Apple Silicon 和 Apple ARM Mac 计划的完整指南
在 WWDC 2020 上，Apple 宣布其整个 Mac 产品线将在未来两年内过渡到新的处理器架构 – 这些新处理器由 Apple 自行设计。
2020 年 11 月 10 日，Apple 将展示”“——或者更确切地说是两到三件新事物。这是您需要了解的所有内容。
什么是 Apple Silicon? （为什么不是 ARM?）
苹果将其架构称为”Apple Silicon”，但它将是相同的、自主开发的 Axe 芯片，多年来一直在 iPhone 和 iPad 中使用。
这些处理器的核心基于 ARM 架构，但这并不意味着 Apple 正在使用 ARM 处理器，就像他们使用英特尔处理器一样。
ARM为苹果提供的是指令集架构，而不是芯片设计。苹果正在进行自己的定制芯片设计。 ARM 指令集只是 Apple Silicon 的一小部分 – 再加上 Apple 芯片设计团队在为 iPhone 和 iPad 设计芯片时开发的性能和效率方面的专业知识（例如机器学习功能），您会得到一些与 Apple Silicon 相去甚远的东西ARM Mac。
Apple 对 ARM 架构的优化和改进应该可以确保 ARM Mac 的性能不会落后于当前 Intel Mac 的性能。
为了演示这一点，Apple 在 Apple Silicone 原型上运行 Final Cut Pro X 和 Adobe Lightroom。配备 Apple Silicon 的 Mac 执行程序的速度令人印象深刻。
对于苹果来说，从英特尔转向自家处理器的巨大优势是显而易见的：苹果将完全掌握其所有平台（iPhone、iPad、Apple Watch、Apple TV 和 Mac）的硬件，并且将能够根据各自的要求进行定制。我们在这里研究了苹果转向芯片的原因：Apple Silicon vs Intel.
Apple Silicon 会很快吗?
苹果尚未公布基准测试，但这并没有阻止它们的出现。
在 Apple Mac 活动之前，泄露的基准速度分数表明，新的 ARM 型号将能够击败任何当前型号。在这里阅读更多相关信息：A14X Bionic 基准测试.
开发商 Mac mini 的基准测试也在播种后不久就出现了。我们在这里讨论这个问题：配备 A12Z 芯片基准测试的 Mac mini。
Apple Silcon 会更便宜吗?
新的 ARM CPU 应该更便宜。分析师郭明池 (Ming Chi Kuo) 表示，与目前的支出相比，苹果公司可以节省约 60% 的费用。目前我们不知道苹果是否会降低新款 Mac 的售价。
哪些应用程序可以在 Apple Silicon 上运行?
从第一天起，操作系统本身以及所有 Apple 程序都将在新平台上本地运行。我们已经提到，Apple 在 Apple Silicon 原型上运行 Final Cut Pro X 和 Adobe Lightroom。
Adobe 也已经开始着手将其 Creative Cloud 进行转换，而微软的 Office 也将在本机运行。这是个好消息，因为它表明苹果是认真的，大型软件公司从一开始就参与其中。
此外，新的 Silicon Mac 应该能够本地运行 iOS 应用程序。然而，到目前为止，很少有开发者打算在 Mac App Store 上提供他们的 iOS 应用程序，Facebook、Google 和 YouTube 也不在其中。在此处阅读更多信息：新款 Mac 将运行 iOS 应用程序，但不能运行 Facebook、Google 地图或 YouTube。
大多数在 Intel Mac 上运行的应用程序也应该在 Silicon 上运行。苹果将包括 Rosetta 2，这是一种用于翻译适用于英特尔处理器的代码的工具，以便 Apple Silicon 能够理解它，但是，它似乎无法翻译所有内容。
Apple 在 支持文档。该文档显示 Rosetta 无法翻译内核扩展，但也许更令人担忧的是：Rosetta 将无法翻译 x86_64 虚拟化应用程序。
Apple Silcon 可以运行 Windows 吗?
基于 ARM 的 Mac 不支持 Boot Camp。只有在出现 ARM 版本的 Windows 后，使用 Fusion 或 Parallels 进行 Windows 虚拟化才可能成为可能。然而，目前还没有商业化的 ARM 版本的 Windows。 Windows 可能无法在新款 Apple Silicon Mac 上运行。在此处阅读更多信息：Windows 将在 Apple Silicon 上运行 和 Windows Mac 上的（可能）已经死了，但这并不重要
不过，Parallels Desktop 等虚拟化工具应该继续能够运行其他操作系统。 Apple 展示了在 Parallels Desktop 中作为虚拟机运行的 Debian Linux。不过，目前还不清楚Linux系统本身是否是在ARM芯片上编译的。 Linux 长期以来可用于不同的处理器架构。 Apple 尚未展示在 Apple Silicon 上运行的 Windows 10。
但是，希望将来能有解决方案。 Parallels 工程和客户支持高级副总裁 Nick Dobrovolsky 于 2020 年 6 月表示：”Parallels 很自豪能够在这一激动人心的过渡期间与 Apple 密切合作，我们期待与 Apple 一起推出对未来 Mac 的支持硅。”
对 Apple Silicon 有何期待
这一变化不仅带来了全新的软件，还带来了硬件和系统层面的诸多创新。苹果在 WWDC 上分享了很多信息，但此后又披露了更多信息。我们将介绍 Apple Silicon 中的一些新功能，这些功能可能会带来更强大、更快、甚至更便宜的 Mac。
5nm工艺
iPhone 12 中的新芯片采用 5nm 工艺制造，这在业内尚属首次。这种新工艺应该能够以更低的功耗实现更高的性能，并且肯定也将用于 Mac。 MacBook Pro 中的英特尔处理器仍然采用 10nm 工艺制造，对英特尔进展的不满据说是此次改变的原因之一。不过，不要忘记，英特尔还依赖于 Tiger Lake CPU 中一项名为 10nm SuperFin 的新技术，这也可以带来许多改进。
快和慢的CPU
当前 Mac 中的 Intel CPU 有多个内核，但速度同样快。您可以通过降低时钟频率来节省电力。相比之下，Apple 芯片（例如 A14）包含两个快速内核和多个低功耗慢速内核，用于后台任务。
A14 的两个高性能核心（Firestorm）时钟频率在 3GHz 左右，而四个节能核心（Icestorm）则明显低一些。
高达 3.01GHz 的高时钟频率只能在短时间内实现，因为高性能时电池会耗尽。
这种所谓的非对称多处理应确保移动 Mac 的最佳运行时间。
请注意，配备 Apple Silicon 处理器的新款 M1 Mac 将不支持 eGPU – 请在此处阅读更多信息：M1 Mac 将不支持 eGPU。
人工智能和视频专用芯片
从某种意义上说，英特尔 CPU 是通用 CPU，可以执行几乎任何计算任务。另一方面，苹果的芯片拥有许多用于机器学习等特定任务的专用芯片。
例如，神经引擎，它针对人工智能等特殊计算进行了优化。它比 CPU 更快、更节能地执行 CoreML 模型等任务。
在许多较新的 Mac 中，T2 芯片已经承担了视频解码和加密等任务，但 Apple 可能会进一步扩展此功能。
神经引擎和”AMB 模块”
在 A14 的主板上，神经引擎（16 个核心）占据与 CPU 核心相同的空间。此外，A14芯片还提供”矩阵乘法加速器”或AMB块，专门用于机器学习任务。 Core ML 是这些高度专业化计算单元的接口。
Core ML 为应用程序开发人员提供了对视觉（图像分析）、自然语言（文本分析）、语音（音频到文本）和声音分析等框架的访问权限。目前尚不清楚苹果将如何在其 Mac 上实现，但新款 ARM Mac 可能会配备这些特殊芯片。
例如，正如 iPhone 主题演讲期间所展示的那样，由 Apple 神经引擎提供支持的超分辨率功能使 Pixelmator Pro 等 iPhone 应用程序能够拥有全新的功能。
该工具可以在几秒钟内执行高质量的缩放函数，而如果由 CPU 计算，则需要更长的时间。作为一个例子，它展示了如何在几秒钟内放大和平滑图像的大幅放大部分——这是 Photolemur 等桌面软件可能需要很长时间才能完成的任务。语音和声音分析也得到加速。 CPU也可以执行此类计算，尽管能耗较高且工作时间较长。 Intel CPU 的优势在于其更强的通用性。
统一内存
统一内存或 UMA 技术也是一项新技术。显卡和CPU共享公共内存。与英特尔集成显卡解决方案的区别：通过这些解决方案，显卡将永久分配部分内存 – 这称为共享内存，然后系统不再可用。例如，CPU 和 GPU 可以在任务期间访问内存中的同一张照片并更快地处理它。
新显卡
得益于其集成显卡解决方案，英特尔实际上是全球最大的显卡制造商，许多 Mac 也配备了该公司的集成显卡解决方案。不仅会有新的 CPU，Apple 还将在新款 Mac 中使用自己的显卡。
这并不是苹果第一次制造显卡——例如，新款 iPhone Pro 就配备了带有四个图形核心的新图形芯片。 MacBook 应该配备更强大的显卡。
视频编码器和解码器
高清或 4K 视频可以使用专用芯片在移动设备上播放 – 这是在移动设备上流式传输 4K 视频数小时的唯一方法。 Mac 也将接收相同的硬件，因此能够播放视频或将视频转换为其他格式，而无需高 CPU 负载。
但是，这假设视频采用某种格式，例如 AVC 或 HEVC。在 MacBook 中，显卡当前正在进行这种所谓的硬件加速。
提高安全性
创新包括新的安全功能。 Apple 正在通过新的 ARM 架构引入受保护的内存区域 – 例如，用于所谓的内核。此内核完整性保护可防止对内核进行更改。指针身份验证和设备隔离也可以保护 Mac。但新的 Rosetta 技术也受到特殊保护，该技术使旧的 Mac 软件也可用。
新的启动流程
EFI 不适用，引导过程基于 iOS 和 iPadOS：引导 ROM 启动，然后是引导加载程序，然后是 macOS。不过，该系统已经针对 Mac 进行了扩展，并继续支持多个 macOS 安装、多个版本的 macOS 以及 macOS 恢复启动系统。从外部驱动器启动也将继续成为可能。
显然，每个系统也可以在多个安全级别启动：在更高的安全级别，不允许内核扩展，并且只允许签名的 macOS 版本。
启动时无按键命令
如果您在启动 Mac 时按住某些键，则会触发某些操作 – 例如启动救援系统。这不适用于新的 Mac（由于缺乏 EFI），但您可以长按开始按钮打开一个特殊菜单 – 然后您可以在此处触发特殊操作，例如使用鼠标启动救援系统和键盘。
目标磁盘模式
目标磁盘模式不适用。网络发布旨在取代有用的功能。
macOS 恢复
对于维修，还有一个用于维修和重新安装的救援分区。但还有第二个新版本：这个”系统恢复”是一个隐藏容器中的迷你系统，您可以用它重新安装 macOS 和 macOS 恢复。
Thunderbolt 的未来
Thunderbolt 3（来自英特尔）等技术会发生什么情况仍不清楚。苹果不太可能授权英特尔的 Silicon Thunderbolt。我们推测它将采用 USB 3 或引入另一种专有接口技术。
开发人员需要做什么?
从英特尔到 Apple Silicon 的转变将主要通过重新编译新架构的现有源代码来实现。这意味着开发人员必须创建其程序的新版本并将其上传到应用商店。这应该是一个简单的过程：Apple 表示大多数项目应该在几天内即可移植。
但是，为了获得最佳性能，开发人员可能需要调整他们使用硬件资源的方式。苹果建议开发者减少对硬件的依赖，如果可能的话，使用更高级别的技术。 Apple 提到了 Grand Central Dispatch 作为示例，它应该与多线程应用程序一起使用，而不是创建和管理线程本身。
移植的核心工具是新版本的 Xcode 开发环境，Apple 始终免费向开发人员提供该环境。编译时，Xcode 12 现在会创建所谓的 Universal 2 Apps，其中包含适用于 Intel 和 ARM 处理器的代码。
尽管如此，开发人员无法立即移植的程序从一开始就应该在新的硬件平台上运行。这是通过包含一个翻译单元来实现的，该翻译单元的工作方式与 Rosetta 从 PowerPC 切换到英特尔芯片时的工作方式类似。新系统称为 Rosetta 2。
Apple 的 Craig Federighi 解释说，安装程序时代码已转换为新架构。这表明它使用了一种通过 Mac App Store 触发的交叉编译器。如果您在 Mac 上从 App Store 下载了一个已经基于新架构的程序，则该应用程序的机器代码会在安装过程中转换为 ARM。
这将在应用程序运行时节省大量时间和计算能力。然而，它表明 Rosetta 2 可能仅用于通过 Mac App Store 安装的程序。从其他来源获得的应用程序要么必须在运行时进行翻译，要么 Apple 将为此提供特殊工具。
什么不起作用?
英特尔内核扩展可能无法工作。也有人说，并不是所有的Intel命令都能翻译成ARM架构。开发人员报告了无法翻译的所谓 AVX、AVX2 和 AVX512 向量指令的限制。使用这些指令的英特尔程序要么根本无法运行，要么速度明显变慢。
正如我们上面提到的，即使通过 VMware 和 Parallels 等虚拟机，Windows 也可能无法在 Apple Silicon Mac 上运行。
iPhone 和 iPad 应用能否在新款 Mac 上运行
新架构的一个不可低估的副作用是 iOS 和 iPad OS 程序将在新 Mac 上本机运行。这一下子为 Mac 用户提供了数百万个新应用程序，使 Mac 成为世界上最大的游戏平台。一个绝妙的举动。如果没有这种硬件，如何在 Mac 上实现特殊的硬件功能，例如多点触控手势、陀螺仪、加速度传感器和指南针（尤其是 iOS 游戏中经常用作控制功能的功能）仍是未知的。
面向开发者的 Mac mini 详细信息
苹果尚未发布基于 Apple Silicon 的 Mac 产品——关于新款 ARM MacBook 的传言尚未成真。不过，Apple 正在向开发者提供一款配备 Apple Silicon 的特殊 Mac mini。
这款 Mac mini 将具有以下规格：
- A12Z SoC
- 16GB 内存
- 512GB 固态硬盘
- macOS Big Sur 开发者测试版和 Xcode
作为通用应用程序快速启动计划的一部分，其售价为 500 美元 – 但在某些时候 Apple 会要求将该设备退还给 Apple。
至于 Apple Silicon Mac 的消费型号，根据 Tim Cook 的说法，第一台采用 Apple Silicon 的 Mac 应该会在今年年底前上市。您可以阅读我们对 Apple 的了解这里是 Silicon/ARM Mac：据说是 13 英寸 MacBook Pro。
库克表示，过渡期将需要两年时间，在此之前，采用英特尔 CPU 的 Mac 将继续推出。
我们在德国 Macwelt 的同事在 Mac mini 开发工具包上运行了本地基准测试，并看到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。
哪些新款 Mac 将采用 Apple Silicon?
Apple 已经推出了配备 Apple 处理器的 Mac mini，但仅限开发者使用。毫无疑问，您想知道第一台配备苹果芯片。
您可以在此处阅读有关第一批采用 Apple Silicon 的 Mac 的信息：