Mac向苹果芯片迁移

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Mac向苹果芯片迁移苹果公司的一项为期两年的架构迁移计划。这一计划预期将Mac电脑英特尔x86-64的处理器平台迁移至ARM64架构的Apple Silicon。苹果公司CEO蒂姆·库克在2020年6月22日的苹果全球开发者大会(WWDC)宣布了这一计划。[1]

这是苹果第三次将Mac迁移到新的指令集上。[2]第一次是在1994年将Mac从摩托罗拉68000架构迁移至PowerPC平台,第二次是在2005年6月宣布的从PowerPC平台迁移至英特尔x86[3][4]

苹果第一次使用ARM架构处理器是在1993年的Apple Newton个人数码助理中。在此之后,苹果大量地在其他如iPhoneiPadiPodApple Watch之类的产品中使用ARM架构。苹果从2009年透过收购P.A. Semi,开始自行研发ARM芯片。[5]

背景

苹果早期对ARM的使用

在1990年,Apple Newton个人数位助理使得苹果成为了艾康电脑生产的ARM架构处理器的第一个大客户。这个合作也促使了ARM项目被切割成为了一个单独的公司:安谋控股,苹果持股43%。[6]ARM的全称也因此由“Acorn RISC Machine”(艾康精简指令集机器)变为了“Advanced RISC Machines”(高级精简指令集机器)。

从PowerPC迁移至英特尔

2006年第一代MacBook Pro。最早的使用英特尔x86处理器的Mac之一。

自从苹果在2005到2006年间进行的苹果向英特尔平台迁移计划后,所有新发表的Mac电脑均采用了英特尔的x86架构处理器史蒂夫·乔布斯在2005年的苹果全球开发者大会的演讲上表示英特尔处理器的能耗显著低于IBMPowerPC,并称如果继续采用PowerPC的话,苹果将无法制造出其预期中的Mac来面对快速成长的市场对高性能工作站和高级笔记本电脑的需求:“在展望未来时,我们想制造许多令人惊叹的产品……但是我们不知道该如何用PowerPC来制造它们。”[7][8]截至2006年6月,苹果仅有高端台式机和服务器还在使用PowerPC处理器。[9]硬件迁移结束的标志是2006年8月发布且在该年年底发货的基于英特尔处理器的Mac ProXserve [10][11]

苹果在硬件迁移结束后的第三年,也即2009年8月发布的Mac OS 10.6 "Snow Leopard"[12]里结束了对PowerPC硬件的支持 [13]。而使用Rosetta翻译执行PowerPC程序的支持也在5年后的2011年7月发布的Mac OS X 10.7 "Lion"[14][15]中被放弃,宣告了整个迁移的结束。

自研芯片的研发

Apple A12X处理器
Apple A12Z处理器

2009年,苹果以2.78亿美元收购了半导体公司P.A. Semi[16]。当时分析称苹果收购P.A. Semi是为了其所持知识产权和工程师人力资源[17]。苹果CEO史蒂夫·乔布斯称P.A. Semi将会为iPod和iPhone研发SoC[5]。此后,苹果发布了一系列配备自研处理器的产品。

自2011年起就有关于苹果将Mac迁移到自研ARM处理器的传闻。当时,SemiAccurate预测这一迁移将会发生在2013年年中 [18]。2014年,MacRumors称苹果正在测试一台拥有更大的妙控板的基于ARM的Mac [19]。2018年,彭博社称苹果正在计划从2020年开始在Mac中使用其自研的ARM架构处理器 [20]

近年来,媒体报道中多次记载了苹果对英特尔研发速度和质量的疑惑和不满 [21]。苹果在2017年的iPhone中因为英特尔的基带芯片而遇到问题并导致预期生产时间节点的延误[22]。与此同时,一份2018年的报告指出英特尔芯片的问题导致了苹果对MacBook的重新设计 [23]。2019年,苹果指责英特尔芯片库存的短缺导致了Mac销量的下降 [24]

到2020年,有报道指出在2018款iPad Pro中使用的Apple A12X Bionic处理器已经能够在性能上和在MacBook Pro中使用的英特尔Core i7处理器打平 [25]

在2020年苹果全球开发者大会前数月,多家媒体称苹果将会在此次活动中官方宣布迁移至自研芯片 [26][27]

迁移至苹果芯片

苹果在2020年6月的苹果全球开发者大会中的一系列讲座中宣布了其将Mac迁移至苹果芯片的计划 [28]。整个迁移将持续“大约两年”,且第一台基于ARM的Mac将会在2020年年底前发布[1][29]类似的话在2005年到2006年苹果向英特尔平台迁移的过程中出现过,但那次迁移仅花了一年半 [25]

所有macOS Big Sur中的自带应用均将同时支持x86-64与ARM架构。其他应用(包括知名的Adobe PhotoshopFinal Cut ProMicrosoft Word)则将类似地支持两个平台 [29]

为了使x86原生应用也可以在基于ARM的Mac上运行,苹果将Rosetta 2这一动态二进制翻译软件无缝嵌入了macOS Big Sur使得用户可以在无感知的情况下执行x86原生应用 [1][25]。而通用二进制2则可以令开发者同时支持x86-64ARM64 [1][30]

为了方便为ARM架构的Mac开发软件,苹果向开发者借出一台基于ARM的原型Mac——Developer Transition Kit来做测试。这一原型Mac采用了经过大规模修改的iPad Pro硬件,并且被安放在了一个Mac mini的外盒中 [1][25]

前英特尔的主任工程师François Piednoël公开发表个人观点称英特尔近三年来在Skylake架构处理器中“异常糟糕”的品控导致苹果成为了“报告Skylake问题最多的组织”,这也成为了苹果从英特尔平台迁移走的导火线之一。英特尔的首席技术官Mike Mayberry则反驳称这种品控问题在任何CPU厂商中都可能大规模出现 [31]

性能

在宣布迁移后不久的一次采访中,苹果的软件工程高级副总裁克雷格·费德里吉Craig Federighi)高度赞扬了Developer Transition Kit(DTK)这一原型机的性能,称:“即使是对于DTK这样一台用着我们永远都不会放到Mac里的芯片的机器,一台仅仅是为了迁移而存在的机器,macOS都能在其上顺畅地运行。虽然这台机器根本不能作为评判未来的Mac的标准……但是你可以从中明白我们的芯片团队在根本没有努力的情况下能做到什么样子。而在未来的Mac的设计里他们会将会努力。”[32][33]

影响

苹果公司

这次迁移将会使得苹果公司得以降低成本,因为它不再需要购买其他公司生产的昂贵的CPU [2]

英特尔

有消息指出这将在短期内对英特尔带来中等程度的负面影响,理由是苹果占据英特尔年收入的2%到4% [34]且其Mac电脑在全球市场仅占7% [35]。而在长期上,有猜测认为这次迁移将使得其他PC制造商重新考虑其对英特尔x86架构的依赖,因为Mac经常在个人电脑行业里带领转变[36][37]

AMD

由于这次迁移也同时标志着苹果放弃AMD和英伟达等第三方显卡,这也会对AMD造成短期负面影响。

开发者

因为iOS平台的应用将可以在ARM架构的Mac上运行,苹果希望就此集成其软件和硬件使得开发者开发的应用能够在整个苹果平台上运行 [38]

用户

由于苹果芯片相较于英特尔处理器功耗更低,这次迁移可能带来更纤薄轻巧的Mac笔记本 [36]

iOS平台上的应用将可以在ARM架构的Mac上运行,这使得Mac平台的软件变得更加丰富 [38]

然而迁移到苹果专有的芯片上将会显著打击甚至完全阻止在普通PC硬件上运行macOS的行为(这一行为违背macOS的软件协议,即俗称的Hackintosh“黑苹果”玩家行为) [39][40]

苹果用于在英特尔平台的Mac上启动Microsoft Windows双启动引导软件启动转换也将不会出现在基于苹果芯片的Mac上。2020年6月,苹果声称其无意在基于苹果芯片的Mac上“支持直接启动到Windows”。苹果的高级软件工程副总裁克雷格·费德里吉虚拟化是一个替代方案:“完全虚拟化将会是一条出路……虚拟化软件效率可以很高,因此无法直接启动到Windows其实不是什么大问题。”[41][42]微软没有评价是否会针对基于ARM的Windows提供除OEM预装以外的授权 [41]。而依靠微软的 Windows for Arm 项目,不少个人电脑玩家已经成功将 Windows 虚拟化到 Arm 架构的 M1 MacBook 上运行,通过 Windows for Arm 的中介实现了 Windows x86 架构软件的运行。[43]

评价

作为如同2005年苹果向英特尔平台迁移的迁移项目,本次迁移在受到褒奖的同时也被质疑会触发消费者延迟或取消购买苹果电脑产品(英文里称为“欧思邦效应”)[44][45]。Wired表达了对苹果设计师能否把一个手机处理器的性能提升到Mac Pro级别的质疑,并且质疑苹果含混不清地说会在ARM架构的Mac上支持英特尔x86原生应用“很多年”到底是多久。[1][46]

而在正面评价中,Lauren Giret赞扬了苹果可能因为其软硬件的紧密结合和大量能在新平台运行的软件而“在微软失败的领域获取成功” [47]

参见

参考来源

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Apple announces Mac transition to Apple silicon. Apple Newsroom. 2020-06-22. 
  2. 2.0 2.1 Shankland, Stephen. Apple gives Macs a brain transplant with new Arm chips starting this year. CNet. 2020-06-22 [2020-06-23]. 
  3. Honan, Mathew. WWDC: Apple drops IBM PowerPC line for Intel chips. Macworld. 2005-06-05 [2020-06-23]. 
  4. Apple to Use Intel Microprocessors Beginning in 2006. Apple Newsroom. 2005-06-06. 
  5. 5.0 5.1 Krazit, Tom. Report: Apple's Jobs: PA Semi to design iPhone chips. CNet. 2009-09-18 [2020-06-22]. 
  6. Smith, Tony. Stylus counsel: The rise and fall of the Apple Newton MessagePad. The Register. The Register. [2020-06-25]. 
  7. McCracken, Harry. Apple’s 2005 and 2020 WWDC keynotes: Eerily similar—and worlds apart. Fast Company. 2020-06-24 [2020-06-25]. 
  8. "Macintel" Q&A. EveryMac. 2006-01-16 [2020-06-22]. 
  9. Dalrymple, Jim. One year later: How Apple's Intel transition is going. Macworld. 2006-06-28 [2020-06-23]. 
  10. Apple Introduces Xserve with Quad 64-bit Xeon Processors. Apple Inc. 2006-08-07 [2020-06-23]. 
  11. Apple Unveils New Mac Pro Featuring Quad 64-bit Xeon Processors. Apple Inc. 2006-08-07 [2020-06-23]. 
  12. Mac OS X 10.6 Snow Leopard Installation and Setup Guide (PDF). Apple Inc. 2009 [2020-06-23]. To upgrade to Snow Leopard or install Snow Leopard for the first time, you must have a Mac with: An Intel processor 
  13. Apple to Ship Mac OS X Snow Leopard on August 28. Apple Inc. 2009-08-24 [2020-06-23]. 
  14. Inside Mac OS X 10.7 Lion: Missing Front Row, Rosetta and Java runtime. AppleInsider. [2020-06-23]. 
  15. Mac OS X Lion Available Today From the Mac App Store. Apple Inc. 2011-07-20 [2020-06-23]. 
  16. Krazit, Tom. Apple acquires low-power chip designer PA Semi. CNet. 2009-09-18 [2020-06-22]. 
  17. Krazit, Tom. Report: Apple wants PA Semi's engineers, not its chips. CNet. 2009-09-18 [2020-06-22]. 
  18. Demerjian, Charlie. Apple dumps Intel from laptop lines. SemiAccurate. Stone Arch Networking Services, Inc. 2011-05-05 [2020-06-25]. 
  19. Apple Testing ARM Based Mac Prototypes with Large Magic Trackpad?. MacRumors. [2020-06-22] (英语). 
  20. King, Ian; Gurman, Mark. Apple Plans to Use Its Own Chips in Macs From 2020, Replacing Intel. Bloomberg. 2018-04-02 [2020-06-22]. 
  21. Hardwick, Tim. Former Intel Engineer Claims Buggy Skylake Chips Hastened Apple's Switch to Custom Silicon. MacRumors. 2020-06-25 [2020-06-25]. 
  22. Potuck, Michael. Report: Apple’s custom 5G modems may not arrive until 2025 after ‘long and painful divorce’ with Intel. 9to5Mac. 2019-05-15 [2020-06-22]. 
  23. Horwitz, Jeremy. Apple reportedly redesigned basic MacBook after Intel chip issues. VentureBeat. 2018-08-17 [2020-06-22]. 
  24. Allan, Darren. Apple blames Intel’s processor shortage for slump in Mac sales. TechRadar. 2019-05-03 [2020-06-22]. 
  25. 25.0 25.1 25.2 25.3 Horwitz, Jeremy. Apple confirms Mac transition to ARM CPUs, Rosetta 2 Intel emulation. VentureBeat. 2020-06-22 [2020-06-22]. 
  26. Gurman, Mark; Wu, Debby; King, Ian. Apple Aims to Sell Macs With Its Own Chips Starting in 2021. 2020-04-23 [2020-06-21]. 
  27. Haselton, Todd. Apple will stop using Intel chips in all Macs by 2021, top analyst says. CNBC. 2020-06-22 [2020-06-22]. 
  28. Warren, Tom. Apple announces it will switch to its own processors for future Macs. The Verge. 2020-06-22 [2020-06-22]. 
  29. 29.0 29.1 Axon, Samuel; Amadeo, Ron. This is Apple’s roadmap for moving the first Macs away from Intel. ArsTechnica. 2020-06-22 [2020-06-22]. 
  30. Axon, Samuel. This is Apple’s roadmap for moving the first Macs away from Intel. Ars Technica. 2020-06-22 [2020-06-23] (美国英语). 
  31. James, Dave. Intel insider claims it finally lost Apple because Skylake QA 'was abnormally bad'. PC Gamer. 2020-06-24 [2020-08-06]. 
  32. Gruber, John. The Talk Show Remote from WWDC 2020, With Craig Federighi and Greg Joswiak. Daring Fireball. 2020-06-24 [2020-06-25]. 
  33. Long, Michael. Just How Fast Is Apple Silicon?. The Startup. 2020-06-25 [2020-06-25]. 
  34. Holt, Kris. Apple ditches Intel for its own processors in Macs. Engadget. 2020-06-22 [2020-06-23]. 
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  36. 36.0 36.1 Gurman, Mark. In a first, Apple plans to shift to its own processors to power new Mac computers. Fortune. Bloomberg. 2020-06-09 [2020-06-22]. 
  37. Gassée, Jean-Louis. ARM Mac Impact On Intel. Monday Note. 2020-06-21 [2020-06-23]. 
  38. 38.0 38.1 Lee, Nicole. iOS apps will run natively on ARM-powered Macs. Engadget. 2020-06-22 [2020-06-23]. 
  39. Gewirtz, David. Will Apple Silicon kill the Hackintosh? The odds against a self-built MacOS Arm computer. ZDNet. 2020-06-24 [2020-06-24]. 
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  42. Axon, Samuel. Here’s what’s happening to Boot Camp amid the Apple silicon transition. Ars Technica. 2020-06-24 [2020-06-28] (美国英语). 
  43. IT 之家, Aimo. 苹果 M1 Mac 性能爆表缺软件,可 MacBook 真的不能装 Win10 吗. IT 之家. Dec 24, 2020 [Feb 28, 2021]. 
  44. Gassée, Jean-Louis. Osborning The Mac. Or Not.. Monday Note. 2020-06-14 [2020-06-23]. 
  45. Stern, Joanna. The Apple Devices You Should — and Should NOT — Buy Right Now. The Wall Street Journal. 2020-06-25 [2020-06-25]. 
  46. Barrett, Brian. Apple's Intel Breakup Will Reshape Macs—and Beyond. Wired. 2020-06-22 [2020-06-23]. 
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