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标题: 一文看懂苹果Rosetta2技术原理:这个 “X64直转ARM64”有点本事 [打印本页]

作者: corinest69 时间: 2020-12-28 10:29
标题: 一文看懂苹果Rosetta2技术原理:这个 “X64直转ARM64”有点本事
苹果在上个月推出了搭载 M1 自研芯片的 MacBook Air、Mac mini 以及 13 英寸 MacBook Pro。其中，苹果 M1 芯片与此前 Mac 采用的芯片最大不同是基于 ARM 架构，而不是过去英特尔芯片的 x86 架构。

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　　由于 M1 芯片底层架构和过去不同，由此带来的应用生态兼容性问题是首先需要解决的，为此苹果也开启了为期两年的 Mac 过渡计划。具体来说，苹果借助的是 macOS 11 Big Sur 系统以及其内置的 Universal 2、Rosetta 2 和 Virtualizaion 三种技术来解决问题。

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　　不过话虽如此，可能还是会有小伙伴会比较犹豫，这些措施真的可以解决 M1 芯片 Mac 的软件兼容性问题吗？特别是原来在 x86 架构上的应用，开发者还没有及时做适配，能在 Mac 上很好地运行吗？
　　对于这个问题，其实苹果已经给出了专门的解决方案，就是 Rosetta 2。可是谈到 Rosetta 2，很多小伙伴并不是很了解，它需要怎么用，又是如何让 M1 芯片的 Mac 运行 x86 平台应用的，这里IT之家不妨为大家解释一下。

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　　说到 Rosetta 2 的运行原理，深入到技术层面大家可能很难理解，因此小编主要介绍一些基础的底层逻辑。
　　首先要从 x86 架构和 ARM 架构的不同说起。我们所说的 x86 架构和 ARM 架构，都是指处理芯片的指令集。
　　我们知道，芯片是负责运算的，但是它需要在什么时候做什么运算，芯片不能自己决定，得听系统的指令，描述 CPU 能做什么运算的一系列指令集合，就是指令集。
　　打个比方，我们把智能设备完成一次功能操作比作建造一个房子的项目，这个过程中，CPU 相当于工匠，他负责盖房子，但是要盖成什么样的房子，他不知道，得听项目经理的。
　　项目经理相当于系统，他告诉工匠需要把房子盖成什么样，传达的指令就相当于指令集。

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　　说到指令集，主要有两种：x86 和 ARM。x86 是英特尔编写的，属于复杂指令集（CISC）的代表，而 ARM 是英国 Acorn 有限公司设计的，是精简指令集（RISC）的代表。
　　复杂指令集和精简指令集的差别在哪里？我们还是用上面的例子来说明。
　　项目经理要告诉工匠需要盖什么样的房子，他们怎么传达指令呢？为了更高效地和工匠沟通，他们彼此间通常会约定一些只有他们听得懂 “行话”组成 “指令库”。
　　复杂指令集这边的项目经理，我们叫他 “小复”，他和工匠沟通的 “行话”，包括具体每块砖砌在哪里这样简单直接的指令，也包含 “砌一个围墙”、“搭一个柱子”这样复杂的指令。

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　　而精简指令集这边的项目经理，我们叫他 “小精”，他就不一样了，可能他们这边的工匠比较 “笨”，听不懂复杂的话，所以它的指令都是手把手告诉工匠 “这块砖砌在哪里”。

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　　比如要建造一座别墅，“小复”会指手画脚地对工匠说：“你，在这打个壁橱，在那里做个玻璃门，再在那修一个餐台……”
　　而 “小精”画风完全不同，他是一块砖一块砖地告诉工匠该砌在哪里，怎么砌，最后也能把别墅建好。
　　两种方式各有优缺点：“小复”的建筑团队处理速度快，能力更强，但是组织比较臃肿复杂，很多指令平时很少用到，比如盖十个房子才能用到一次 “砌围墙”这样的指令。
　　而 “小精”的团队更精简高效，容易组织，缺点是处理能力没有 “小复”团队强，但这个可以通过调用更多的工匠来弥补。
　　而现在苹果的问题是，“小复”这个团队原来的 “工匠 “被调走了，转岗过来的是 “小精”手里的 “工匠”，而 “小复”操着一口复杂的 “行话”，新来的工匠听不懂。

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　　怎么办呢？这就得在 “小复”和 “工匠”之间安排一个翻译，让工匠们能听懂 “小复”说的话。
　　这个 “翻译”的角色叫 “小 R”，也就是苹果的 “Rosetta 2”。
　　这个 “小 R”怎么翻译呢？
　　当 “小复”对工匠们说 “在这砌个围墙”时，工匠们不知道他说了些啥。“小 R”就帮工匠们把这句话分析、拆解，然后还是像 “小精”那样手把手告诉工匠每一块砖应该砌在什么地方。

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　　这就是 Rosetta 2 的主要任务。有了它的帮助，以前能在 Intel 芯片 Mac 上面用的 App 在搭载 M1 芯片的 Mac 上面也就都能用了。
　　以IT之家手上搭载 M1 芯片的 13 英寸 MacBook Pro 为例，平时在使用的时候，基本上不会和 Rosetta 2 产生交互。
　　Rosetta 2 是内置在 macOS 11 Big Sur 系统里的，在幕后工作，只有当你第一次下载一款 x86 应用，第一次打开时，才会提示你安装 Rosetta 2。

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　　换句话说，Rosetta 2 的存在完全不会对你过去一直以来使用 Mac 的习惯造成影响，它几乎是无感的，悄悄做着翻译工作。
　　想要知道你使用的 App 到底是原生在 Mac 上运行的，还是经过 Rosetta 2“翻译”之后的，只要在 “应用程序”文件夹中找到这个应用的图标，右键打开菜单栏里的 “显示简介”，如果应用种类后面有一个 “Intel”，说明这个应用就是 x86 版本经过 Rosetta 2 翻译的。

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　　以 x86 平台的IT之家为例，在 M1 芯片的 MacBook Pro 运行非常流畅，看新闻、发评论等各项功能也都正常，体验和在原来 Intel 芯片的 MacBook 上几乎没有差别。
　　像小编工作时用的 x86 版《钉钉》，也可以正常流畅地运行，运行速度一点也不必原来慢。
　　还有 Adobe 的全家桶软件，目前在经过更新后，也可以在 M1 芯片的 Mac 上正常流畅运行。
　　讲到这里，你可能会好奇，毕竟中间隔了 Rosetta 2 这个翻译，x86 应用是如何能做到一边被 “翻译”，一边保持和原来差不多的运行速度的？
　　这主要是因为 Rosetta 2 很聪明，他并不是等到应用开启使用时，才一条指令一条指令地去翻译，而是在应用安装时就会对应用进行翻译，在用户使用应用前就给到一个针对 ARM 平台优化的版本。对于那些无法提前翻译的指令，才会在使用时候进行即时的翻译。

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　　基于这样的机制，Rosetta 2 能够帮助 x86 架构的应用在 M1 芯片的 Mac 上保持流畅快速的响应，从而获得很好的使用体验。
　　当然，Rosetta 2 做翻译的方案毕竟只是权宜之计，不会一直存在，只是在开发者们将自己的应用全面转到 M1 芯片原生状态之前扮演过渡的作用。
　　苹果预计这个过渡期大约是两年。其实目前已经有不少开发者针对 M1 芯片平台适配了 App，少了 “翻译”这个中间层，体验自然会更上一层楼。
　　根据IT之家的了解，目前《有道词典》，《剪映》，《QQ 邮箱》，《WPS》等都有了针对 M1 芯片的原生应用。不久前（12 月 16 日），微软 Microsoft 365 App 也推出了可在 M1 芯片的 Mac 上原生运行版本，这说明微软核心 Office 应用，包括 Office、Word、Excel、PowerPoint 和 OneNote 等都能够在 M1 Mac 上正常使用，无需 “翻译”。

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　　当然，由于 M1 芯片和 iPhone 与 iPad 的 A 系列芯片都是 ARM 架构，因此 iOS 和 iPaOS 上的很多应用也可以在搭载 M1 芯片的 Mac 上运行，并且在最新版的 macOS 上，现为 iPhone 和 iPad 平台的应用还可以通过新的窗口选项在横向和纵向方向之间切换，或者是全屏显示。
　　从这个角度来看，Mac 向 M1 芯片平台的这次大迁移可谓意义重大，一方面，Mac 平台现有的应用资源可以留存，另一方面，还接入了 iPhone、iPad 平台海量丰富的应用，要知道，App Store 是 iPhone 的护城河，它背后是全球最大最稳固的应用生态系统，这将无限丰富 Mac 的应用生态，获得其他 PC 品牌无法比拟的应用资源。
　　更重要的是，当迁移顺利完成，苹果也将完成软硬件生态的统一，由此带来的联动效应更不可想象。总之，我们不妨期待那一天的到来。

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