蘋果高管談M1 芯片開發歷程:軟硬件工程四年前已立項
首批搭載Apple Silicon M1 芯片的MacBook Air、MacBook Pro 已經陸續送達消費者手中。得益於新架構和集成式設計,M1 芯片帶來的性能提升表現十分巨大,在某些基準測試中甚至超過了部分2019 款MacBook Pro 16 機型,一時間引起了“蘋果不講武德”的廣泛討論。
最近,蘋果全球營銷高級副總裁Greg Joswiak、蘋果軟件工程高級副總裁Craig Federighi,以及蘋果芯片研發主管Johny Srouji 就參加了一場媒體交流會,分享了關於蘋果首顆針對Mac 開發的M1 芯片的研發故事。
首批搭載M1芯片的產品包括新MacBook Air、新13英寸MacBook Pro,以及新Mac mini,但有部分16英寸MacBook Pro和iMac的用戶可能對這三款首發機器不太感興趣,他們希望蘋果能夠盡快將M1芯片覆蓋到更高端的Mac產品線。
這個想法也得到了蘋果軟件工程高級副總裁Craig Federighi 的回應:“似乎有些人現在還不會購買我們這三款現有產品,他們希望我們的芯片能出現他們更喜歡的Mac 產品上,這種期待將會到來。但就目前而言,從我看到的所有方面來看,我們正在構建的系統(Apple Silicon)要優於已替換的系統(Inel)。”
蘋果芯片研發主管Johny Srouji 補充說道:“這將需要幾年時間,不是一夜之間的過渡。但在過去,我們已經非常成功地完成了一次重大過渡(從PowerPC 到Intel)。”
自誕生以來,Mac 經歷過幾次重大的架構變革。
首先是上世紀九十年代從摩托羅拉68K 系列架構轉向PowerPC,當時為了讓所有的機器都順利轉向PowerPC,蘋果在軟件適配和兼容方面下了很大功夫,包括讓軟件開發人員重構甚至重寫他們的軟件,並專門設計了一個內置於系統內的68000 模擬器來運行舊架構軟件,最終首款搭載PowerPC 處理器(IBM PowerPC 601)的Power Macintosh 6100 在1994 年3 月順利推出。
之後數十年裡,蘋果依次設計了601,603,G3,G4 和G5 等5 代PowerPC 處理器,這些芯片被運用在87 個不同系列的Mac 產品線當中,而PowerPC 處理器的時鐘頻率也從最初的60MHz 一直提升到2.7GHz。
▲ 被稱為“檯燈”的iMac G4
但此後的時間裡,由於PowerPC 架構優勢不再,加上芯片生產和設計的延遲,Mac 難以和當時採用Intel 處理器的PC 保持足夠的競爭優勢,而且在G5 第一代產品中,PowerPC 芯片的功耗控制不佳,對性能發揮產生了一定的影響。
所以蘋果最終決定在2005 年再次調整Mac 架構,這一次是從PowerPC 轉向Intel X86 架構。得益於新架構,一夜之間,Mac CPU 性能幾乎提高了四倍。半年後首款搭載Intel 處理器(Core 2 Duo)的MacBook Pro 正式亮相,次年一月蘋果推出了包括iMac 和MacBook Pro 在內的第一批Intel Mac 機型。
這一次從Intel X86轉向Apple Silicon ARM64架構除了是因為英特爾在芯片性能和製造工藝方面的優勢已經無法滿足蘋果對Mac的需求,額外的原因還包括採用自研芯片將讓蘋果對Mac擁有更大的控制權,並在未來為進一步打通各端硬件和軟件生態奠定基礎。
事實上,自2010年以來包括A系列在內的蘋果自研芯片在iPhone、iPad、Apple TV和其他硬件設備上大放異彩,不僅運行速度保持穩步提升,而且得益於神經網絡引的改進,機器學習性能也實現了較大飛躍,部分搭載蘋果自研芯片的iPad甚至能夠與“英特爾芯Mac”在性能上相媲美。所以轉至ARM架構後Mac系列的性能升級也成為一大看點。
另外經過了數十年的深耕,iOS App Store上的應用生態已經十分繁榮,轉用ARM架構的M1芯片後,Mac也能更容易地享用這些生態福利,以後用美團、餓了麼app點外賣,玩《王者榮耀》或許會成為macOS應用體驗的新常態。
而這樣的軟硬件結合也是蘋果一直以來最擅長的工作。
蘋果芯片研發主管Johny Srouji在採訪中表示:“我相信蘋果產品是獨一無二的。我們正在根據M1芯片開發完全適應他們的硬件產品和軟件生態。”“當我們在三四年前決定設計M1芯片時,我和Federighi坐在同一個房間裡,確定我們要交付的產品,然後我們攜手並進。而Intel、AMD或任何其他公司都很難做到這一點(指軟件和硬件協同開發)。”
Federighi 則對此表達贊同,並補充說:“對於我們來說,共同定義芯片來構建我們要製造的電腦,然後再大規模地開發芯片是一件很有意義的事情。”“兩個團隊都努力展望未來三年的發展,構思明天的系統是什麼樣的,然後共同打造未來的軟件和硬件。”
這也是為什麼Mac 經歷了多次架構調整,但唯獨這一次讓人更加期待的原因。