苹果高管谈 M1 芯片开发历程:软硬件工程四年前已立项

2020-12-22 17:59:00
技术管理员
原创
1238
首批搭载 Apple Silicon M1 芯片的 MacBook Air、MacBook Pro 已经陆续送达消费者手中。得益于新架构和集成式设计,M1 芯片带来的性能提升表现十分巨大,在某些基准测试中甚至超过了部分 2019 款 MacBook Pro 16 机型,一时间引起了“苹果不讲武德”的广泛讨论。

最近,苹果全球营销高级副总裁 Greg Joswiak、苹果软件工程高级副总裁 Craig Federighi,以及苹果芯片研发主管 Johny Srouji 就参加了一场媒体交流会,分享了关于苹果首颗针对 Mac 开发的 M1 芯片的研发故事。

首批搭载 M1 芯片的产品包括新  MacBook Air、新 13 英寸 MacBook Pro,以及新 Mac mini,但有部分 16 英寸 MacBook Pro 和  iMac 的用户可能对这三款首发机器不太感兴趣,他们希望苹果能够尽快将 M1 芯片覆盖到更高端的 Mac 产品线。

这个想法也得到了苹果软件工程高级副总裁 Craig Federighi 的回应:“似乎有些人现在还不会购买我们这三款现有产品,他们希望我们的芯片能出现他们更喜欢的 Mac 产品上,这种期待将会到来。但就目前而言,从我看到的所有方面来看,我们正在构建的系统(Apple Silicon)要优于已替换的系统(Inel)。”

苹果芯片研发主管 Johny Srouji 补充说道:“这将需要几年时间,不是一夜之间的过渡。但在过去,我们已经非常成功地完成了一次重大过渡(从 PowerPC 到 Intel)。”

自诞生以来,Mac 经历过几次重大的架构变革。

首先是上世纪九十年代从摩托罗拉 68K 系列架构转向 PowerPC,当时为了让所有的机器都顺利转向 PowerPC,苹果在软件适配和兼容方面下了很大功夫,包括让软件开发人员重构甚至重写他们的软件,并专门设计了一个内置于系统内的 68000 模拟器来运行旧架构软件,最终首款搭载 PowerPC 处理器(IBM PowerPC 601)的 Power Macintosh 6100 在 1994 年 3 月顺利推出。

之后数十年里,苹果依次设计了 601,603,G3,G4 和 G5 等 5 代 PowerPC 处理器,这些芯片被运用在 87 个不同系列的 Mac 产品线当中,而 PowerPC 处理器的时钟频率也从最初的 60MHz 一直提升到 2.7GHz。

▲ 被称为“台灯”的 iMac G4

但此后的时间里,由于 PowerPC 架构优势不再,加上芯片生产和设计的延迟,Mac 难以和当时采用 Intel 处理器的 PC 保持足够的竞争优势,而且在 G5 第一代产品中,PowerPC 芯片的功耗控制不佳,对性能发挥产生了一定的影响。

所以苹果最终决定在 2005 年再次调整 Mac 架构,这一次是从 PowerPC 转向 Intel X86 架构。得益于新架构,一夜之间,Mac CPU 性能几乎提高了四倍。半年后首款搭载 Intel 处理器(Core 2 Duo)的 MacBook Pro 正式亮相,次年一月苹果推出了包括 iMac 和 MacBook Pro 在内的第一批 Intel Mac 机型。

这一次从 Intel X86 转向 Apple Silicon ARM64 架构除了是因为 英特尔在芯片性能和制造工艺方面的优势已经无法满足苹果对 Mac 的需求,额外的原因还包括采用自研芯片将让苹果对 Mac 拥有更大的控制权,并在未来为进一步打通各端硬件和软件生态奠定基础。

事实上,自 2010 年以来包括 A 系列在内的苹果自研芯片在  iPhoneiPad、Apple TV 和其他硬件设备上大放异彩,不仅运行速度保持稳步提升,而且得益于神经网络引的改进,机器学习性能也实现了较大飞跃,部分搭载苹果自研芯片的 iPad 甚至能够与“英特尔芯 Mac”在性能上相媲美。所以转至 ARM 架构后 Mac 系列的性能升级也成为一大看点。

image

另外经过了数十年的深耕,iOS App Store 上的应用生态已经十分繁荣,转用 ARM 架构的 M1 芯片后,Mac 也能更容易地享用这些生态福利,以后用美团、饿了么 app 点外卖,玩《王者 荣耀》或许会成为 macOS 应用体验的新常态。

而这样的软硬件结合也是苹果一直以来最擅长的工作。

苹果芯片研发主管 Johny Srouji 在采访中表示:“我相信苹果产品是独一无二的。我们正在根据 M1 芯片开发完全适应他们的硬件产品和软件生态。”“当我们在三四年前决定设计 M1 芯片时,我和 Federighi 坐在同一个房间里,确定我们要交付的产品,然后我们携手并进。而 Intel、 AMD 或任何其他公司都很难做到这一点(指软件和硬件协同开发)。”

Federighi 则对此表达赞同,并补充说:“对于我们来说,共同定义芯片来构建我们要制造的电脑,然后再大规模地开发芯片是一件很有意义的事情。”“两个团队都努力展望未来三年的发展,构思明天的系统是什么样的,然后共同打造未来的软件和硬件。”

这也是为什么 Mac 经历了多次架构调整,但唯独这一次让人更加期待的原因。



发表评论
评论通过审核后显示。