WWDC 2020:苹果将MacOS自x86转移到Arm 为的是掌握硬体自主权_百度知 ...

WWDC 2020:苹果将MacOS自x86转移到Arm 为的是掌握硬体自主权_百度知 ...

虽然数年前即传出苹果将全面在 iOS 与 MacOS 使用基于 Arm 的自主架构 CPU ，不过至今仍未实现，但根据近期传闻与爆料，苹果应该有望在 2020 年的 WWDC 正式宣布推出基于 Arm 架构的 MacOS 计画，面对自 2006 年宣布从 PowerPC 转向 Intel x86 架构也差不多 15 年，若此次真的成真，那也是一个时代的结束与新开始。
只要技术达标就不愿受制于人的苹果

  ▲ iPad Pro 不断强调性能不逊于文书笔电，但毕竟 iOS 与 MacOS 本质不同，仍难以相互取代
  对于苹果而言，为什么要自 Intel 转向自主开发处理器，笔者认为最根本的原因就是掌握更高的硬体架构自主权，这也是苹果近年不断在做的行为：在技术成熟前先找来业界具相当技术的伙伴合作，进而培育一批相关工程师，技术成熟后再宣布硬体自主化以及与原本伙伴断绝关系，从结果来说，苹果最后做凳档与 Intel 解除合作似乎不太意外。
  从推出 iPad Pro 之际，就不难看出苹果已有脱离 Intel 的企图，当初强调 iPad Pro 的性能已不逊于轻薄文书笔电，与透过键盘搭配营造类似 PC 的使用体验，俨然就是二合一笔记型电脑的设计概念，然而纵使近年 iPadOS 的推出，使 iPad 有更接近 PC 的使用体验，但行动至上的 iOS 究竟本质与工作用的 MacOS 不同，纯乱 iPad Pro也无法完全取代 MacBook Air 。
  即便 iPad Pro 处理器性能不逊于 x86 省电笔电，又为何迟至今日才有推出基于 Arm 架构 MacOS 设备的规划？这又回归到系统最佳化的根本；从苹果 2006 年的架构大移转，当时也造成包括新旧软体相容、系统稳定不佳的情况，当时引发不少消费者抱怨，而面对今日苹果 MacOS 设备的使用者比例比起当年更高，实在是无法冒风险在系统还未调整完前转移。
   
旨在规划心目中更性能平衡的异构处理器

  ▲虽然 Intel 今年即将推出的 Tiger Lake 整体性能将大幅提升，不过苹果恐对性能平衡与 Intel 有不同的看法
  但对苹果而言，从 x86 转移到自主架构，最大的优点就是因应软体与使用需求，更弹性的调度硬体设计，借此达到更为平衡、更具能源效率的硬体规划；例如苹果当初强调 iPad Pro 的处理器特性时，把焦点聚集在搭配比起 x86 处理器更强的整合 GPU ，借由异构运算的方式达到更出色的效能表现。
  虽然 Intel 在今年即将发表的 Tiger Lake 平台，可能会为 Intel x86 处理器在 CPU 与 GPU 的发展更适合现代化工作负载，不过毕竟 Intel 的产品等级划分仍依照 Intel 的产品规划，纵使苹果可针对如时脉设定以现行产品线进行客制要求，却也不可能让 Intel 为苹果提供完全客制化的硬体设计，这样的情况也会是使苹果使用自主设计硬体的关键。
Arm 提供的技术资源渐能满足苹果需要

  ▲ DynamIQ 能够打造更具效率的 CPU 丛集
  回到技术本身，从 CPU 的特性来看硬体的演化， Arm 提供的技术与指令集也是至今才较适合苹果的核心价购转移规划，笔者认为现在有两个关键点，首先是最基本的 x86 指令相容模式，其次则是多粗蚂核心架构设计，一者确保遇到特殊状况的旧软体的执行性，一者则是能够维持节能与高效能的 CPU 表现。
  先提到 x86 相容模式的部分，在数年前， ARMv8-A 指令集仍未加入 x86 相容模式的支援，约莫在 2017 年微软宣布 Windows 10 on Arm 之际，外界才知晓 Arm 已在 ARMv8-A 的强化版本加入对 x86 指令集的相容，业界也传闻其实这是由于苹果的要求。虽然可预期苹果会陆续要求开发者转移到 Arm 架构，也会提供转换工具，但也不是所有厂商都有办法验第一时间完成以及进行最佳化，故对于旧软体的相容还是有其必要性的。
  其次是 Arm 的多核心支援方式，目前 Arm 所推出的 DynamIQ 技术，可容许不同时脉的大小核配置在一个最多 4 大核搭配 4 小核的 Cluster ，例如高通自 Snapdragon 855 就开始采用的 Prime Core 即是以 1 个超大核搭配 3 个大核与 3 小核的设计；然而苹果在其 A 系列处理器的做法相当不同，苹果据称是采用两个对称的独立 Cluster 组合，再使两组 Cluster 可因应效能需求启闭，笔者推估，苹果很可能会借由更多组 Cluster 的方式扩充高效能运算所需的 CPU 算力。
高效能产品可能还是维持搭配独立 GPU

  ▲牵涉高效能运算的 MacBook Pro 系列可能短期还是维持 x86 ，或保有搭配独立 GPU 设计
  而后回到 GPU 的部分，笔者认为苹果在短时间内还是会使用自主规划的 GPU ，但若规话更高效能的产品线，笔者预估初期很可能还是会与 AMD 甚至 NVIDIA 合作，毕竟目前专业绘图领域，仍有大量针对独立 GPU 的最佳化技术，在平台转移初期，顾及到成本与风险，笔者认为苹果不会贸然推出过于复杂的整合式 GPU 设计。
  然而从软硬整合的角度，笔者认为基于 Arm 架构的新 MacOS 设备应该会有相当好的能源效率表现，毕竟自硬体架构、多核心整合技术、异构运算的效率等等，皆由苹果自软到硬一手包办，应该有望能够以更小的电池容量达到与现行 MacBook Air 类似的续航力，或是以相同的电池获得更长的续航力。
  但笔者个人推测，初期苹果仅会在较入门层级的轻度 MacOS 设备导入 Arm 架构处理器，例如 MacBook 、 MacBook Air 与 Mac mini 等产品，因为这些产品的使用族群为轻度到中度的文书上网，高阶的 Pro 产品线仍会考虑软体生态与延续性，暂时维持与 Intel 继续合作，若以当初 PowerPC 转移到 x86 ，笔者认为 Pro 产品 2 到 3 年内都还会维持现况。
虽然苹果可能做好准备，不过 Arm 与 x86 架构可能还是会维持 2-3 年的并存期

  ▲苹果初期可能会先从 MacBook 、 MacBook Air 与 Mac Mini 等轻度产品进行架构移转
  在系统转移的初期，笔者认为相较 2006 年自 PowePC 转移到 x86 应该会成熟很多，初期的风险与稳定性不敢说没有，但至少不会像当年那么多问题，毕竟苹果测试 Arm 价格执行 MacOS 的传闻已经有好几年的时间，应该可推测这项大转移计划应该是在已有相当把握的情况之下才决定宣布。
  同时相较微软的 Windows 10 on Arm 计画，笔者认为苹果的系统最佳化会做得更好，因为苹果是主导软硬体设计，但微软仅是从系统提供者的角度切入，在 Windows 10 的市场仍为 x86 占据的情况之下，微软在 Arm 开发资源的比重仍远不及 x86 (例如迟迟未公布的 x86 64 位元相容模式)，可是当苹果已经计画进行架构移转，那 Arm 架构就是苹果的唯一未来式，也会把多数的系统架构开发资源集中到对 Arm 架构的支援性。
  不过也由于转移到 Arm 架构，可能会有一群使用者因此消失，就是在 MacOS 设备安装 Windows 系统的族群，毕竟虽然微软有 Windows 10 on Arm 的系统平台，但却是不提供消费者安装版本，笔者也不认为初期的 Arm CPU 能够在连系统本身都是以 x86 相容模式执行的情况提供良好的体验，对这一类的使用者，此次的 Arm 架构转移计划恐怕是悲大于喜。