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狼真的来了,苹果真的改用自研的 ARM 架构处理器⋯⋯然后呢?

2024-11-27 209


经过多年谣传,苹果“总算”宣布 Mac 将逐步从 Intel 处理器转移到“Apple Silicon”,预计年底推出首台采用自家 ARM 指令集相容处理器的 Mac 电脑,也传出台积电将编列“300 壮士”团队,从研发、设计、制程、封装都提供“火力支援”的消息。

(Source:苹果)

与前代 PowerPC 转 x86 的 Rosetta 相隔 15 年,从 x86 转译为 ARM 的 Rosetta 2 动态二进制码转译器(Dynamic Binary Translation),目前尚未公布有啥特殊的神兵利器和暗黑科技,可同时产出 x86 与 ARM 版本的 Universal 2 开发工具就没啥好提的。唯一可确定的是,那个开发者转换套件(Developer Transition Kit)之所以不使用 A13,而是 A12Z,多半基于更多运算核心数量与更高容量内存的需求。

无独有偶的,当苹果在 WWDC 发表“狼终于来了”重大宣示时,以 Fujitsu A64FX 处理器组成的日本超级电脑“富岳”夺得 Top500 榜首,Ampere 发表 80 核心(第四季提升到 128 核)、时脉 3.3GHz、功耗 250W 的 Altra 服务器处理器,一同共襄盛举。接着各大社群媒体就冒出了不少“ARM 出头天”、“x86 指令集包袱早该丢掉”、“x86-64 架构老旧难以扩展”等旷世高见,但这些其实都不是重点。

这件事和“架构”毫无瓜葛。

将指令集架构和处理器微架构划上等号,傻傻分不清楚”,这已经算是稀松平常、随处可见的观念谬误了。指令集架构(Instruction Set Architecture)是“电脑的语言(x86、ARM、RISC-V、PowerPC、SPARC、MIPS、Alpha、PA-RISC)”,处理器微架构(Microarchitecture)则是实作的执行载具(一堆琳琅满目的核心代号,像 Skylake、Sunny Cove、Zen 2、Willow Cove),两者演进彼此互动,像没事就直接以内存为运算目标的 x86 指令集,就很需要超高效率的快取内存子系统,但并非绝对,过去近 30 年的历史,已经充分证明了这件事。

x86 指令集再毫无道理可循,英特尔和 AMD 也能靠着庞大的个人电脑(还得加上云端资料中心)市场和投入天文数字般的研发资源,研制出效能顶尖、晶体管预算几乎砸在“软件最常使用的简单指令”的 x86 处理器。而 AVX 这个 x86 指令集历年最大改革问世后,x86 指令集扩张速度更是一飞冲天(连英特尔自己在公开文宣都不想列出从 AVX 到 AVX-512 的新增指令数目了),无论英特尔还是 AMD,处理器微架构推陈出新,更是毫无停滞迹象,完全没有“因为架构老旧所以难以扩展”这回事。写出这句话的人,真的知道自己在讲哪个层次的“架构”吗?

“指令集架构”不是绝对的因素。

像夺下 Top500 榜首的富岳超级电脑采用的 Fujitsu A64FX 就是很好的例子,本质上根本就是将指令集架构从 SPARCv9 和 HPC-ACE2 换成 ARM v8.2-A 加上 SVE 的 SPARC64 XIfx 处理器,先前的核心微架构、多核心分区规划、大型主机等级的资料可靠度等,几乎原封不动的从 SPARC64 XIfx 搬到 A64FX(可参考笔者在 2018 年发表于瘾科技的专文),Fujitsu 做这个决定的背后考量也不是为了效能,而是要沿用 ARM 和台积电的芯片生态系统,加速研发和生产时程。

讲的更白一点:死忠果粉和长期用户选择的是“靠着高度软硬件垂直整合而达到最佳使用者体验”的苹果,不是 ARM 也不是英特尔。所以这件事扯到 ARM 和 x86 怎样怎样,一点意义都没有,人家就只想要整合生态系统,顺便降低产品成本。至于这次转移工程,究竟需要多少时间和代价,会不会因此“动摇国本”(当下的 Mac 软件资产规模已非 15 年前吴下阿蒙),那就是苹果自己要承担的风险了。

苹果统一处理器指令集架构,谁是第一个潜在受益者?

使用 Mac 开发 iOS 应用程序的人,有机会在 Mac 享受“最接近原生硬件”的测试与执行环境了,不必像过去多了模拟层,可能会在实际 iOS 装置出现的问题,却不会在跑 Xcode 的 MacOS 时发生的状况。

另一个受益者,理所当然的就是替苹果制造芯片的台积电了,Mac 在全球个人电脑的占有率约 7%,排名第四,次于 Lenovo HP Dell,略高于宏碁和华硕,说大不大,说小不小,但即使芯片出货单价将远低于英特尔卖给苹果的价码(毕竟只有代工),对台积电的业绩,也是不无小补。

谁又是第一个受害者?

除了英特尔还能有谁?平白无故逐渐失去“全球个人电脑 7%”,对业绩肯定是明显的伤害。

曾经看似有希望“啃苹果”的 AMD 也是潜在的受灾户候选人,但并不代表苹果转移过程就没机会“短暂引进”AMD 处理器,这倒是值得观察一下。

第一台改用自家芯片的 Mac 会是哪个产品线?

大概从“最不需要高效能”的轻薄型 MacBook 踏出第一步吧。

但这却也衍生出一个大哉问:那像 Mac Pro 这类工作站类型的高阶桌机,既然也要转进 Apple Silicon,那这意味着,苹果将自行打造 Xeon 等级的大型化多核心高时脉 ARM 处理器,甚至有机会直逼 IBM Power 服务器家族的等级。这背后暗藏了无数深水炸弹,特别是深度管线的处理器微架构(搞不好还要追加同时多执行绪)、一定程度的高可用性(RAS)与高效能的快取资料一致性协定(Cache Coherence Protocol)。最起码,身为“商业化 RISC 处理器的始祖精灵”之一的 IBM 也是累积了几十年经验,才有能耐持续推出地球最高阶的 RISC 处理器,这些“know how”一点都不简单,这也将是 Apple Silicon 研发团队即将面对的最艰钜挑战。

不过如果苹果愿意研发高单价的大型芯片,对台积电来说,当然是天大的利多,台积电特别编列技术支援团队,恐怕就是为了这件事(假若仅让 Mac 沿用 iPhone、iPad 处理器,就没必要如此大费周章)。弄得不好,看在 Mac Pro 出货量也没多少的份上,苹果做的高阶 Apple Silicon 整体成本还高于跟英特尔购买 Xeon,也不是太让人意外的结果。

苹果会顺便连独立绘图芯片都自己做吗?

延续 AMD 的可能性比较高,此外,基于对 AMD 绘图芯片的“熟悉感”,Mac 用的 Apple Silicon,像三星从 AMD 授权相关 IP,再整合到自家芯片,也有概率不低的可能性。

最后,短期内有哪些对用户的影响?

这两天社群网络媒体的乡民舆论浮现很有趣的两极化观点:“对 ARM 处理器效能没信心者,想赶快买台英特尔版 Mac 放着”、“原本想入手搭载新型键盘的 Mac,但看到换心手术后的 Mac 可原生执行 iOS iPadOS 应用程序,宁愿按兵不动等年底再出手”。苹果宣称 Mac 芯片转换将在“两年内完成”,这段期间,使用者和开发者的后续反应,绝对是极度有趣的话题。

但回过头来,Apple Silicon 这匹狼成为眼前的现实,大家不必再浪费时间“随随便便就赌上爷爷的名誉”说一堆无意义的语言和臆测,应该让不少人(包含笔者)松了一口气,现在就让大家来瞧瞧,苹果是否真能在短短两年内,“先讲求不伤身体,再讲求效果”的搞定“第四次迁徙”,也许将爆发令人出乎意料的发展。

(Source:苹果)

(首图来源:苹果)

延伸阅读:

  • 平台转换难度有多高?苹果迟迟未用自家 ARM SoC 取代 x86 处理器是卡在哪?
  • 台积电 300 人大军与 5 奈米制程助阵,让 Mac 可改拥 ARM 处理器
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2020-06-25 05:01:00

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