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难得一见的「One More Thing」,苹果为什么要做自研芯片?

摘要

共享一套开发体系,这既节省苹果自己开发App的精力,也能让 Mac 分享到 iOS 开发生态的红利。

Mac 向前纵身一跃。

整场 WWDC 2020 发布会时长 108 分钟,苹果在最后留了 40 分钟给 Mac。高级副总裁 Craig Federighi 发布了新的 macOS Big Sur,在近 20 年后终于将 macOS 的大版本号从 10 变成了 11。

同时,苹果宣布 Mac 的芯片架构将改变,从目前 X86 架构的英特尔处理器,转为使用 ARM 架构的苹果自研处理器。上一次这样的架构切换还是 2005 年,在那年的 WWDC 上,乔布斯宣布 Mac 将逐渐抛弃 PowerPC 处理器,转而使用英特尔。


书同文、车同轨

40 年前,苹果靠 Mac 起家。早期苹果企业的全名叫「苹果电脑」(Apple Computers),Mac 也一直是苹果最核心的业务。

但随着 90 年代乔布斯的回归,iPod 大获成功,之后 苹果 又横空出世,Mac 至少在业务层面,开始逐渐变得不那么重要。2009 财年是 Mac 作为苹果最大收入来源的最后一年,占全年总收入的 38%。自此,苹果从一家「电脑企业」,开始变成一家「移动计算设备企业」。

2010 年,苹果 接棒 Mac,成为苹果最大收入来源。之后 Mac 虽然一直稳步发展,地位却在苹果整体高速增长的背景下逐渐被稀释。2019 财年,Mac 销售收入仅占苹果总收入的 10% 不到。最近一季财报中,Mac 已次于 苹果、App服务、可穿戴设备,为苹果第四大收入来源。

过去 10 年,苹果在智能手机领域鲜有敌手。它自然要思考,苹果 有什么战略上的经验能为 Mac 所用?以及如何利用 苹果 巨大的用户基数和开发生态,反哺 Mac?

2013 年,苹果发布 OS X Mavericks。这是 Mac 新系统第一次免费升级,之前的 Mac 系统一年一次的大更新,都是要花钱买的,价格一般在 20-30 美金。之后苹果又将 iWorks、Garageband、iMovie 等收费的App逐步改为了免费提供。

苹果想在 macOS 体系下创造一套与 iOS 连贯、一致的体验,让 苹果 用户在购买一台新 Mac 时能感到更熟悉、更易上手。同时也能让 Mac 和 苹果 能够协同工作,形成一套完整的生态体验。苹果 上的文件可以轻松 AirDrop 到 Mac 上,全局剪切板让用户可以在 苹果 上复制一句话,直接粘贴到 Mac 里。

macOS 在外观界面、App 功能上,也一直试图与 iOS 保持着同步,从扁平化的图标、毛玻璃效果、通知中心,到备忘录、待办事项、语音备忘录等 app……去年,苹果将 macOS 上有着 18 年历史的多媒体App iTunes 拆分成了音乐、视频、播客三个 app,进一步向 iOS 的App逻辑转变。

         macOS Big Sur 加入了和 iOS 类似的 Widgets|Apple

但这一系列改变,经过这么多年,仍然存在着一个根本问题。macOS 上的App基于 X86,iOS App基于 ARM,很多App表面上是一样的交互逻辑,但实际上运行的方式、效率却完全不同。所以有一些 iOS 原生的App,移植到性能更强的 Mac 上之后,用起来反而不如在 iOS 上流畅。

芯片架构成为了两者之间最后的一堵墙。只有拆掉这堵墙,macOS 才能和 iOS 实现「车同文、书同轨」,两者才能共享一套开发体系。这既节省苹果自己开发App的精力,也能让 Mac 真正分享到 iOS 巨大开发生态的红利。

在 macOS Big Sur 上,超过两百万个 苹果、iPad app 可以直接无缝运行。而且开发者也可以更简单地适配 macOS。只需要用同一套开发系统,就可以让 app 横跨 苹果、iPad、Mac 三大平台。苹果 和 Mac 的使用体验会更连贯,最后一点「割裂感」将被消除。

这就是 macOS Big Sur 即将开启的时代。苹果准备花 2 年时间从 X86 架构的英特尔处理器切换到 ARM 架构的自研处理器,将旗下所有App系统「彻底打通」。


自研芯片

ARM 化的 Mac,在App上能和 iOS 彻底打通,这算是 Mac 冒险一跃的好处。而苹果这些年自研芯片的技术积累,则是它敢这么做的硬实力。

无论是从 PowerPC 切换到 X86,还是从 X86 切换到 ARM,苹果选择芯片架构的方法论很简单,看的就是「单位能耗下的性能高低」(performance per watt)。当年英特尔正是因为性能功耗的优势,得到了苹果的亲睐。但今天,英特尔的芯片在能耗上,早已远远落后苹果自家的 A 系列芯片。

有了「能耗比」优秀的芯片,往往就能推动硬件设计向前演进。2008 年,刚刚完成向 X86 转变的苹果,发布了具有划时代意义的笔记本产品 MacBook Air。当时 MacBook Air 极致的轻薄性引发全世界轰动。之所以能做这么轻这么薄,一方面在于苹果在一体化切割铝制外壳的工艺上巅峰造极。另一方面也跟它搭载的英特尔酷睿处理器 TDP 功耗仅 17 瓦有很大关系。

关于 MacBook 的未来的进化路线,苹果其实早有想法。2015 年,The new MacBook 发布。当时苹果首席设计师 Jony Ive 倾尽心血,从电池、键盘、主板,到屏幕、触摸板、天线和接口,全部重新设计,整机没有散热风扇,甚至「没有运动的机械结构」,试图再一次颠覆笔记本电脑的设计,定义 MacBook 未来的形态。

         当年的 The new MacBook 是苹果对轻薄笔记本的极致想象|Apple

但英特尔的芯片这次没能支撑 MacBook 走下去。发布 5 年后,The new MacBook 因为散热和性能的不足,被苹果砍掉,继承了这款产品部分设计思路的 MacBook Pro 也遭到不少用户的诟病,以至于苹果不得不将 2019 年新的 16 寸 MacBook Pro 加厚加重,防止出现散热和性能问题。可以说过去几年,关于 Mac 的负面声音里,有一大半都和「散热」有关。

就在英特尔芯片愈发不能满足 Mac 发展需求时,苹果自己的 A 系列芯片却越做越好,从 苹果 4 第一次搭载自家 A4 芯片开始,A 系列芯片一直在行业里保持着领跑,甚至逐渐与身后的对手拉开了差距。即使苹果是一家几乎不强调参数的企业,A 系列芯片的性能参数也受到了整个行业和舆论的认可。

在这次的发布会上,苹果没有公布任何新款芯片,仅仅拿目前最新 iPad Pro 上的 A12Z 来运行最新的 macOS Big Sur,就已经能够在 Photoshop 和 Final Cut Pro 里流畅应付一些相对复杂的图片处理和视频剪辑需求了。

可以预见,未来的 MacBook 至少可以像 iPad 一样,做到无风扇,更加轻薄。在这基础上还能实现更好的续航,连接网络的体验和稳定性也会更好,安全性也会得到提高。


转变的挑战

转到 ARM 看似百利而无一害,但这仍不会是一个简单的过程。

苹果计划用两年时间完成转变。过程中最麻烦的问题在于:如何保证两代不同架构软硬件之间的兼容性?

针对开发者,苹果推出了第二代 Universal Binary,能够将开发者写的一个App编译为 X86 和 ARM 两个版本,分别用于不同处理器架构的 Mac。对那些相对缺乏开发者维护的老App,苹果也提供了第二代「罗赛塔」系统,直接通过翻译App指令的方式,让 X86 App能够模拟运行在 ARM 架构的 Mac 上,只不过「罗塞塔」的效率相比原生运行肯定会差一点。

这两套系统都是当年苹果从 PowerPC 转到 X86 时就设计出来的「过度工具」。这次重新迭代启用,两套工具又重新肩负起了「桥梁」的责任,连接两代不同架构硬件。

除此之外,还有很多开发者会在 Mac 上运行其他的开发环境,比如 Linux。针对这一点,苹果也准备了一套「虚拟机」工具来满足这类开发需求。

这一切都还只是一个开端。从 PowerPC 到 X86,苹果从头到尾花了近 8 年,才把新架构的芯片铺到所有新硬件上,完成App开发的切换,最后结束对老产品的支撑。Tim Cook 在发布会最后不忘提醒,今年苹果还会有新的 X86 Mac 产品问世,从英特尔到自研的转变显然也不会一蹴而就。

macOS Big Sur|Apple

Mac 踏上了一场新的旅途。过去 10 年,苹果在 苹果、iPad 上做出了顶尖性能的自研芯片,培育了极为活跃的开发生态,实现了软硬件的双重奇迹。现在苹果想要用这套同样的思路复兴 Mac,实现彻底的统一、连贯。

这一代 macOS 被命名为 Big Sur。那是加州海岸线上的著名景点,站在一号公路上,一边是狭窄陡峭的山峰、悬崖,另一边则是广袤的太平洋。这个名字有着微妙的隐喻,如果能从山峰间的狭隙中钻出来,广阔大海将任其遨游。


责任编辑:宋德胜

头图来源:Apple

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