蘋果宣布 Mac 的芯片架構(gòu)將改變轉(zhuǎn)用ARM架構(gòu)的蘋果自研處理器

2020-06-24 08:21:48 來源：極客公園

Mac 向前縱身一躍。整場 WWDC 2020 發(fā)布會(huì)時(shí)長 108 分鐘，蘋果在最后留了 40 分鐘給 Mac。高級副總裁 Craig Federighi 發(fā)布了新的 macOS Big Sur

Mac 向前縱身一躍。

整場 WWDC 2020 發(fā)布會(huì)時(shí)長 108 分鐘，蘋果在最后留了 40 分鐘給 Mac。高級副總裁 Craig Federighi 發(fā)布了新的 macOS Big Sur，在近 20 年后終于將 macOS 的大版本號從 10 變成了 11。

同時(shí)，蘋果宣布 Mac 的芯片架構(gòu)將改變，從目前 X86 架構(gòu)的英特爾處理器，轉(zhuǎn)為使用 ARM 架構(gòu)的蘋果自研處理器。上一次這樣的架構(gòu)切換還是 2005 年，在那年的 WWDC 上，喬布斯宣布 Mac 將逐漸拋棄 PowerPC 處理器，轉(zhuǎn)而使用英特爾。

車同文、書同軌

40 年前，蘋果靠 Mac 起家。早期蘋果公司的全名叫「蘋果電腦」(Apple Computers)，Mac 也一直是蘋果最核心的業(yè)務(wù)。

但隨著 90 年代喬布斯的回歸，iPod 大獲成功，之后 iPhone 又橫空出世，Mac 至少在業(yè)務(wù)層面，開始逐漸變得不那么重要。2009 財(cái)年是 Mac 作為蘋果最大收入來源的最后一年，占全年總收入的 38%。自此，蘋果從一家「電腦公司」，開始變成一家「移動(dòng)計(jì)算設(shè)備公司」。

2010 年，iPhone 接棒 Mac，成為蘋果最大收入來源。之后 Mac 雖然一直穩(wěn)步發(fā)展，地位卻在蘋果整體高速增長的背景下逐漸被稀釋。2019 財(cái)年，Mac 銷售收入僅占蘋果總收入的 10% 不到。最近一季財(cái)報(bào)中，Mac 已次于 iPhone、軟件服務(wù)、可穿戴設(shè)備，為蘋果第四大收入來源。

過去 10 年，蘋果在智能手機(jī)領(lǐng)域鮮有敵手。它自然要思考，iPhone 有什么戰(zhàn)略上的經(jīng)驗(yàn)?zāi)転?Mac 所用?以及如何利用 iPhone 巨大的用戶基數(shù)和開發(fā)生態(tài)，反哺 Mac?

2013 年，蘋果發(fā)布 OS X Mavericks。這是 Mac 新系統(tǒng)第一次免費(fèi)升級，之前的 Mac 系統(tǒng)一年一次的大更新，都是要花錢買的，價(jià)格一般在 20-30 美元。之后蘋果又將 iWorks、Garageband、iMovie 等收費(fèi)的軟件逐步改為了免費(fèi)提供。

蘋果想在 macOS 體系下創(chuàng)造一套與 iOS 連貫、一致的體驗(yàn)，讓 iPhone 用戶在購買一臺新 Mac 時(shí)能感到更熟悉、更易上手。同時(shí)也能讓 Mac 和 iPhone 能夠協(xié)同工作，形成一套完整的生態(tài)體驗(yàn)。iPhone 上的文件可以輕松 AirDrop 到 Mac 上，全局剪切板讓用戶可以在 iPhone 上復(fù)制一句話，直接粘貼到 Mac 里。

macOS 在外觀界面、App 功能上，也一直試圖與 iOS 保持著同步，從扁平化的圖標(biāo)、毛玻璃效果、通知中心，到備忘錄、待辦事項(xiàng)、語音備忘錄等 app……去年，蘋果將 macOS 上有著 18 年歷史的多媒體軟件 iTunes 拆分成了音樂、視頻、播客三個(gè) app，進(jìn)一步向 iOS 的軟件邏輯轉(zhuǎn)變。

但這一系列改變，經(jīng)過這么多年，仍然存在著一個(gè)根本問題。macOS 上的軟件基于 X86，iOS 軟件基于 ARM，很多軟件表面上是一樣的交互邏輯，但實(shí)際上運(yùn)行的方式、效率卻完全不同。所以有一些 iOS 原生的軟件，移植到性能更強(qiáng)的 Mac 上之后，用起來反而不如在 iOS 上流暢。

芯片架構(gòu)成為了兩者之間最后的一堵墻。只有拆掉這堵墻，macOS 才能和 iOS 實(shí)現(xiàn)「車同文、書同軌」，兩者才能共享一套開發(fā)體系。這既節(jié)省蘋果自己開發(fā)軟件的精力，也能讓 Mac 真正分享到 iOS 巨大開發(fā)生態(tài)的紅利。

在 macOS Big Sur 上，超過兩百萬個(gè) iPhone、iPad app 可以直接無縫運(yùn)行。而且開發(fā)者也可以更簡單地適配 macOS。只需要用同一套開發(fā)系統(tǒng)，就可以讓 app 橫跨 iPhone、iPad、Mac 三大平臺。iPhone 和 Mac 的使用體驗(yàn)會(huì)更連貫，最后一點(diǎn)「割裂感」將被消除。

這就是 macOS Big Sur 即將開啟的時(shí)代。蘋果準(zhǔn)備花 2 年時(shí)間從 X86 架構(gòu)的英特爾處理器切換到 ARM 架構(gòu)的自研處理器，將旗下所有軟件系統(tǒng)「徹底打通」。

自研芯片

ARM 化的 Mac，在軟件上能和 iOS 徹底打通，這算是 Mac 冒險(xiǎn)一躍的好處。而蘋果這些年自研芯片的技術(shù)積累，則是它敢這么做的硬實(shí)力。

無論是從 PowerPC 切換到 X86，還是從 X86 切換到 ARM，蘋果選擇芯片架構(gòu)的方法論很簡單，看的就是「單位能耗下的性能高低」(performance per watt)。當(dāng)年英特爾正是因?yàn)樾阅芄牡膬?yōu)勢，得到了蘋果的親睞。但今天，英特爾的芯片在能耗上，早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后蘋果自家的 A 系列芯片。

有了「能耗比」優(yōu)秀的芯片，往往就能推動(dòng)硬件設(shè)計(jì)向前演進(jìn)。2008 年，剛剛完成向 X86 轉(zhuǎn)變的蘋果，發(fā)布了具有劃時(shí)代意義的筆記本產(chǎn)品 MacBook Air。當(dāng)時(shí) MacBook Air 極致的輕薄性引發(fā)全世界轟動(dòng)。之所以能做這么輕這么薄，一方面在于蘋果在一體化切割鋁制外殼的工藝上巔峰造極。另一方面也跟它搭載的英特爾酷睿處理器 TDP 功耗僅 17 瓦有很大關(guān)系。

關(guān)于 MacBook 的未來的進(jìn)化路線，蘋果其實(shí)早有想法。2015 年，The new MacBook 發(fā)布。當(dāng)時(shí)蘋果首席設(shè)計(jì)師 Jony Ive 傾盡心血，從電池、鍵盤、主板，到屏幕、觸摸板、天線和接口，全部重新設(shè)計(jì)，整機(jī)沒有散熱風(fēng)扇，甚至「沒有運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)」，試圖再一次顛覆筆記本電腦的設(shè)計(jì)，定義 MacBook 未來的形態(tài)。

但英特爾的芯片這次沒能支持 MacBook 走下去。發(fā)布 5 年后，The new MacBook 因?yàn)樯岷托阅艿牟蛔?，被蘋果砍掉，繼承了這款產(chǎn)品部分設(shè)計(jì)思路的 MacBook Pro 也遭到不少用戶的詬病，以至于蘋果不得不將 2019 年新的 16 寸 MacBook Pro 加厚加重，防止出現(xiàn)散熱和性能問題?？梢哉f過去幾年，關(guān)于 Mac 的負(fù)面聲音里，有一大半都和「散熱」有關(guān)。

就在英特爾芯片愈發(fā)不能滿足 Mac 發(fā)展需求時(shí)，蘋果自己的 A 系列芯片卻越做越好，從 iPhone 4 第一次搭載自家 A4 芯片開始，A 系列芯片一直在行業(yè)里保持著領(lǐng)跑，甚至逐漸與身后的對手拉開了差距。即使蘋果是一家?guī)缀醪粡?qiáng)調(diào)參數(shù)的公司，A 系列芯片的性能參數(shù)也受到了整個(gè)行業(yè)和輿論的認(rèn)可。

在這次的發(fā)布會(huì)上，蘋果沒有公布任何新款芯片，僅僅拿目前最新 iPad Pro 上的 A12Z 來運(yùn)行最新的 macOS Big Sur，就已經(jīng)能夠在 Photoshop 和 Final Cut Pro 里流暢應(yīng)付一些相對復(fù)雜的圖片處理和視頻剪輯需求了。

可以預(yù)見，未來的 MacBook 至少可以像 iPad 一樣，做到無風(fēng)扇，更加輕薄。在這基礎(chǔ)上還能實(shí)現(xiàn)更好的續(xù)航，連接網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)和穩(wěn)定性也會(huì)更好，安全性也會(huì)得到提高。

轉(zhuǎn)變的挑戰(zhàn)

轉(zhuǎn)到 ARM 看似百利而無一害，但這仍不會(huì)是一個(gè)簡單的過程。

蘋果計(jì)劃用兩年時(shí)間完成轉(zhuǎn)變。過程中最麻煩的問題在于：如何保證兩代不同架構(gòu)軟硬件之間的兼容性?

針對開發(fā)者，蘋果推出了第二代 Universal Binary，能夠?qū)㈤_發(fā)者寫的一個(gè)軟件編譯為 X86 和 ARM 兩個(gè)版本，分別用于不同處理器架構(gòu)的 Mac。對那些相對缺乏開發(fā)者維護(hù)的老軟件，蘋果也提供了第二代「羅賽塔」系統(tǒng)，直接通過翻譯軟件指令的方式，讓 X86 軟件能夠模擬運(yùn)行在 ARM 架構(gòu)的 Mac 上，只不過「羅塞塔」的效率相比原生運(yùn)行肯定會(huì)差一點(diǎn)。

這兩套系統(tǒng)都是當(dāng)年蘋果從 PowerPC 轉(zhuǎn)到 X86 時(shí)就設(shè)計(jì)出來的「過度工具」。這次重新迭代啟用，兩套工具又重新肩負(fù)起了「橋梁」的責(zé)任，連接兩代不同架構(gòu)硬件。

除此之外，還有很多開發(fā)者會(huì)在 Mac 上運(yùn)行其他的開發(fā)環(huán)境，比如 Linux。針對這一點(diǎn)，蘋果也準(zhǔn)備了一套「虛擬機(jī)」工具來滿足這類開發(fā)需求。

這一切都還只是一個(gè)開端。從 PowerPC 到 X86，蘋果從頭到尾花了近 8 年，才把新架構(gòu)的芯片鋪到所有新硬件上，完成軟件開發(fā)的切換，最后結(jié)束對老產(chǎn)品的支持。Tim Cook 在發(fā)布會(huì)最后不忘提醒，今年蘋果還會(huì)有新的 X86 Mac 產(chǎn)品問世，從英特爾到自研的轉(zhuǎn)變顯然也不會(huì)一蹴而就。

Mac 踏上了一場新的旅途。過去 10 年，蘋果在 iPhone、iPad 上做出了頂尖性能的自研芯片，培育了極為活躍的開發(fā)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)了軟硬件的雙重奇跡?，F(xiàn)在蘋果想要用這套同樣的思路復(fù)興 Mac，實(shí)現(xiàn)徹底的統(tǒng)一、連貫。

這一代 macOS 被命名為 Big Sur。那是加州海岸線上的著名景點(diǎn)，站在一號公路上，一邊是狹窄陡峭的山峰、懸崖，另一邊則是廣袤的太平洋。這個(gè)名字有著微妙的隱喻，如果能從山峰間的狹隙中鉆出來，廣闊大海將任其遨游。