狼真的來了,蘋果真的改用自研的 ARM 架構處理器⋯⋯然後呢?

作者 | 發布日期 2020 年 06 月 24 日 17:15 | 分類 Apple , 處理器 Telegram share ! follow us in feedly


經過多年謠傳,蘋果「總算」宣布 Mac 將逐步從 Intel 處理器轉移到「Apple Silicon」,預計年底推出首台採用自家 ARM 指令集相容處理器的 Mac 電腦,也傳出台積電將編列「300 壯士」團隊,從研發、設計、製程、封裝都提供「火力支援」的消息。

(Source:蘋果)

與前代 PowerPC 轉 x86 的 Rosetta 相隔 15 年,從 x86 轉譯為 ARM 的 Rosetta 2 動態二進位碼轉譯器(Dynamic Binary Translation),目前尚未公布有啥特殊的神兵利器和暗黑科技,可同時產出 x86 與 ARM 版本的 Universal 2 開發工具就沒啥好提的。唯一可確定的是,那個開發者轉換套件(Developer Transition Kit)之所以不使用 A13,而是 A12Z,多半基於更多運算核心數量與更高容量記憶體的需求。

無獨有偶的,當蘋果在 WWDC 發表「狼終於來了」重大宣示時,以 Fujitsu A64FX 處理器組成的日本超級電腦「富岳」奪得 Top500 榜首,Ampere 發表 80 核心(第四季提升到 128 核)、時脈 3.3GHz、功耗 250W 的 Altra 伺服器處理器,一同共襄盛舉。接著各大社群媒體就冒出了不少「ARM 出頭天」、「x86 指令集包袱早該丟掉」、「x86-64 架構老舊難以擴展」等曠世高見,但這些其實都不是重點。

這件事和「架構」毫無瓜葛。

將指令集架構和處理器微架構劃上等號,傻傻分不清楚」,這已經算是稀鬆平常、隨處可見的觀念謬誤了。指令集架構(Instruction Set Architecture)是「電腦的語言(x86、ARM、RISC-V、PowerPC、SPARC、MIPS、Alpha、PA-RISC)」,處理器微架構(Microarchitecture)則是實作的執行載具(一堆琳瑯滿目的核心代號,像 Skylake、Sunny Cove、Zen 2、Willow Cove),兩者演進彼此互動,像沒事就直接以記憶體為運算目標的 x86 指令集,就很需要超高效率的快取記憶體子系統,但並非絕對,過去近 30 年的歷史,已經充分證明了這件事。

x86 指令集再毫無道理可循,英特爾和 AMD 也能靠著龐大的個人電腦(還得加上雲端資料中心)市場和投入天文數字般的研發資源,研製出效能頂尖、電晶體預算幾乎砸在「軟體最常使用的簡單指令」的 x86 處理器。而 AVX 這個 x86 指令集歷年最大改革問世後,x86 指令集擴張速度更是一飛沖天(連英特爾自己在公開文宣都不想列出從 AVX 到 AVX-512 的新增指令數目了),無論英特爾還是 AMD,處理器微架構推陳出新,更是毫無停滯跡象,完全沒有「因為架構老舊所以難以擴展」這回事。寫出這句話的人,真的知道自己在講哪個層次的「架構」嗎?

「指令集架構」不是絕對的因素。

像奪下 Top500 榜首的富岳超級電腦採用的 Fujitsu A64FX 就是很好的例子,本質上根本就是將指令集架構從 SPARCv9 和 HPC-ACE2 換成 ARM v8.2-A 加上 SVE 的 SPARC64 XIfx 處理器,先前的核心微架構、多核心分區規劃、大型主機等級的資料可靠度等,幾乎原封不動的從 SPARC64 XIfx 搬到 A64FX(可參考筆者在 2018 年發表於癮科技的專文),Fujitsu 做這個決定的背後考量也不是為了效能,而是要沿用 ARM 和台積電的晶片生態系統,加速研發和生產時程。

講的更白一點:死忠果粉和長期用戶選擇的是「靠著高度軟硬體垂直整合而達到最佳使用者體驗」的蘋果,不是 ARM 也不是英特爾。所以這件事扯到 ARM 和 x86 怎樣怎樣,一點意義都沒有,人家就只想要整合生態系統,順便降低產品成本。至於這次轉移工程,究竟需要多少時間和代價,會不會因此「動搖國本」(當下的 Mac 軟體資產規模已非 15 年前吳下阿蒙),那就是蘋果自己要承擔的風險了。

蘋果統一處理器指令集架構,誰是第一個潛在受益者?

使用 Mac 開發 iOS 應用程式的人,有機會在 Mac 享受「最接近原生硬體」的測試與執行環境了,不必像過去多了模擬層,可能會在實際 iOS 裝置出現的問題,卻不會在跑 Xcode 的 MacOS 時發生的狀況。

另一個受益者,理所當然的就是替蘋果製造晶片的台積電了,Mac 在全球個人電腦的占有率約 7%,排名第四,次於 Lenovo HP Dell,略高於宏碁和華碩,說大不大,說小不小,但即使晶片出貨單價將遠低於英特爾賣給蘋果的價碼(畢竟只有代工),對台積電的業績,也是不無小補。

誰又是第一個受害者?

除了英特爾還能有誰?平白無故逐漸失去「全球個人電腦 7%」,對業績肯定是明顯的傷害。

曾經看似有希望「啃蘋果」的 AMD 也是潛在的受災戶候選人,但並不代表蘋果轉移過程就沒機會「短暫引進」AMD 處理器,這倒是值得觀察一下。

第一台改用自家晶片的 Mac 會是哪個產品線?

大概從「最不需要高效能」的輕薄型 MacBook 踏出第一步吧。

但這卻也衍生出一個大哉問:那像 Mac Pro 這類工作站類型的高階桌機,既然也要轉進 Apple Silicon,那這意味著,蘋果將自行打造 Xeon 等級的大型化多核心高時脈 ARM 處理器,甚至有機會直逼 IBM Power 伺服器家族的等級。這背後暗藏了無數深水炸彈,特別是深度管線的處理器微架構(搞不好還要追加同時多執行緒)、一定程度的高可用性(RAS)與高效能的快取資料一致性協定(Cache Coherence Protocol)。最起碼,身為「商業化 RISC 處理器的始祖精靈」之一的 IBM 也是累積了幾十年經驗,才有能耐持續推出地球最高階的 RISC 處理器,這些「know how」一點都不簡單,這也將是 Apple Silicon 研發團隊即將面對的最艱鉅挑戰。

不過如果蘋果願意研發高單價的大型晶片,對台積電來說,當然是天大的利多,台積電特別編列技術支援團隊,恐怕就是為了這件事(假若僅讓 Mac 沿用 iPhone、iPad 處理器,就沒必要如此大費周章)。弄得不好,看在 Mac Pro 出貨量也沒多少的份上,蘋果做的高階 Apple Silicon 整體成本還高於跟英特爾購買 Xeon,也不是太讓人意外的結果。

蘋果會順便連獨立繪圖晶片都自己做嗎?

延續 AMD 的可能性比較高,此外,基於對 AMD 繪圖晶片的「熟悉感」,Mac 用的 Apple Silicon,像三星從 AMD 授權相關 IP,再整合到自家晶片,也有機率不低的可能性。

最後,短期內有哪些對用戶的影響?

這兩天社群網路媒體的鄉民輿論浮現很有趣的兩極化觀點:「對 ARM 處理器效能沒信心者,想趕快買台英特爾版 Mac 放著」、「原本想入手搭載新型鍵盤的 Mac,但看到換心手術後的 Mac 可原生執行 iOS iPadOS 應用程式,寧願按兵不動等年底再出手」。蘋果宣稱 Mac 晶片轉換將在「兩年內完成」,這段期間,使用者和開發者的後續反應,絕對是極度有趣的話題。

但回過頭來,Apple Silicon 這匹狼成為眼前的現實,大家不必再浪費時間「隨隨便便就賭上爺爺的名譽」說一堆無意義的語言和臆測,應該讓不少人(包含筆者)鬆了一口氣,現在就讓大家來瞧瞧,蘋果是否真能在短短兩年內,「先講求不傷身體,再講求效果」的搞定「第四次遷徙」,也許將爆發令人出乎意料的發展。

(Source:蘋果)

(首圖來源:蘋果)

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