苹果芯片与英特尔

苹果芯片功能

早在 6 月 22 日,苹果就透露了其计划从 Mac 内部的英特尔处理器过渡到自己的处理器,预计这一过程将需要两年时间,第一批配备苹果处理器的 Mac 将于 2020 年底发货.

这并不是苹果第一次从一个品牌的处理器转向另一个品牌的处理器(早在 2005 年 6 月,苹果就宣布从 Power PC 转向英特尔),但这是苹果第一次制造处理器本身。

在本文中,我们将尝试确定 Apple 的处理器与当前的英特尔处理器相比如何,但在此之前,我们需要解决一些问题。

首先我们需要看看苹果为何放弃英特尔作为其处理器供应商。然后我们将解决苹果想要使用自己的芯片的一些原因,同时向那些认为这是英特尔与 ARM 问题的人解释 Apple Silicon 和 ARM 之间的区别。我们还将考虑苹果转向自己的芯片的风险有多大,以及为什么苹果愿意冒这个风险。

一旦我们完成了所有这些,我们应该能够就 Apple Silicon 与英特尔的比较做出明智的决定 – 以及您是否应该等待 第一台 Apple Silicon Mac,或者等待下一代是否明智(阅读:< a title="我应该购买英特尔 Mac" href="https://ipressx.com/should-i-buy-an-intel-mac">我应该购买英特尔 Mac 了解更多信息)。

苹果为何放弃英特尔?

关于离开英特尔的传闻已经有一段时间了。早在 2015 年,分析师郭明池(当时还在凯基证券工作)就预测,苹果将在未来几年内开始为 Mac 设计自己的处理器。这一预测基于这样一种理论:苹果自己的处理器(当时 iPhone 和 iPad 中配备的 A9 和 A10 芯片)很快就会足够好用于 Mac。有人建议,转向自己的处理器将使”苹果更好地控制 Mac 的发布时间和 Mac 产品功能。”

然后在 2018 年 4 月,彭博社 报告 题为”苹果计划从 2020 年起在 Mac 中使用自己的芯片”的文章透露了苹果一项代号为 Kalamata 的计划的细节,该计划将使苹果”能够更紧密地集成新的硬件和软件,从而有可能使系统具有更好的电池寿命” “。据”熟悉苹果计划的人士”称,这一举措是让所有苹果设备更加无缝地协同工作的战略的一部分。

早在 2018 年 10 月,郭明池(当时就职于天开证券)表示,从英特尔转向基于 ARM 的定制芯片将为苹果带来许多好处,即:不依赖于英特尔的处理器发布时间表、提高利润率,以及如果苹果公司以降低 Mac 价格的形式将节省的成本转嫁给消费者,那么市场份额就有可能提高。

关于不那么依赖英特尔的问题:过去几年英特尔一直在努力将晶体管尺寸缩小到 10 纳米(以在处理器上安装更多晶体管)。随后的延迟以及 Cannon Lake 处理器一代的取消无疑让苹果感到沮丧。但这只是英特尔问题的一部分。前英特尔工程师 François Piednoël 告诉 PC 游戏玩家,苹果公司对错误感到恼火:”苹果公司成为架构中问题的第一大记录者”。

苹果公司概述了自己放弃英特尔的原因。苹果强调这一转变将”在所有苹果产品中建立一个通用架构,使开发人员能够更轻松地为整个生态系统编写和优化他们的应用程序。”苹果还提到了”苹果芯片的先进功能”及其”行业领先的性能和强大的新技术”。

Apple 强调的其他好处包括开发人员将能够”无需任何修改即可在 Mac 上使用他们的 iOS 和 iPadOS 应用程序”。此次转变还将”为 Mac 提供行业领先的每瓦性能和更高性能的 GPU,使应用程序开发人员能够编写更强大的专业应用程序和高端游戏。”

Apple 还解释说,由于此举,开发人员将能够使用”神经引擎等技术”,这将”使 Mac 成为开发人员使用机器学习的绝佳平台。”

现在是时候放弃英特尔的另一个原因,它实际上与苹果在 2005 年 6 月从 Power PC 转向英特尔的原因有关。当时,英特尔是主导力量,Windows 的普及带来了 PowerPC 无法竞争的投资。十五年后,个人电脑销量已趋于稳定,所有增长都集中在移动设备上。而增长最快的移动设备恰好拥有苹果设计的芯片。

iPad Pro

我们在这里提供了有关苹果转向自家处理器的更多详细信息:Apple Silicon 和 Apple ARM Mac 计划的完整指南

Apple 不是转向 ARM 了吗?

您可能早在苹果宣布过渡到 Apple Silicon 之前就听说过苹果正在放弃英特尔的传言,在这种情况下您可能会想苹果不是在其新 Mac 中使用 ARM 处理器吗?

苹果已经明确表示,这是向 Apple Silicon 的迁移,而不是向 ARM 的迁移。 Apple 开发了自己的基于 ARM 的片上系统 (SoC),但将由此产生的处理器描述为 ARM 就像说 macOS 是 Unix,因为它基于 Unix。 Apple 系列芯片的功能远不止 ARM,这可能就是为什么 Apple SoC 被证明优于其他基于 ARM 的处理器(例如高通的 Snapdragon 套件)的原因。

Apple 的 SoC 提供其他 ARM 处理器所不具备的高级功能,例如高级电源管理、机器学习、Secure Enclave、神经引擎、Apple 自己的 GPU 等等。

这并不是说 ARM 没有带来任何好处。 ARM基于RISC(精简指令集计算),而Intel(也称为x86)基于CISC(复杂指令集计算)。还记得我们之前提到晶体管是英特尔在试图减小晶体管尺寸时面临的挑战之一吗?基于 RISC 架构的处理器不需要与基于 CISC 的处理器一样多的晶体管 – 这降低了成本和功耗,并意味着产生的热量更少。

这些优势意味着 ARM 非常适合小型和轻型电池供电设备,例如智能手机和平板电脑,以及笔记本电脑甚至服务器。事实上,有一台基于 ARM 的超级计算机 – 世界上最强大的超级计算机,Fugaku,在富士通设计的 Arm SoC 上运行。

这台超级计算机的存在确实表明人们担心改用 ARM 处理器意味着苹果将无法为 Mac Pro 生产足够的工作站处理器。

Mac Pro

在过去的几年里,苹果一直在努力让专业创意人士重返该平台,如果苹果现在将这一群体置于冷落之中,那将是一个很大的意外。 Apple 应该没有理由不能利用自己的专业知识来创建基于 ARM 的 Apple 处理器来满足这些用户的需求。

然而,还有另一种设备也针对创意专业人士,但由于其 ARM 处理器而处于巨大劣势:微软的 Surface Pro X。虽然 Surface 至少运行 Windows(让 Windows 在 ARM 上运行是一项挑战)本身)缺乏在基于 ARM 的处理器上运行的应用程序。微软提供了一个模拟器,可以转换 32 位 Windows 应用程序以在 Surface Pro 上运行,但它无法转换现代 64 位应用程序,这意味着 Adob​​e Lightroom 等应用程序甚至无法在 Surface Pro X 上运行(已评论 < a href="https://www.techadvisor.com/review/microsoft-surface-pro-x-3775951/" target="_blank" rel="noopener">此处)。

Surface Pro X

幸运的是,苹果公司有远见,可以确保这种情况不会发生。我们已经知道 Adob​​e 致力于在 Apple Silicon 上启动并运行其应用程序 – Apple 在 WWDC 主题演讲中实际上展示了 Adob​​e Photoshop 和 Lightroom 在 Apple Silicon 上本地运行。另外,Apple 有自己的解决方案来确保所有应用程序在第一天就能运行:Rosetta 2。

任何担心 ARM 处理器不适合专业 Mac 的人都应该注意,苹果正在开发的处理器不应该像 Windows 笔记本电脑上已经出现的 ARM 处理器那样处于不利地位。希望我们可以相信苹果不会再次让专业创意市场失望。

图形怎么样?

创意专业人士关心的另一个问题是这些新款 Mac 的图形功能。目前,一些 Mac 配备英特尔集成显卡,其他 Mac 配备独立 AMD 显卡,例如 16 英寸 MacBook Pro 的选配 AMD Radeon Pro 5600M GPU。

当 Silicon Mac 上市时,Apple 表示它们将支持 Apple GPU。虽然与英特尔集成显卡相比,苹果的集成显卡很可能会提供提升,但有人担心苹果打算用自己的 GPU 取代 AMD GPU。

苹果能够设计 GPU 并不奇怪。苹果已经在 iPad 和 iPhone 中使用了自己的 GPU,并取得了很大的成功,并且苹果设定了很高的期望——声称我们可以期待在新款 Apple Silicon Mac 中使用”更高性能的 GPU”。该公司表示,这一转变将在 Mac 上带来更强大的游戏——这一说法相当有道理,因为长期以来 Mac 一直被认为不适合玩游戏。

我们已经看到了这方面的证据:在 WWDC 主题演讲中,Apple 展示了《古墓丽影:暗影》在配有 iPad Pro 常见的 A12Z 的特别版 Mac mini 上的 Rosetta 2 下流畅运行。 Unity 还致力于与 Apple 合作,使其独立播放器在 Apple 芯片驱动的 Mac 上启动并运行。

这不仅仅是游戏:Maxon 还致力于让 Cinema 4D 在 Apple Silicon 上运行,并且 Apple 在主题演讲期间演示了通过 Rosetta 2 运行 Cinema 4D。

这可能不会消除人们对集成苹果 GPU 无法与 AMD 和 Nvidia 的独立 GPU 相媲美的担忧。这可能就是为什么苹果在 开发者文档:”不要假设独立 GPU 意味着更好的性能”,以及”Apple 处理器中的集成 GPU 针对高性能图形任务”。

为了更清楚地了解这一点,Apple 在 WWDC 的开发者会议上讨论了其新款 Mac 的 GPU 架构。 Apple 使用基于图块的延迟渲染 (TBDR),而不是英特尔、Nvidia 和 AMD GPU 使用的立即模式渲染 (IMR)。 TBDR 捕获整个场景,将其分割成小区域,单独处理它们,因此不需要太多的内存带宽。在拒绝被遮挡的像素(不应可见的像素)之前,不会渲染场景。在 IMR 中,首先渲染整个场景,然后拒绝不必要的像素。后一个过程需要更多的带宽。

Apple Silicon GPU

根据 2020 年 9 月上旬的报告,同样的 A14X 处理器,带有集成 GPU (代号 Tonga),将用于新款 12 英寸 MacBook 和 iPad。

iMac 在 2021 年某个时候获得 Silicon 处理器时,将配备代号为 Lifuka 的 GPU。 (Lifuka 是波利尼西亚汤加王国的一个岛屿)。

如果您想知道下一轮配备 Apple Silcon 的 Mac 会如何发展,请阅读此处:

Apple Silicon 与英特尔的优缺点

我们已经介绍了从 Intel 迁移到 Apple Silicon 的许多优点以及一些明显的缺点(特别是迄今为止在 ARM 上运行 Windows 的体验)。不过,我们将在下面讨论过渡的利弊。

在此处了解有关 M1 芯片的更多信息:有多好真的是苹果的M1芯片吗?

优点

  • Apple 将不再因英特尔的错误和延迟(例如取消 Cannon Lake 处理器一代)而感到沮丧。
  • Apple 的 iPhone 和 iPad 处理器对于 Mac 来说已经足够好了。
  • Apple 将更好地控制 Mac 的发布时间。
  • Apple 不会受英特尔处理器发布时间表的约束。
  • Apple 将能够紧密集成硬件和软件。
  • 电池续航时间应该会更长。
  • 所有 Apple 设备都可以无缝协作。
  • 苹果应该会看到利润率的提高,并且可能能够通过降低 Mac 价格的形式将节省的费用转嫁给消费者(尽管可能不会)。
  • 开发者可以更轻松地针对整个生态系统(Mac、iPhone 和 iPad)优化应用。 Silicon Mac 应该能够本地运行 iOS 应用程序,尽管开发人员需要为 Mac App Store 做好准备。在此处阅读更多信息:新 Mac 将运行 iOS 应用程序。
  • 行业领先的每瓦性能。
  • 更高性能的 GPU 意味着更强大的专业应用和高端游戏。
  • 访问神经引擎应该允许开发者使用机器学习。
  • Apple 凭借智能手机和平板电脑芯片引领行业,在 Mac 上也能做到同样的事情。
  • 与其他基于 ARM 的芯片不同,Apple 的处理器将能够使用高级电源管理、机器学习、Secure Enclave、神经引擎、Apple 自己的 GPU 等功能。
  • 基于 ARM 的处理器不需要那么多晶体管,这降低了功耗并意味着产生的热量更少。
  • 世界上最强大的超级计算机 Fugaku 在富士通设计的 Arm SoC A64FX 上运行。

缺点

  • 苹果自 2010 年设计 A4 芯片以来就一直在生产处理器,因此拥有 10 年的经验。你可能会说英特尔还有很多年的历史。
  • 任何产品的第一代都存在相关风险。 Apple Silicon 是全新的,未经 Mac 测试。我们不知道苹果能够实现什么目标。
  • 基于 ARM 的 Surface Pro 由于软件不兼容而存在许多问题,尤其是消费者专业应用。
  • ARM 与 x86 或 x64 软件不兼容,这意味着某些 Windows 应用如果没有模拟器就无法运行,但这对于 Mac 用户来说不太可能是一个重大问题。
  • Apple 于 2006 年转向英特尔的好处之一是,这意味着 Mac 用户可以在 Mac 上运行 Windows。这为那些犹豫是否要放弃 Windows 的人们打开了 Mac 的大门。
  • 虽然 ARM(和 AMD)正在逼近,但英特尔仍然占据主导地位,这意味着开发者将继续为英特尔设计应用。

我们在德国 Macwelt 的同事在 Mac mini 开发套件上运行了本机基准测试,该套件采用 A12 Bionic 芯片,并取得了令人印象深刻的结果。更多信息请参见:Apple Silicon 在速度比较中击败了 MacBook Pro。

判决

看起来从英特尔转向自己的芯片有很多优势,而且苹果的处理器已经可以与英特尔处理器相媲美,现在是时候这样做了。随着 Apple 制造芯片,我们不必再等待数年才能让 Apple 为 Mac 更新最新的处理器。但这不仅仅是处理器的问题:拥有统一架构的好处是将 iOS 应用程序带到 Mac 上,这本身就可以改变我们使用 Mac 的方式。这可能是计算领域下一次变革的开始。

详细了解苹果的硅计划如何威胁英特尔和 AMD