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一文读懂苹果与英特尔的 “爱恨情仇”

2020/6/16 8:56:30来源:雷锋网作者:吴优责编:远洋评论:

预计下周,苹果公司2020年全球开发者大会将披露苹果从英特尔x86芯片转移到苹果自己设计的新处理器的具体细节,这可能会严重影响到下一个十年的计算机技术

英特尔怎么了?

2005年,史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)发布声明称苹果公司的Mac将采用英特尔处理器。该声明指出,新的iMac和笔记本电脑将从2006年初开始使用英特尔新发布的x86 内核处理器。05年的WWDC帮助开发人员做好了准备,以确保购买者所购买的新英特尔Mac可以继续使用其Mac软件。

这一举动让苹果及其Mac用户以多种方式从英特尔受益。新的英特尔Macs可以利用x86芯片的规模效应,以可承受的价格对其处理能力进行改进,这是苹果之前的PowerPC芯片提供商无法提供的。

这也意味着新的x86 Macs在用Microsoft Windows启用自己的软件时,在硬件上兼容。除了能够启动Windows,英特尔Macs还可以在Mac桌面上本地托管Windows应用程序或虚拟化整个Windows系统。

此外,为x86 PC编写的视频游戏可以更轻松地移植运行为Mac应用程序。

那么,过去15年中,究竟是什么变化让苹果决定现在放弃英特尔x86芯片?重要因素有很多,其中之一便是随着大部分消费者的支出和技术投资已从PC设备转移到移动设备,Microsoft Windows及其Windows软件的重要性已大大降低

如今,Windows和x86的兼容性对于某些用户仍然很重要,但是对大多数用户而言,这两个功能就没有那么重要了。另外,大多数对x86软件有特定需要的用户通常最不可能从所有其他可选的PC设备中考虑Mac。

相反,绝大多数Mac用户不需要托管x86或Windows代码。

根据AppleInsider过去十年的历史服务数据记录显示,虽然2010年间,大约15%的Mac用户安装了Boot Camp,但如今却只有大约2%的计算机设置为双启动到Windows。

视频游戏是一个有望对英特尔Mac产生重大影响的特定领域。然而,PC游戏仍然扎根于Windows PC上,而Mac并没有因为Windows游戏的大量迁移涌入而发生实质性变化。

另一方面,苹果还创造了前所未有的东西:它自己的移动平台所占市场份额远远大于Windows平台且与x86无关。在过去的十年中,Apple不仅在英特尔x86相关平台上进行了投资,而且还在持续增加对独立工具和基础架构的投资。

这包括苹果自己的定制ARM芯片及其LLVM软件编译器,Swift语言,Xcode开发工具,App Store平台,Apple Arcade等新服务。所有这些相关的工具和平台已建立起iOS系统及其类似物作为领先平台,为精英用户提供高端的智能手机,为企业用户提供平板电脑,以及应用在新的计算领域,包括Apple Watch和AirPods等可穿戴装置。

苹果与英特尔的“爱恨情仇”

苹果上一次面临是否在其Mac计算机中使用英特尔芯片的选择时,这些都不存在。

早在1990年代初期,苹果公司就在Star Trek项目中讨论了将Mac从其最初的Motorola 68K处理器迁移到Intel x86芯片的想法,但很快就得出结论,将Mac现有的第三方库68k软件迁移到英特尔x86芯片十分困难,此举无济于事。

相反地,苹果寻求与IBM和摩托罗拉建立新的合作伙伴关系时,基于IBM的POWER架构为台式PC开发全新的芯片平台。最终开发出的PowerPC是一种全新的设计,与20世纪80年代留下来的且有10年历史的Intel x86有很大的差异。

全新的PowerPC芯片最初帮助苹果的PowerMacs保持了与基于Intel的Windows PC的竞争力,同时苹果也支持在更快的新PowerPC芯片上模拟旧软件。

但是,PowerPC的新颖性也使该项目的许多其他最初合作伙伴无法像苹果那样完全采用它。到21世纪初,无论是从哪种数量来看,苹果都是使用PowerPC数量最多的用户。

但是苹果既不拥有也不控制PowerPC的发展方向。IBM和摩托罗拉的飞思卡尔在将一部分设计精力转向制造汽车或视频游戏机的嵌入式PowerPC芯片,而不是只专注于满足苹果Mac的需求。

上述情况足以证明,苹果公司大约在1993年拒绝使用英特尔x86,直到2005年,苹果才准备同意将其Mac平台转移到英特尔的x86。然而,在公开庆祝这一决定的同时,苹果公司也在内部制定其他不涉及英特尔的计划。

苹果最初希望使用Intel内置的XScale芯片为iPhone提供算力。英特尔当时的首席执行官保罗·欧德宁起初拒绝了苹果,担心其手机项目不能取得足够的成功以回报英特尔的投资。

事实证明,英特尔当时的判断是错误的。在短短的几年内,苹果在iPhone上的成功显而易见,以至于英特尔迫切希望与苹果合作开发未来的移动产品,特别是对于即将推出的平板电脑,英特尔希望苹果选择即将面世的x86 Silverthorne移动芯片(后来更名为Atom)。

但是这次苹果公司却拒绝了英特尔,而是启动开发了一个新的定制ARM“片上系统”项目,该项目可以为即将上市的iPad和随后的iPhone 4提供算力,并于2010年交付A4系列芯片。

苹果公司的拒绝还包括在另一款已经使用英特尔x86芯片产品中使用A4:Apple TV。Apple TV的最初版本实际上是缩小版的x86 Mac,但在2010年,该产品成为另一种运行苹果的ARM SoC并基于iOS的设备。

与Macs不同,Apple TV使用x86芯片不能获得任何裨益。Apple TV无法运行Windows软件,也没有英特尔领先的性能。然而,使用苹果A4芯片却能使苹果能够以更低的价格出售其电视设备,价格从229美元降至99美元。

从英特尔转变到A4并不是价格下降的全部原因,但是苹果芯片使得产品更加便宜,从而让受众更加广泛。

在接下来的十年里,苹果公司积极投资自己A系列芯片的开发,与此同时计划摆脱对Mac中英特尔芯片持续使用的依赖。苹果公司对自己的移动芯片的竞争性投资效果明显,以至于它使英特尔在移动芯片领域占据次要位置,Atom就是在这十年的时间里被替换了。

从WinTel到ARM上的Android和iOS

苹果对定制芯片的持续投资不仅阻止了英特尔在移动领域建立任何真正的市场力量,它还帮助苹果建立了必不可少的软件平台。尽管大多数科技媒体都预测Android将成为具有类似微软对消费科技行业控制权的“新Windows”,但事实上,苹果同时成为了英特尔和移动设备的Windows。

Android最终没有扮演新版Windows的角色,而是扮演了Windows盗版的角色:一个有力的竞争对手且有效地阻止了其他任何真正的竞争者的吸引力,讽刺的是,这其中包括微软自己为进入移动领域所做的努力。

谷歌为了给所有硬件制造商打造并维护一个广泛许可的平台,做了几乎所有艰难又失败的工作,最终一无所获,而苹果却从iOS中获得了所有近乎可得的利润。

在Android和iOS都在投资ARM的同时,只有苹果在投资自己的定制芯片,优化开发。苹果在过去十年中开发的移动平台,在硬件销售方面产生了数千亿美元的收入,在App Store和订阅收入方面又创造了数十亿美元的收入,远远超过了Google的Android。

它们的价值巨大,以至于Google向苹果支付了数十亿美元请求访问其用户群,以便在iOS上提供搜索和广告服务。

苹果移动平台的规模之大及其重要性使其大大掩盖了本身的PC业务,苹果从移动平台上赚的钱远远超过从Mac上赚的钱。如今,同WinTel平台相比,Apple的移动平台对Mac的贡献更大。

苹果公司最近使用Project Catalyst将现有的iPad软件迁移到Mac的策略证明了这一点。将现代iPad代码移植到Mac上的潜力远远大于在Intel Macs上支持旧版x86 Windows软件的潜力。

值得注意的是,苹果公司开发的ARM SoC的性能可以与英特尔的x86笔记本芯片相媲美,尽管这只是为低功耗移动设备开发的芯片。事实上,苹果有可能使用设备中的多个芯片,为Mac开发进行优化的新定制芯片。

这也将使iPad和iOS开发人员将现有代码迁移到Mac上更加容易,即使是难以迁移到新Mac的x86代码上也是如此。

与将现有平台迁移到新处理器体系结构相关的最大问题之一是如何迁移现有软件库。苹果再一次提供了前所未有的新的解决方案。

通过App Store出售软件的开发人员可以上传可为不同平台编译的代码,并以正确的形式自动将代码交付给买方。虽然这并不能解决所有问题,但确实比以往更容易迁移到新的硬件中。

在A7发布之后,苹果本身就依靠这种机制来帮助推出新的64位iOS平台。在Mac上,类似向新硬件体系结构的迁移可以推动Mac App Store和ARM Mac的串联使用。

苹果超越ARM的野心

苹果在移动芯片方面的成功不仅仅归功于ARM内核。谷歌和微软都在努力开发基于ARM的手机、平板电脑,甚至更传统的笔记本式设备,但都未取得成功。

所有的Android硬件制造商,包括三星和华为,都使用ARM芯片,但却没有取得iPhone和iPad的成功水平。

在过去的十年中,苹果公司以惊人的规模大量交付了许多基于ARM的设备,这使其他公司很难与之抗衡。但是,苹果公司在定制芯片上的成功绝不只是因为对ARM的投资超过从英特尔购买芯片。

苹果定制芯片的成功,一个更大因素是它允许的垂直集成,包括能够满足操作系统的需求并提供能够满足不同需求的可实现差异化功能的芯片优化。ARM的存在为此提供帮助,但是苹果定制芯片的价值已经超出了简单地使用ARM兼容CPU内核的范围。

实际上,苹果使用的ARM内核在其自定义SoC上占基板面的一小部分,还有很大一部分是专用于非ARM的GPU内核。苹果最初从Imagination Technologies获得了GPU内核设计的许可,但此后便开始开发自己的自定义GPU内核。

苹果还开发了自己的音频处理、加密、视频编解码器、存储控制器、人工智能以及其他独特的逻辑内核,这些内核都被集成在同一组件中,通过规模生产节省了大量成本。

苹果还定期重用和调整其开发的定制芯片,使其与其他缺少旧工作库的竞争对手相比,能够以更低的价格进入市场。例如,苹果使用了为iPhone和iPad开发的内核来驱动诸如Apple Watch之类的可穿戴设备,Apple TV也定期使用A系列前几代的芯片。

苹果公司已经在使用其A系列芯片的大部分逻辑(不包括主要的ARM CPU内核)在其最新的Mac上执行支持任务。

苹果将其在Mac中使用的自定义芯片的最新版本称为T2,它支持Touch ID、硬件加速的加密和媒体编解码器,支持Touch Bar和Hey Siri以及多种其他功能。其中一些功能还由ARM内核或微控制器提供支持,而其他功能则使用不同的内核技术。

然而,这些价值不仅来自使用“ARM”,还来自苹果公司在设计和使用自己的芯片时所进行的深度集成和优化。这些投资非常昂贵,但可以提供坚实的且与众不同的功能,使其他竞争对手难以与之抗衡。

谷歌在创建自己的Visual Core芯片以增强其Pixel手机的摄影效果上证明了这一点。这项工作非常昂贵,但因为它并未带来可观的硬件销售,因此未能实现目标。

实际上,到目前为止,最成功的Pixel手机是该公司最便宜的Pixel 3a,这些手机甚至没有使用该公司的自定义成像内核。实际上,它不使用定制的芯片就可以达到可承受的价格。苹果让定制芯片看起来很容易,但实质上并不容易。

微软宣布自己的Surface笔记本使用的是高通公司生产的“定制ARM处理器”,也引起了轰动,但这很大程度上是一种营销策略,因为它所使用的芯片除了时钟运行速度更高以外,没有其他值得注意的地方。

在谈论或尝试定制芯片与苹果公司所做的工作之间的巨大鸿沟为苹果公司未来可以取得的成就提供了一些预测。这将包括在其现有的移动设备中新兴的可穿戴产品、由高级定制硅提供支持的新Mac、以及尚未发布的具有从健康到家庭和其他前景广阔的新设备。

例如传闻中的Apple Glasses,它需要先进的芯片和技术,以非常紧凑的处理成像、运动、图形、安全性、本机智能、电源管理和无线连接。

ARM正在开发该软件包的要素,但是苹果公司已经在其现有的定制芯片中研究所有这些功能,并用其特有的移动设备销量所得的利润为这项工作提供资金支持。

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关键词:苹果英特尔

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