苹果为何舍弃Intel 改用自研ARM处理器?

有消息指出苹果准备在WWDC2020 上宣布Mac 电脑弃用Intel 将改用自家ARM 处理器,直到近期有消息指称第一台搭载ARM 处理器会是12 英寸MacBook ,那苹果到底是为了什么原因才想断绝使用英特尔Intel 的处理器改用自研ARM 处理器呢?

苹果为何舍弃Intel 改用自研ARM处理器?

我们都知道Mac 整体架构生态,从90 年代初从Motorola 68k 到PowerPC ,又从2000 年初中期从PowerPC 改由Intel,接下来将会从Intel 改为ARM 架构。

目前苹果内部人士大致上都已经确定未来Mac 会朝向ARM 前进,时间从2015 年就开始实施Kalamata 项目计划(自研ARM),共有四个阶段需要执行,预计会在2023~2025 年左右全部将Intel 处理器换成ARM 处理器,先是让MacBook 搭载T1、T2 芯片,另外会推出首款低阶ARM 处理器12 吋MacBook 。

不过还有不少用户会质疑Mac 电脑怎么可能会舍弃Intel 处理器改用ARM 架构?这样跑双系统的Windows 用户该怎么跑?这篇就揭开为何苹果会放弃使用Intel 改用自家芯片理由:

Apple受Intel 牵连严重影响产品更新进度

Intel在为处理器芯片设计发展最初战略模式采用「Tick-Tock」,意思为一年一次「处理器微架构的更新」和一年一次「芯片制程的更新」,周期总共为两年,不过到最后Intel将周期放缓成三年一更新,造成不少电脑DIY组装玩家都称Intel为挤牙膏策略。

甚至Intel 处理器性价比、CPU核心数、耗电效能、安全性,也都明显落后AMD 处理器,苹果也受到Intel 发展速度上拖累,导致想替Mac 电脑采用新款处理器时,造成需要延后或等到下一次更新,无法依照原本计划更新,也让苹果改版容易被贴上没有太大特色或效能没太大改变标签。

苹果为何舍弃Intel 改用自研ARM处理器?

由于Intel 的Tick-Tock 策略已经无法跟上苹果更换新机速度,导致苹果想自己研发处理器就能掌控进度,目前内部也替ARM 架构芯片命名为「Kalamata 」,首款将会采用A14 仿生芯片升级,由台积电5奈米芯片打造而成。

当Apple 推出自研ARM 架构芯片也会比Intel 带来更大优势,毕竟Intel i7 处理器TDP 高达65W,那么ARM 处理器只需要2W-5W ,可能也比65W 更少, 效能最初可能落后Intel ,但这对于普通Mac 用户已经足够使用。

统一当前Apple生态系统

Apple 近几年一直将Mac、iPhone、iPad和Apple Watch 等产品强化,并且让每个系统都能够紧密结合,不过Mac 搭载ARM 架构后,能够实现统一Apple 生态系统,而非是让macOS 和iOS / iPadOS 系统单独,唯一差别是设备外形尺寸与性能。

在WWDC19 开发者大会上,苹果正式推出「Project Catalyst」让开发者可将iOS 或iPadOS App 直接转移至macOS 上,开发团队能轻松将行动版介面转移至macOS ,执行画面就如同桌面版,也直接打通iOS 和macOS 之间通道,这也有利于Mac 后续采用ARM 架构。

苹果为何舍弃Intel 改用自研ARM处理器?

x86_64架构已经非常老旧

x64架构是在1999年由AMD设计,其后也为Intel 所采用,现称之为「Intel 64」,苹果和RPM套件管理员以x86_64称之为64位元架构,自2018年6月WWDC上也宣布macOS Mojave将是最后一版支援32位元系统。

如今苹果已经认为x86_64 架构算是老旧、效率又低,还在使用就方法进行处理器设计,x86_64 架构就如同一座老旧城市,在上面又盖上另一个老旧城市,这会严重影响到后续macOS发展。

苹果为何舍弃Intel 改用自研ARM处理器?

苹果专研十年矽芯片设计有成

过去十年,苹果一直在持续研发矽芯片设计,目前在效能、功耗和功能方面已经明显优于市场,同时苹果也在积极寻找和收购更多矽芯片。

苹果为何舍弃Intel 改用自研ARM处理器?

改用ARM 那么Windows 系统怎么跑?

当前Windows 也有推出ARM 版本,不过效能似乎还是不太好,而且只能够用32位元应用程式,所以这需要依靠开发者同时推出x86_64和ARM版本解决,同时连苹果也要替Boocamp推出更新。

当前微软也正在尝试让ARM 的Surface 模拟执行x86_64 ,甚至还有其他OEM 厂商也针对ARM 笔电推出自己的Windows 驱动,效果普遍都不好,所以想要在ARM 架构下跑Windows 系统,苹果也会面临另一个挑战。

苹果为何舍弃Intel 改用自研ARM处理器?

苹果推行ARM 架构设计进度

至于目前苹果推行ARM 架构计画进度可参考底下

  1. 第一阶段2014~2017年:推出Apple T1 安全芯片

在2016 年Intel 处理器开始缓慢发展,造成MacBook Pro 搭载的Intel 处理器效能出现严重不足,也没有完美替代方案可以取代Intel,又加上苹果与Intel 签订了合约,苹果可获得自订优惠价格合作,造成苹果就如同被Intel 限制发展的公司。

最后苹果决定内部开始尝试设计ARM 架构芯片,在不影响到双方合约情况下发展,毕竟短期之间苹果有不少Mac 电脑处理器还是需要透过Intel 供应,苹果从2016 年开始就先尝试替MacBooks ( Touch Bar) 推出首款ARM 架构芯片「Apple T1」。

将原本处理器该负责的功能,全部都转由T1 安全芯片处理器进行处理,如以下这些功能:


最初T1 芯片还不算是非常强大处理芯片,但是它至少已经可以处理电脑大部分工作,同时外部控制权也都已经转移到T1 芯片上,T1 是基于32位元ARMv7处理器设计,同等于是Apple Watch I中使用的AP 核心,另外也基于watchOS 的精简系统,推出独立BridgeOS ,能够让macOS 和intel 处理器运作。

  1. 第二阶段2018年至今:推出Apple T2 安全芯片

在2018 年开始,苹果开始在MacBook Pro 、iMac Pro 、Mac mini 系列全部搭载另一颗更强大的T8012处理器「Apple T2」,这颗处理器是根据iPhone 7 上的A10 仿生芯片进行打造,同时也提升BridgeOS 到2.0 ,带来明显的强大运算能力,除了负责原有Apple T1 工作外,另外还多出:

在Apple T2 安全芯片下,Mac 电脑内部都已经开始利用ARM 处理器在控制,同时还能够替Mac 带来iPhone 系统安全性等级,如果电脑出现问题也能够藉由ARM 控制记录进行除错。

在macOS 部分,在2017 年被发现Project Marzipan 项目,直到2019 WWDC 上正式公开发表「Project Catalyst」让开发者可将iOS 或iPadOS App 直接转移至macOS 上,现在iOS 和iPadOS 应用程式也是全部使用ARM指令集编译,而macOS 应用程式针对x86_64进行编译,主要逻辑是要横跨ARM和x86_64之间桥梁,让指令集统一。

不过目前安全研究人员也从T1和T2芯片的Boot ROM代码中发现安全漏洞「checkm8」,同样也适用于旧款iPhone以及Apple Watch ,这些漏洞同时也存在于苹果电脑Mac上,无法利用远端攻击,只能透过邮件协议来实现漏洞。

预计在WWDC 2020 大会上将有可能会推出的12吋MacBook,其中里面就会搭载一颗全新ARM 处理器。

  1. 第三阶段2021~2023

至少会有一款全新ARM 架构处理器,能够用来驱动第一个MacBook 笔电,传言会是已经消失的12 吋MacBook 将会死而复生。

新款12 吋MacBook 也将会是第一台没有采用Intel 处理器产品,苹果预计也会先在这台设备上参考用户经验,随后在iMac、16吋MacBook Pro 、iMac Pro 和Mac Pro 才会逐一替换。

  1. 第四阶段最终目标

最终来到全新世界ARM 架构最终目标,所有Mac 电脑都已经全面改为ARM 架构,这也是苹果产品未来走向,市场也会有更多垂直整合,全世界也将会有更多公司采用矽芯片开发与带来更多需求。

至于苹果到时候还会不会考虑继续采用AMD 的GPU 显卡?目前在A11 系列仿生芯片上就已经有强大内部GPU 芯片,相信未来苹果都会全改为自行研发。

总结

也许有人会认为为何不直接改用AMD 处理器就好呢?相信苹果也曾考虑过这方案,但是为了后续发展,甚至是未来Mac Pro 改版或许也是有可能会选择AMD 处理器取代。

不过选择AMD 取代Intel 处理器,同样也会面临x86-64架构老旧问题,这同等于是在一个回圈内打转,并没有解决苹果当前遇到的问题,为何macOS 还要替AMD 重新设计和重新优化系统呢?所以苹果不得不直接跳出来研发自家的ARM 芯片芯片,对于未来发展才能够全面掌控,而非是要被其他家厂商给绑住。

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页面更新:2024-03-19

标签:处理器   苹果   可能会   开发者   效能   程式   位元   架构   进度   芯片   未来   更多   用户   系统   电脑   科技

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