蘋(píng)果的ARM架構(gòu)芯片要挑戰(zhàn)現(xiàn)有PC格局還有多遠(yuǎn)？

眾所周知，ARM和x86這兩大計(jì)算架構(gòu)的底層差異，形成了移動(dòng)端和PC（個(gè)人電腦）端兩大陣營(yíng)。

在移動(dòng)端，因?yàn)楣雀栝_(kāi)源的Android和蘋(píng)果自研自用的iOS這兩種操作系統(tǒng)，又劃分出了安卓和蘋(píng)果陣營(yíng)。在PC端，微軟的Windows操作系統(tǒng)和Intel的x86芯片，組成了牢不可破的Wintel陣營(yíng)，掌控著絕大部分的PC市場(chǎng)份額，而蘋(píng)果Mac系列雖然也采用Intel的x86處理器，卻仍堅(jiān)持自研的macOS系統(tǒng)，占據(jù)了10%的PC市場(chǎng)，走專(zhuān)業(yè)辦公的高端路線(xiàn)。

這一陣營(yíng)劃分至少?gòu)氖昵熬烷_(kāi)始成型，到現(xiàn)在我們大都已經(jīng)習(xí)慣這一格局。買(mǎi)手機(jī)和平板，會(huì)在安卓或蘋(píng)果之間站隊(duì)，買(mǎi)電腦會(huì)Wintel聯(lián)盟和蘋(píng)果之間站隊(duì)。

這一用戶(hù)習(xí)慣養(yǎng)成自然非一日之功，其實(shí)這些大廠(chǎng)在早期也做過(guò)努力掙扎，想用自己具有優(yōu)勢(shì)的架構(gòu)和操作系統(tǒng)來(lái)一統(tǒng)移動(dòng)端和PC的江湖。

微軟早先就嘗試把Windows操作系統(tǒng)嫁接到ARM指令集上，推出了五彩斑斕的WindowsPhone，也推出過(guò)需要運(yùn)行在A(yíng)RM架構(gòu)的電腦和平板上的WindowsRT，結(jié)果都是以慘敗收?qǐng)?。?a href="http://wenjunhu.com/tags/英特爾/" target="_blank">英特爾也嘗試過(guò)x86架構(gòu)的Atom處理器征戰(zhàn)移動(dòng)芯片領(lǐng)域，同樣最后無(wú)疾而終。反過(guò)來(lái)，高通也嘗試把驍龍芯片用在PC上，但最終也沒(méi)有掀起波瀾。

而如今，這個(gè)“移動(dòng)端用ARM，PC端用x86”的現(xiàn)世安穩(wěn)的架構(gòu)，終于又起波瀾。這次是蓄謀已久的蘋(píng)果，要把高效能低功耗的ARM架構(gòu)，真正用到的PC產(chǎn)品上了。

就在國(guó)人紛紛搶貨的雙11凌晨，蘋(píng)果舉行了今年的第三場(chǎng)發(fā)布會(huì)“OneMoreThing”，重磅發(fā)布了首款基于A(yíng)RM架構(gòu)的自研電腦芯片M1，以及搭載M1芯片的三款PC產(chǎn)品。這也是有著36年歷史的蘋(píng)果Mac電腦第一次用上了自家研發(fā)的芯片，而且還是采用了和iPhone、iPad所采用的A系列芯片相同的ARM架構(gòu)。

那么，在Mac系列上推出M1芯片的意義，就不僅僅是要開(kāi)始和長(zhǎng)期合作的Intel官宣“分手”這一層，還等于是要向x86統(tǒng)治下的PC市場(chǎng)“下戰(zhàn)書(shū)”了。

那么，這次蘋(píng)果的ARM架構(gòu)芯片想要挑戰(zhàn)現(xiàn)有PC格局還有多遠(yuǎn)？這是本文重點(diǎn)關(guān)心的問(wèn)題。

為Mac改換門(mén)庭，先來(lái)一顆特別能打的ARM“芯”

在介紹這款M1芯片之前，我們其實(shí)都很關(guān)心一個(gè)問(wèn)題：為什么蘋(píng)果要在這個(gè)時(shí)候推出一款基于A(yíng)RM架構(gòu)的PC芯片呢？

我們知道，蘋(píng)果體系的封閉性是出了名的，從硬件到軟件，蘋(píng)果都選擇了自己研發(fā)自己用，硬生生打造了一個(gè)極致封閉但又體驗(yàn)出眾的iOS生態(tài)。但在這個(gè)封閉生態(tài)下仍然留了下為數(shù)不多的幾個(gè)小缺口，在Mac系列電腦上使用的Intel處理器就是其中一個(gè)，而且到現(xiàn)在足足用了十五年。

從2005年開(kāi)始，蘋(píng)果就將自己的Mac產(chǎn)品從基于A(yíng)RM的PowerPC架構(gòu)轉(zhuǎn)向了Intel的x86架構(gòu)，采用英特爾的奔騰系列讓Mac產(chǎn)品的性能一路飆升，配合著自家的macOS系統(tǒng)，一路高歌猛進(jìn)，占據(jù)了PC機(jī)的高端市場(chǎng)份額。

現(xiàn)在，Intel的處理器碰到了當(dāng)年P(guān)owerPC架構(gòu)芯片一樣的困境，那就是性能擠牙膏一樣的增長(zhǎng)，導(dǎo)致蘋(píng)果Mac系列一直也只能跟著Intel的14nm+++制程的迭代而緩慢推進(jìn)。Intel的差勁表現(xiàn)早已讓追求性能極致提升的蘋(píng)果心懷不滿(mǎn)，多次表示要用自研芯片取而代之。

與此同時(shí)，蘋(píng)果在移動(dòng)終端上的A系列芯片已經(jīng)成功推進(jìn)到了5nm制程，無(wú)論是多核的性能水平還是Soc整合能力，都有了超越當(dāng)前英特爾的CPU內(nèi)核的能力。

時(shí)機(jī)已到，這時(shí)候蘋(píng)果也就不講究什么“江湖武德”了。為了實(shí)現(xiàn)全系列硬件生態(tài)的統(tǒng)一閉環(huán)，蘋(píng)果就必須把Mac上的Intel處理器踢出局，最終實(shí)現(xiàn)在iPhone、iPad和Mac系列上全部用上自研的芯片。

那么，M1芯片是否有這個(gè)實(shí)力呢？

我們來(lái)看下蘋(píng)果給出的M1的性能介紹。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，M1是蘋(píng)果第一款基于A(yíng)RM架構(gòu)的5nm工藝的電腦芯片，由于采用了目前最先進(jìn)制程，擁有高達(dá)160億個(gè)晶體管，相比新款iPhone所用的A14的118億個(gè)晶體管提升了約35.6%，同時(shí)也高于麒麟9000的153億個(gè)晶體管。M1還是一款高度集成的SoC芯片，將CPU、GPU、NPU和各種連接功能及組件統(tǒng)統(tǒng)集合在一起。

在CPU上，擁有4個(gè)高性能大核心和4個(gè)高效能小核心，可混合運(yùn)行以協(xié)助處理多線(xiàn)程任務(wù)，跑分上已經(jīng)高于Intel的Corei9處理器。這得益于蘋(píng)果在魔改ARM架構(gòu)上的領(lǐng)先能力，大核心性能突出，小核心能耗極低，大小核心的協(xié)同工作使得其能效比比2012年時(shí)候Mac的處理器提升了3倍。

在GPU上，M1集成了8核心的GPU，兼顧了性能和能效，相比A14的GPU核心數(shù)量提升了一倍，無(wú)論是剪輯還是播放多個(gè)全畫(huà)質(zhì)4K視頻流等重負(fù)載也沒(méi)有什么壓力。根據(jù)蘋(píng)果公布的數(shù)據(jù)，在同等功耗下，M1的GPU性能是其他最新推出的筆記本芯片的GPU性能的兩倍，而在同等性下，M1的功耗只有其他筆記本電腦芯片的1/3。

此外，還有等同于A(yíng)14芯片的16核NPU，滿(mǎn)足人工智能算力；同時(shí)支持了高達(dá)16GB的具有高帶寬、低延遲特性的統(tǒng)一DRAM內(nèi)存體系架構(gòu)，加快幾個(gè)處理器直接的數(shù)據(jù)共享速度。

具體到產(chǎn)品上，搭配了M1的新款MacbookAir的CPU性能是上一代基于英特爾處理的MacbookAir的3.5倍，GPU則提升了5倍，機(jī)器學(xué)習(xí)性能也提升了9倍。蘋(píng)果稱(chēng)其整體性能超過(guò)了98%的PC筆記本。

有了M1芯片的加持，蘋(píng)果的MacBook在輕量化之路上又能繼續(xù)升級(jí)了，性能提升的同時(shí)，ARM架構(gòu)的低功耗優(yōu)勢(shì)盡顯，續(xù)航時(shí)長(zhǎng)又大幅提升。這等于說(shuō)既超越了x86架構(gòu)芯片的高性能優(yōu)勢(shì)，又保持了ARM架構(gòu)的低功耗優(yōu)勢(shì)，無(wú)怪外界說(shuō)蘋(píng)果Mac進(jìn)入了一個(gè)新的紀(jì)元。

我們知道，為PC更換架構(gòu)，不可能是在一座新地基上新建大樓，而是要在建好的大廈上面換地基，換掉地基還要在不拆掉大樓的前提下讓大樓煥然一新。

現(xiàn)在，蘋(píng)果用ARM架構(gòu)的CPUSoc，只是完成x86架構(gòu)的硬件替代的第一步步驟。而原有PC架構(gòu)上的操作系統(tǒng)和軟件，才是蘋(píng)果換掉ARM架構(gòu)芯片之后主要面臨的問(wèn)題。

軟件先行，蘋(píng)果做了軟件系統(tǒng)遷移的準(zhǔn)備

為一個(gè)操作系統(tǒng)更換硬件架構(gòu)，或者讓新的架構(gòu)匹配舊的軟件系統(tǒng)，兼容性始終是繞不開(kāi)的一個(gè)難題。

當(dāng)年微軟的敗績(jī)還歷歷在目。2012年，微軟推出了基于A(yíng)RM架構(gòu)的WindowsRT操作系統(tǒng)，只能預(yù)裝在采用ARM架構(gòu)處理器的PC和平板電腦中，只能跑32位的軟件。

但這一努力操之過(guò)急又過(guò)于超前，當(dāng)時(shí)既沒(méi)有好的硬件產(chǎn)品支持，也沒(méi)有除微軟自有軟件之外的軟件生態(tài)支持。同時(shí)還將PC端操作系統(tǒng)移植到平板電腦上。WindowsRT幾經(jīng)掙扎后，最終還是嘗試一個(gè)“寂寞”。

蘋(píng)果雖然同樣面臨軟硬件協(xié)同的這一挑戰(zhàn)，但在處理這一問(wèn)題上卻早有準(zhǔn)備。

我們說(shuō)過(guò)，蘋(píng)果這個(gè)科技圈的“異類(lèi)”把軟硬件生態(tài)都牢牢掌握在自己手中，在謀劃著這次架構(gòu)轉(zhuǎn)型之前，就已經(jīng)把系統(tǒng)和軟件的遷移的準(zhǔn)備工作做好了。

這一次，蘋(píng)果為macOS配備了最新的BigSur系統(tǒng)。BigSur系統(tǒng)不僅可以流暢運(yùn)行在A(yíng)RM架構(gòu)的展示機(jī)上面，就連Photoshop、Lightroom、FinalCutPro、Office、Maya這些偏向生產(chǎn)力的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域軟件都已經(jīng)能夠完美適配運(yùn)行。BigSur的基礎(chǔ)架構(gòu)也經(jīng)過(guò)優(yōu)化，以解鎖M1芯片的實(shí)力，包括用于圖形處理任務(wù)的Metal和用于機(jī)器學(xué)習(xí)的CoreML等開(kāi)發(fā)者技術(shù)。

而為了讓開(kāi)發(fā)者能將原來(lái)運(yùn)行在X86架構(gòu)芯片之上的Mac應(yīng)用，更輕松地適配蘋(píng)果自研的M1處理器，蘋(píng)果還提供了一系列的工具。比如，可幫助開(kāi)發(fā)者構(gòu)建同時(shí)能在x86和Arm架構(gòu)芯片上運(yùn)行的應(yīng)用的Universal2，可以自動(dòng)將為英特爾處理器編寫(xiě)的指令轉(zhuǎn)譯蘋(píng)果Arm芯片可以理解的指令，使得蘋(píng)果Arm芯片直接能運(yùn)行原x86平臺(tái)應(yīng)用程序Rosetta2。

通過(guò)這些套件，開(kāi)發(fā)者可以在短時(shí)間內(nèi)將目前x86架構(gòu)軟件遷移到ARM架構(gòu)的macOS上面。解決了macOS開(kāi)發(fā)者的后顧之憂(yōu)，又能讓iOS、iPadOS上面的開(kāi)發(fā)者輕松將軟件遷移到macOS上，蘋(píng)果的統(tǒng)一軟件生態(tài)將最終實(shí)現(xiàn)。

這一變革帶來(lái)的體驗(yàn)幾乎是革命性的。要知道原本移動(dòng)場(chǎng)景下的應(yīng)用和PC場(chǎng)景下的應(yīng)用是始終割裂的，比如，我們使用的微信，總是要區(qū)分出Android、iOS、windows和Mac版，每一個(gè)應(yīng)用都要配置至少3個(gè)版本，這樣不僅讓移動(dòng)端和電腦端的使用場(chǎng)景隔成體系，嚴(yán)重影響使用體驗(yàn)，也徒增了各大應(yīng)用平臺(tái)的開(kāi)發(fā)工作量。

而現(xiàn)在，隨著在iPhone、iPad、Mac等產(chǎn)品上都采用了相同的Arm架構(gòu)的芯片，蘋(píng)果軟件應(yīng)用生態(tài)將徹底打通，在Mac上也可以直接運(yùn)行iPhone和iPad的軟件，Mac上的軟件也可以在iPhone和iPad上運(yùn)行。未來(lái)，PC端和移動(dòng)端的邊界將變得更為模糊，最終直至統(tǒng)一，用戶(hù)的體驗(yàn)將更為一致。一旦蘋(píng)果實(shí)現(xiàn)全平臺(tái)的統(tǒng)一操作系統(tǒng)之后，蘋(píng)果的用戶(hù)粘性將更高，而那些使用了iPhone的用戶(hù)在需要一臺(tái)辦公設(shè)備之后將更愿意選擇一臺(tái)能無(wú)縫互聯(lián)互通的MacBook。

不過(guò)從最近反饋的情況來(lái)看，macOSBigSur的首次開(kāi)放更新，仍然遇到了一些兼容性問(wèn)題，比如對(duì)于一些開(kāi)發(fā)者工具，大多還在開(kāi)發(fā)中，早先的MacBook版本在升級(jí)這一系統(tǒng)時(shí)遇到崩潰和無(wú)法使用等問(wèn)題。而這些問(wèn)題都是Mac要在此后的系統(tǒng)更新中著手解決的問(wèn)題。

不管怎樣，Mac芯片的架構(gòu)變革和軟件系統(tǒng)的兼容升級(jí)，給蘋(píng)果帶來(lái)又一輪增長(zhǎng)的可能，也對(duì)以x86架構(gòu)處理器為主導(dǎo)的PC市場(chǎng)帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。

除了挑戰(zhàn)現(xiàn)有PC格局，蘋(píng)果M1的影響還有哪些？

我們先來(lái)說(shuō)下蘋(píng)果M1芯片以及新款Mac的推出，對(duì)于現(xiàn)有PC市場(chǎng)格局帶來(lái)哪些挑戰(zhàn)？

據(jù)我們推斷，搭載自研M1芯片的Mac產(chǎn)品，隨著其產(chǎn)品迭代和軟件系統(tǒng)的完善，自然會(huì)獲得更大的PC電腦的市場(chǎng)份額。

但客觀(guān)來(lái)說(shuō)，x86為主導(dǎo)的PC仍然將長(zhǎng)期占據(jù)主要市場(chǎng)。一方面，現(xiàn)在x86的優(yōu)勢(shì)仍然非常牢固，Intel的x86芯片在高性能計(jì)算機(jī)或者運(yùn)行PC端大型游戲中仍然有非常強(qiáng)的性能優(yōu)勢(shì)，而Intel一旦突破了14nm制程工藝的瓶頸之后，可能會(huì)擺脫“擠牙膏”的尷尬境遇，還會(huì)迎來(lái)新一輪的增長(zhǎng)。另一方面，x86架構(gòu)所構(gòu)建的PC端的豐富軟件生態(tài)，不是macOS生態(tài)短時(shí)間內(nèi)能夠超越的。

不過(guò)，蘋(píng)果M1芯片的推出，對(duì)于A(yíng)RM架構(gòu)本身有著更大的激勵(lì)和示范影響。

第一個(gè)影響是，蘋(píng)果所要構(gòu)建的基于A(yíng)RM架構(gòu)的統(tǒng)一軟硬件生態(tài)，對(duì)于蘋(píng)果生態(tài)內(nèi)的開(kāi)發(fā)者，具有很強(qiáng)的虹吸效應(yīng)。不僅是基于原有x86架構(gòu)的macOS的軟件要快速進(jìn)化到新的架構(gòu)版本，而且移動(dòng)終端當(dāng)中的軟件應(yīng)用也會(huì)主動(dòng)去尋求在Mac上兼容的版本。這將使得蘋(píng)果帶來(lái)多場(chǎng)景下的設(shè)備融合和體驗(yàn)的一致性，也許未來(lái)iPad真正成為兼容移動(dòng)便利性和專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)工具的最佳形態(tài)。

第二個(gè)影響是，蘋(píng)果如果在Mac上的架構(gòu)革命的成功，將帶給安卓陣營(yíng)的芯片廠(chǎng)商和PC操作系統(tǒng)霸主的微軟以巨大的刺激和激勵(lì)。比如，高通曾經(jīng)嘗試和微軟一起開(kāi)發(fā)的基于驍龍?zhí)幚砥鞯腜C筆記本電腦，可能會(huì)重新啟動(dòng)；微軟也有可能再次動(dòng)了采用ARM架構(gòu)芯片開(kāi)發(fā)windows系統(tǒng)的心思。而這也更加印證了華為的HarmonyOS鴻蒙系統(tǒng)，未來(lái)在手機(jī)、PC以及更多設(shè)備上得到應(yīng)用的可行性。

第三個(gè)也是更深一層的影響是，蘋(píng)果的選擇，也證明了在面向萬(wàn)物互聯(lián)、呼喚全新融合交互IoT時(shí)代，相比較于x86架構(gòu)，ARM可能才是更好的選擇。

萬(wàn)物互聯(lián)場(chǎng)景下，對(duì)于大量設(shè)備之間除了快速通信的要求之外，必然要求向高數(shù)據(jù)并發(fā)、智能計(jì)算和低功耗方向進(jìn)化。而ARM由于其基于簡(jiǎn)單指令集的特點(diǎn)，不僅設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、迭代效率更高、還具有高效能低功耗的特點(diǎn)，特別適用于未來(lái)人們數(shù)字生活的需要。

而x86架構(gòu)基于復(fù)雜指令集，芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜，功耗相對(duì)較高，開(kāi)發(fā)困難，技術(shù)路線(xiàn)相對(duì)緩慢，越來(lái)越展現(xiàn)出應(yīng)用前景的專(zhuān)業(yè)性和局限性。PC作為與萬(wàn)物交互同樣重要的操作界面，從笨重的x86架構(gòu)走向更廣泛融合的ARM架構(gòu)，就成為一種必然。

不過(guò)，x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)在PC上的角力，未來(lái)還將持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間，即使這次Intel倒下的話(huà)，AMD也可以頂上。而ARM這邊，現(xiàn)在只是蘋(píng)果的一場(chǎng)獨(dú)角戲。
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