(英语:Advanced RISC Machine,更早称作Acorn精简指令集机器,Acorn RISC Machine),是一个 精简指令集(RISC) 处理器架构家族,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点,其在其他领域上也有很多作为。ARM处理器非常适用于移动通信领域,符合其主要设计目标为低成本、高性能、低耗电的特性。另一方面,超级计算机消耗大量电能,ARM同样被视作更高效的选择。安谋控股开发此架构(自己并不生产芯片)并授权其他公司使用,以供他们实现ARM的某一个架构,开发自主的系统单片机和系统模块(system-on-module,SoC)。
精简指令集计算(英语:reduced instruction set computing,缩写:RISC)或简译为精简指令集,是计算机中央处理器的一种设计模式。这种设计思路可以想像成是一家流水线工厂,对指令数目和寻址方式都做了精简,使其实现更容易,指令并行执行程度更好,编译器的效率更高。
RISC设计原理
1970年代后期,IBM(以及其它类似企业组织)的研究人员显示,大多数正交寻址模式基本上已被程序员所忽略。这是编译器的使用逐渐增多而汇编语言的使用相对减少所导致的。值得注意的是,由于编写编译器的难度很大,当时编译器并不能充分利用CISC处理器所提供的各种特性。尽管如此,广泛应用编译器的趋势已然很明显,从而使得正交寻址模式变得更加无用。这些复杂操作很少被使用。事实上,相比用更精简的一系列指令来完成同一个任务,用单一复杂指令甚至会更慢。 这看上去有些自相矛盾,却源自于微处理器设计者所花的时间和精力:设计者一般没有时间去调整每一条可能被用到的指令,通常他们只优化那些常用的指令。一个恶名昭著的例子是VAX的INDEX指令,执行它比执行一个循环还慢。几乎就在同时,微处理器开始比内存运行得更快。即便是在七十年代末,人们也已经认识到这种不一致性至少会在下一个十年继续增加,到时微处理器将会比内存的速度快上百倍。很明显,需要有更多寄存器(以及后来的缓存)来支持更高频率的操作。为此,必须降低微处理器原本的复杂度,以节省出空间给新增的寄存器和缓存。不过RISC也有它的缺点。当需要一系列指令用来完成非常简单的程序时,从存储器读入的指令总数会变多,因此也需要更多时间。
x86架构是重要地可变指令长度的CISC(复杂指令集电脑,Complex Instruction Set Computer)。 字组(word, 4位组)长度的存储器访问允许不对齐存储器地址,字组是以低位字节在前的顺序存储在存储器中。向后兼容性及Intel量产制程经常领先业界一直都是在x86架构的发展背后一股驱动力量(设计的需要决定了这项因素而常常导致批评,尤其是来自对手处理器的拥护者和理论界,他们对于一个被广泛认为是落后设计的架构的持续成功感到不解)。
1978年面市的第一个x86架构的“Intel 8086”CPU
x86架构的历史
复杂指令集(英文:Complex Instruction Set Computing;缩写:CISC)是一种微处理器指令集架构,每个指令可执行若干低端操作,诸如从存储器读取、存储、和计算操作,全部集于单一指令之中。与之相对的是精简指令集。复杂指令集的特点是指令数目多而复杂,每条指令字长并不相等,电脑必须加以判读,并为此付出了性能的代价。
属于复杂指令集的处理器有CDC 6600、System/360、VAX、PDP-11、Motorola 68000家族、x86等。
从硬件角度来看CISC处理的是不等长指令集,它必须对不等长指令进行分割,因此在执行单一指令的时候需要进行较多的处理工作。而RISC执行的是等长精简指令集,CPU在执行指令的时候速度较快且性能稳定。因此在并行处理方面RISC明显优于CISC,RISC可同时执行多条指令,它可将一条指令分割成若干个进程或线程,交由多个处理器同时执行。由于RISC执行的是精简指令集,所以它的制造工艺简单且成本低廉。
从软件角度来看,CISC运行的则是我们所熟识的DOS、Windows操作系统。而且它拥有大量的应用程序。因为全世界有65%以上的软件厂商都理为基于CISC体系结构的PC及其兼容机服务的,象赫赫有名的Microsoft就是其中的一家。而RISC在此方面却显得有些势单力薄。虽然在RISC上也可运行DOS、Windows,但是需要一个翻译过程,所以运行速度要慢许多。
从性能上看由于它们之间的设计思路差异太大不好直接比较性能。CISC和RISC——前者更加专注于高性能但同时高功耗的实现,而后者则专注于小尺寸低功耗领域。实际上也有很多事情CISC更加合适,而另外一些事情则是RISC更加合适,比如在执行高密度的运算任务的时候CISC就更具备优势,而在执行简单重复劳动的时候RISC就能占到上风。
参考链接:
cisc与risc的区别,这篇讲的真的很形象,别挣扎了进来看吧。。
苹果 15 年大轮回:Mac 选择 ARM,正如当年乔布斯选择 Intel,但变数更多了
Mercury Research:2019年Q4全球x86处理器Intel市场份额高达84.4%
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