前苹果内核工程师详解:M1 Mac 性能魔力从 10 年前开始,最早研发 ARM64

2021/1/6 9:23:42 来源:IT之家 作者:骑士 责编:骑士

IT之家1月6日消息 外媒 9to5 Mac 报道,第一批苹果 M1 Mac 在多个层面上取得了巨大成功,科技行业也非常希望看到苹果 Silicon 在整个 Mac 产品线获得定制芯片后,将释放出怎样的性能。现在,一位前苹果工程师分享了一些有趣的细节,那就是苹果大约从 10 年前开始,在 ARM 方面做了哪些关键性的进步,才有了今天 M1 Mac 性能的神奇。而值得注意的是,苹果的工作真正推动了行业的其他部分,因为它用 ARM 锻造了领先优势。

前苹果内核工程师 Shac Ron 分享了苹果多年来在 ARM 芯片上的一些迷人细节,并对 M1 芯片为何如此强大提出了一些看法。

这个帖子的发起是为了回应一条关于 M1 Mac 令人印象深刻的推特,是因为缓存,而不是 ARM 内存。而 Shac Ron 表示不同意,并分享了其中的缘由。

Ron 指出,苹果的第一款 64 位 ARM 芯片 A7 在 2013 年推出,并采用了定制指令集架构(ISA),说明苹果是多么超前。这意味着在 ARM 拥有自己的 ARM64 “ Core 核心设计”并准备出售给第三方之前,ARM64 是由苹果孕育而生的

“这里的前提是错误的,arm64 是苹果的 ISA 架构,它是为了实现苹果的微架构计划而设计的。苹果的第一个 64 位内核(Cyclone)领先别人好几年是有原因的,这不仅仅是缓存。”

“arm64 并不是凭空出现的,苹果与 ARM 签订合同,让 ARM 为其设计新的 ISA 架构。当苹果开始销售含有 arm64 芯片的 iPhone 时,ARM 甚至还没有完成自家的核心设计,而授权给别人。”

Ron 强调,苹果早在 2010 年就开始了 ARM64 的研发工作,到 2013 年推出时,确实让高通和三星措手不及。

“ARM 设计了一个服务于客户的标准,并从客户那里获得 ISA 架构演进的反馈。在 2010 年,很少有人关心 64 位 ARM 内核。2013 年苹果出货时,最大的移动厂商三星与高通肯定被它打了个措手不及。”

谈到更多的技术细节时,Ron 表示,苹果在进化 ARM 上的赌注是 “实现低时钟频率的超宽架构”和 “高级 OoO((Out-of-Order, 无序执行指令)”。这里指的是苹果要用越来越多的核心,从更低的时钟频率速度开始(这随着时间的推移而增加)

苹果 A7 有 2 个核心,主频 1.3GHz 左右,现在 A14 有 6 核 CPU,主频高达 2.99GHz,4 核 GPU,16 核 Neural 引擎。同时,M1 Mac 拥有 8 核 CPU,时钟频率为 3.2GHz(4 个高效,4 个高性能),8 核 GPU,16 核 Neural 引擎。

IT之家获悉,通过采用高级 OoO(Out-of-Order)的超标量架构,苹果能够利用不断增加的晶体管的芯片 (M1 上有 160 亿个)使用 OoO 将前端指令集与后端执行分离。而所有这些都是通过苹果设计的定制化 ARM ISA 架构实现的。

最后,Ron 认为,M1 Mac 的惊人性能并不是得益于 ARM ISA 架构,而是 ARM ISA 架构的存在得益于苹果在 2010 年开始的创新工作。

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关键词:苹果M1 MacARM

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