來源：腦極體
Android、iOS、ARM，Windows、macOS、Intel、x86……
稍微關(guān)注數(shù)碼科技領(lǐng)域的人們，對上面這些名詞肯定不會陌生。眾所周知，ARM 和 x86 這兩大計算架構(gòu)的底層差異，形成了移動端和 PC（個人電腦）端兩大陣營。
在移動端，因為谷歌開源的 Android 和蘋果自研自用的 iOS 這兩種操作系統(tǒng)，又劃分出了安卓和蘋果陣營。在 PC 端，微軟的 Windows 操作系統(tǒng)和 Intel 的 x86 芯片，組成了牢不可破的 Wintel 陣營，掌控著絕大部分的 PC 市場份額，而蘋果 Mac 系列雖然也采用 Intel 的 x86 處理器，卻仍堅持自研的 macOS 系統(tǒng)，占據(jù)了 10% 的 PC 市場，走專業(yè)辦公的高端路線。
這一陣營劃分至少從十年前就開始成型，到現(xiàn)在我們大都已經(jīng)習慣這一格局。買手機和平板，會在安卓或蘋果之間站隊，買電腦會 Wintel 聯(lián)盟和蘋果之間站隊。
這一用戶習慣養(yǎng)成自然非一日之功，其實這些大廠在早期也做過努力掙扎，想用自己具有優(yōu)勢的架構(gòu)和操作系統(tǒng)來一統(tǒng)移動端和 PC 的江湖。
微軟早先就嘗試把 Windows 操作系統(tǒng)嫁接到 ARM 指令集上，推出了五彩斑斕的 Windows Phone，也推出過需要運行在 ARM 架構(gòu)的電腦和平板上的 Windows RT，結(jié)果都是以慘敗收場。而英特爾也嘗試過 x86 架構(gòu)的 Atom 處理器征戰(zhàn)移動芯片領(lǐng)域，同樣最后無疾而終。反過來，高通也嘗試把驍龍芯片用在 PC 上，但最終也沒有掀起波瀾。
而如今，這個 " 移動端用 ARM，PC 端用 x86" 的現(xiàn)世安穩(wěn)的架構(gòu)，終于又起波瀾。這次是蓄謀已久的蘋果，要把高效能低功耗的 ARM 架構(gòu)，真正用到的 PC 產(chǎn)品上了。
就在國人紛紛搶貨的雙 11 凌晨，蘋果舉行了今年的第三場發(fā)布會 "One More Thing"，重磅發(fā)布了首款基于 ARM 架構(gòu)的自研電腦芯片 M1，以及搭載 M1 芯片的三款 PC 產(chǎn)品。這也是有著 36 年歷史的蘋果 Mac 電腦第一次用上了自家研發(fā)的芯片，而且還是采用了和 iPhone、iPad 所采用的 A 系列芯片相同的 ARM 架構(gòu)。
那么，在 Mac 系列上推出 M1 芯片的意義，就不僅僅是要開始和長期合作的 Intel 官宣 " 分手 " 這一層，還等于是要向 x86 統(tǒng)治下的 PC 市場 " 下戰(zhàn)書 " 了。
那么，這次蘋果的 ARM 架構(gòu)芯片想要挑戰(zhàn)現(xiàn)有 PC 格局還有多遠？這是本文重點關(guān)心的問題。
為 Mac 改換門庭，
先來一顆特別能打的 ARM" 芯 "
在介紹這款 M1 芯片之前，我們其實都很關(guān)心一個問題：為什么蘋果要在這個時候推出一款基于 ARM 架構(gòu)的 PC 芯片呢？
我們知道，蘋果體系的封閉性是出了名的，從硬件到軟件，蘋果都選擇了自己研發(fā)自己用，硬生生打造了一個極致封閉但又體驗出眾的 iOS 生態(tài)。但在這個封閉生態(tài)下仍然留了下為數(shù)不多的幾個小缺口，在 Mac 系列電腦上使用的 Intel 處理器就是其中一個，而且到現(xiàn)在足足用了十五年。
從 2005 年開始，蘋果就將自己的 Mac 產(chǎn)品從基于 ARM 的 PowerPC 架構(gòu)轉(zhuǎn)向了 Intel 的 x86 架構(gòu)，采用英特爾的奔騰系列讓 Mac 產(chǎn)品的性能一路飆升，配合著自家的 macOS 系統(tǒng)，一路高歌猛進，占據(jù)了 PC 機的高端市場份額。
現(xiàn)在，Intel 的處理器碰到了當年 PowerPC 架構(gòu)芯片一樣的困境，那就是性能擠牙膏一樣的增長，導致蘋果 Mac 系列一直也只能跟著 Intel 的 14nm+++ 制程的迭代而緩慢推進。Intel 的差勁表現(xiàn)早已讓追求性能極致提升的蘋果心懷不滿，多次表示要用自研芯片取而代之。
與此同時，蘋果在移動終端上的 A 系列芯片已經(jīng)成功推進到了 5nm 制程，無論是多核的性能水平還是 Soc 整合能力，都有了超越當前英特爾的 CPU 內(nèi)核的能力。
時機已到，這時候蘋果也就不講究什么 " 江湖武德 " 了。為了實現(xiàn)全系列硬件生態(tài)的統(tǒng)一閉環(huán)，蘋果就必須把 Mac 上的 Intel 處理器踢出局，最終實現(xiàn)在 iPhone、iPad 和 Mac 系列上全部用上自研的芯片。
那么， M1 芯片是否有這個實力呢？
我們來看下蘋果給出的 M1 的性能介紹。簡單來說，M1 是蘋果第一款基于 ARM 架構(gòu)的 5nm 工藝的電腦芯片，由于采用了目前最先進制程，擁有高達 160 億個晶體管，相比新款 iPhone 所用的 A14 的 118 億個晶體管提升了約 35.6%，同時也高于麒麟 9000 的 153 億個晶體管。M1 還是一款高度集成的 SoC 芯片，將 CPU、GPU、NPU 和各種連接功能及組件統(tǒng)統(tǒng)集合在一起。
在 CPU 上，擁有 4 個高性能大核心和 4 個高效能小核心，可混合運行以協(xié)助處理多線程任務(wù)，跑分上已經(jīng)高于 Intel 的 Core i9 處理器。這得益于蘋果在魔改 ARM 架構(gòu)上的領(lǐng)先能力，大核心性能突出，小核心能耗極低，大小核心的協(xié)同工作使得其能效比比 2012 年時候 Mac 的處理器提升了 3 倍。
在 GPU 上，M1 集成了 8 核心的 GPU，兼顧了性能和能效，相比 A14 的 GPU 核心數(shù)量提升了一倍，無論是剪輯還是播放多個全畫質(zhì) 4K 視頻流等重負載也沒有什么壓力。根據(jù)蘋果公布的數(shù)據(jù)，在同等功耗下，M1 的 GPU 性能是其他最新推出的筆記本芯片的 GPU 性能的兩倍，而在同等性下，M1 的功耗只有其他筆記本電腦芯片的 1/3。
此外，還有等同于 A14 芯片的 16 核 NPU，滿足人工智能算力；同時支持了高達 16GB 的具有高帶寬、低延遲特性的統(tǒng)一 DRAM 內(nèi)存體系架構(gòu)，加快幾個處理器直接的數(shù)據(jù)共享速度。
具體到產(chǎn)品上，搭配了 M1 的新款 Macbook Air 的 CPU 性能是上一代基于英特爾處理的 Macbook Air 的 3.5 倍，GPU 則提升了 5 倍，機器學習性能也提升了 9 倍。蘋果稱其整體性能超過了 98% 的 PC 筆記本。
有了 M1 芯片的加持，蘋果的 MacBook 在輕量化之路上又能繼續(xù)升級了，性能提升的同時，ARM 架構(gòu)的低功耗優(yōu)勢盡顯，續(xù)航時長又大幅提升。這等于說既超越了 x86 架構(gòu)芯片的高性能優(yōu)勢，又保持了 ARM 架構(gòu)的低功耗優(yōu)勢，無怪外界說蘋果 Mac 進入了一個新的紀元。
我們知道，為 PC 更換架構(gòu)，不可能是在一座新地基上新建大樓，而是要在建好的大廈上面換地基，換掉地基還要在不拆掉大樓的前提下讓大樓煥然一新。
現(xiàn)在，蘋果用 ARM 架構(gòu)的 CPU Soc，只是完成 x86 架構(gòu)的硬件替代的第一步步驟。而原有 PC 架構(gòu)上的操作系統(tǒng)和軟件，才是蘋果換掉 ARM 架構(gòu)芯片之后主要面臨的問題。
軟件先行，
蘋果做了軟件系統(tǒng)遷移的準備
為一個操作系統(tǒng)更換硬件架構(gòu)，或者讓新的架構(gòu)匹配舊的軟件系統(tǒng)，兼容性始終是繞不開的一個難題。
當年微軟的敗績還歷歷在目。2012 年，微軟推出了基于 ARM 架構(gòu)的 Windows RT 操作系統(tǒng)，只能預裝在采用 ARM 架構(gòu)處理器的 PC 和平板電腦中，只能跑 32 位的軟件。
但這一努力操之過急又過于超前，當時既沒有好的硬件產(chǎn)品支持，也沒有除微軟自有軟件之外的軟件生態(tài)支持。同時還將 PC 端操作系統(tǒng)移植到平板電腦上。Windows RT 幾經(jīng)掙扎后，最終還是嘗試一個 " 寂寞 "。
蘋果雖然同樣面臨軟硬件協(xié)同的這一挑戰(zhàn)，但在處理這一問題上卻早有準備。
我們說過，蘋果這個科技圈的 " 異類 " 把軟硬件生態(tài)都牢牢掌握在自己手中，在謀劃著這次架構(gòu)轉(zhuǎn)型之前，就已經(jīng)把系統(tǒng)和軟件的遷移的準備工作做好了。
這一次，蘋果為 macOS 配備了最新的 Big Sur 系統(tǒng)。Big Sur 系統(tǒng)不僅可以流暢運行在 ARM 架構(gòu)的展示機上面，就連 Photoshop、Lightroom、Final Cut Pro、Office、Maya 這些偏向生產(chǎn)力的專業(yè)領(lǐng)域軟件都已經(jīng)能夠完美適配運行。Big Sur 的基礎(chǔ)架構(gòu)也經(jīng)過優(yōu)化，以解鎖 M1 芯片的實力，包括用于圖形處理任務(wù)的 Metal 和用于機器學習的 Core ML 等開發(fā)者技術(shù)。
而為了讓開發(fā)者能將原來運行在 X86 架構(gòu)芯片之上的 Mac 應(yīng)用，更輕松地適配蘋果自研的 M1 處理器，蘋果還提供了一系列的工具。比如，可幫助開發(fā)者構(gòu)建同時能在 x86 和 Arm 架構(gòu)芯片上運行的應(yīng)用的 Universal 2，可以自動將為英特爾處理器編寫的指令轉(zhuǎn)譯蘋果 Arm 芯片可以理解的指令，使得蘋果 Arm 芯片直接能運行原 x86 平臺應(yīng)用程序 Rosetta 2。
通過這些套件，開發(fā)者可以在短時間內(nèi)將目前 x86 架構(gòu)軟件遷移到 ARM 架構(gòu)的 macOS 上面。解決了 macOS 開發(fā)者的后顧之憂，又能讓 iOS、iPadOS 上面的開發(fā)者輕松將軟件遷移到 macOS 上，蘋果的統(tǒng)一軟件生態(tài)將最終實現(xiàn)。
這一變革帶來的體驗幾乎是革命性的。要知道原本移動場景下的應(yīng)用和 PC 場景下的應(yīng)用是始終割裂的，比如，我們使用的微信，總是要區(qū)分出 Android、iOS、windows 和 Mac 版，每一個應(yīng)用都要配置至少 3 個版本，這樣不僅讓移動端和電腦端的使用場景隔成體系，嚴重影響使用體驗，也徒增了各大應(yīng)用平臺的開發(fā)工作量。
而現(xiàn)在，隨著在 iPhone、iPad、Mac 等產(chǎn)品上都采用了相同的 Arm 架構(gòu)的芯片，蘋果軟件應(yīng)用生態(tài)將徹底打通，在 Mac 上也可以直接運行 iPhone 和 iPad 的軟件，Mac 上的軟件也可以在 iPhone 和 iPad 上運行。未來，PC 端和移動端的邊界將變得更為模糊，最終直至統(tǒng)一，用戶的體驗將更為一致。一旦蘋果實現(xiàn)全平臺的統(tǒng)一操作系統(tǒng)之后，蘋果的用戶粘性將更高，而那些使用了 iPhone 的用戶在需要一臺辦公設(shè)備之后將更愿意選擇一臺能無縫互聯(lián)互通的 MacBook。
不過從最近反饋的情況來看，macOS Big Sur 的首次開放更新，仍然遇到了一些兼容性問題，比如對于一些開發(fā)者工具，大多還在開發(fā)中，早先的 MacBook 版本在升級這一系統(tǒng)時遇到崩潰和無法使用等問題。而這些問題都是 Mac 要在此后的系統(tǒng)更新中著手解決的問題。
不管怎樣，Mac 芯片的架構(gòu)變革和軟件系統(tǒng)的兼容升級，給蘋果帶來又一輪增長的可能，也對以 x86 架構(gòu)處理器為主導的 PC 市場帶來諸多挑戰(zhàn)。
除了挑戰(zhàn)現(xiàn)有 PC 格局，
蘋果 M1 的影響還有哪些？
我們先來說下蘋果 M1 芯片以及新款 Mac 的推出，對于現(xiàn)有 PC 市場格局帶來哪些挑戰(zhàn)？
據(jù)我們推斷，搭載自研 M1 芯片的 Mac 產(chǎn)品，隨著其產(chǎn)品迭代和軟件系統(tǒng)的完善，自然會獲得更大的 PC 電腦的市場份額。
但客觀來說，x86 為主導的 PC 仍然將長期占據(jù)主要市場。一方面，現(xiàn)在 x86 的優(yōu)勢仍然非常牢固，Intel 的 x86 芯片在高性能計算機或者運行 PC 端大型游戲中仍然有非常強的性能優(yōu)勢，而 Intel 一旦突破了 14nm 制程工藝的瓶頸之后，可能會擺脫 " 擠牙膏 " 的尷尬境遇，還會迎來新一輪的增長。另一方面，x86 架構(gòu)所構(gòu)建的 PC 端的豐富軟件生態(tài)，不是 macOS 生態(tài)短時間內(nèi)能夠超越的。
不過，蘋果 M1 芯片的推出，對于 ARM 架構(gòu)本身有著更大的激勵和示范影響。
第一個影響是，蘋果所要構(gòu)建的基于 ARM 架構(gòu)的統(tǒng)一軟硬件生態(tài)，對于蘋果生態(tài)內(nèi)的開發(fā)者，具有很強的虹吸效應(yīng)。不僅是基于原有 x86 架構(gòu)的 macOS 的軟件要快速進化到新的架構(gòu)版本，而且移動終端當中的軟件應(yīng)用也會主動去尋求在 Mac 上兼容的版本。這將使得蘋果帶來多場景下的設(shè)備融合和體驗的一致性，也許未來 iPad 真正成為兼容移動便利性和專業(yè)生產(chǎn)工具的最佳形態(tài)。
第二個影響是，蘋果如果在 Mac 上的架構(gòu)革命的成功，將帶給安卓陣營的芯片廠商和 PC 操作系統(tǒng)霸主的微軟以巨大的刺激和激勵。比如，高通曾經(jīng)嘗試和微軟一起開發(fā)的基于驍龍?zhí)幚砥鞯?PC 筆記本電腦，可能會重新啟動；微軟也有可能再次動了采用 ARM 架構(gòu)芯片開發(fā) windows 系統(tǒng)的心思。而這也更加印證了華為的 HarmonyOS 鴻蒙系統(tǒng)，未來在手機、PC 以及更多設(shè)備上得到應(yīng)用的可行性。
第三個也是更深一層的影響是，蘋果的選擇，也證明了在面向萬物互聯(lián)、呼喚全新融合交互 IoT 時代，相比較于 x86 架構(gòu)，ARM 可能才是更好的選擇。
萬物互聯(lián)場景下，對于大量設(shè)備之間除了快速通信的要求之外，必然要求向高數(shù)據(jù)并發(fā)、智能計算和低功耗方向進化。而 ARM 由于其基于簡單指令集的特點，不僅設(shè)計更簡單、迭代效率更高、還具有高效能低功耗的特點，特別適用于未來人們數(shù)字生活的需要。
而 x86 架構(gòu)基于復雜指令集，芯片設(shè)計復雜，功耗相對較高，開發(fā)困難，技術(shù)路線相對緩慢，越來越展現(xiàn)出應(yīng)用前景的專業(yè)性和局限性。PC 作為與萬物交互同樣重要的操作界面，從笨重的 x86 架構(gòu)走向更廣泛融合的 ARM 架構(gòu)，就成為一種必然。
不過，x86 架構(gòu)和 ARM 架構(gòu)在 PC 上的角力，未來還將持續(xù)很長一段時間，即使這次 Intel 倒下的話，AMD 也可以頂上。而 ARM 這邊，現(xiàn)在只是蘋果的一場獨角戲。
