رقائق Apple M1: الكأس المقدسة لرؤية Apple

تفاحة. أنت تعرف أن شركة ما "صنعتها" وهي عملاقة عندما يصبح الاسم فعلًا (مثل Google) أو عندما يصبح اسم الشركة أكثر شيوعًا من الشيء الذي سميت باسمه ، حتى لو تم تصميمه بعد بضعة آلاف من السنين السابق. هذه شركة آبل.

عندما تصل القيمة السوقية إلى 2 تريليون دولار ، فإن الناتج المحلي الإجمالي لعدد قليل من البلدان هو أكبر من القيمة السوقية للشركة. إذا كانت شركة Apple دولة ، فستكون من بين العشرة الأوائل إذا تم اعتبار قيمتها السوقية على أنها ناتجها المحلي الإجمالي. من الصعب تصور الأرقام الهائلة وتقييم Apple هو المثل الأعلى لذلك.

الأرقام والتقييم والقيمة النقدية ليست سمة قائمة بذاتها أبدًا. في كثير من الأحيان ، تكون مدعومة بمجموعة قوية من الأشياء التي يوفرها صانع المال للعالم ، مما يجعل البشرية سباقًا إلى الأمام نحو حياة أفضل. وأبل ، بالنظر إلى المدة التي قضاها في القمة ، ليست استثناءً من ذلك.

رؤية أبل

من غير المنطقي أن تتحدث الأفعال بصوت أعلى من الكلمات. دعنا نقيّم منتجات Apple الرئيسية التي أحدثت ثورة في عالم الحوسبة ، منتج واحد في كل مرة:

1. iMac (1998): بمظهره الجديد على شكل بيضة ، جعل أجهزة الكمبيوتر الشخصية "شخصية".
2. iPod (2001): في عالم كانت فيه الكاسيتات والأقراص المدمجة هي الطريقة الوحيدة التي يمكنك من خلالها الاستماع إلى الموسيقى (باستثناء مشغلات MP3 الصغيرة في ذلك الوقت) ، جاء جهاز iPod بوعد بحمل "1000 أغنية في جيبك".
3. iPhone (2007): يمكن القول إنه المنتج الأكثر ثورية في تاريخ التكنولوجيا ، حيث قام iPhone بدمج "الهاتف وجهاز الاتصالات ومتصفح الإنترنت" في جهاز واحد يمكنك حمله في جيبك ؛ يقود الموجة التكنولوجية الجديدة للهواتف الذكية وحوسبة الجيب.
4. MacBook Air (2008): كان هذا رمزًا للمغلف الأصفر الذي أخرج منه ستيف جوبز جهاز كمبيوتر محمولًا كاملاً ، واحدًا يمكنك حمله في الوقت الفعلي عندما كانت الصناديق المعدنية الكبيرة تسمى أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

لا يتطلب الأمر الكثير لمعرفة النمط هنا ، لتمييز نجم الشمال الحقيقي الذي تحافظ عليه Apple في الرؤية أثناء تصميم التكنولوجيا.

إنه لتقليل أثر "أجهزة الكمبيوتر" وجعلها أكثر شخصية ، ويسهل الوصول إليها. يمكن أن تكون أجهزة الكمبيوتر أي شيء. من آلة تغطي غرفة كاملة ، غرفة على مكتبك ، إلى آلة في جيبك أو على معصمك.

هذه هي الطريقة التي حققوا بها كونهم عملاقًا كميًا. لقد أتقنوا براعتهم النوعية. سنة بعد سنة ، منتج بعد منتج.

مجموعة تعليمات CISC وتصميم x86

تعمل أجهزة الكمبيوتر في مجموعات التعليمات (فكر في الأمر على أنه رمز منخفض المستوى) ، والذي تقوم وحدة المعالجة المركزية بتنفيذه في دورات. CISC ، وهو اختصار لـ Complex Instruction Set Computer ، هو منهجية تصميم وحدة المعالجة المركزية التي تهدف إلى الجمع بين العديد من العمليات منخفضة المستوى مثل العمليات الحسابية والتحميل من الذاكرة والتخزين في الذاكرة ؛ كل ذلك في تعليمات واحدة يمكن لوحدة المعالجة المركزية تنفيذها في دورة واحدة. x86 هي مجموعة تعليمات وحدة المعالجة المركزية المتوافقة مع معالجات Intel التي تتبع تصميم وحدة المعالجة المركزية.

هذا هو التصميم الذي يحظى بشعبية كبيرة في عالم الكمبيوتر المحمول وسطح المكتب منذ عقود وما زال قويًا في الوقت الحالي ، لدرجة أن Intel كانت تحتكر بشدة صناعة الكمبيوتر المحمول وسطح المكتب ، حيث توفر الرقائق لجميع الشركات المصنعة تقريبًا.

ولكن كما هو الحال في التاريخ ، فإن التغيير هو الثابت الوحيد وهذا الإعداد ، سواء من وجهة نظر تكنولوجية أو وجهة نظر تجارية ، يجب أن يتغير.

تصميم RISC وظهور رقائق ARM

كان CISC تصميمًا ثوريًا للغاية ، لكنه يؤكد على الكفاءة في التعليمات لكل برنامج. من ناحية أخرى ، أكدت RISC (التي تعني كمبيوتر مجموعة التعليمات المخفضة) على الكفاءة في الدورات لكل تعليمة. من منظور الشخص العادي ، حقق CISC حسابًا أسرع عن طريق إضافة المزيد من الترانزستورات في أجهزة وحدة المعالجة المركزية (التي تحتاج إلى طاقة أعلى للتشغيل) وحقق RISC ذلك استنادًا إلى برنامج فعال. (مثل المجمعين أو الكود) هذا يتطلب بالتأكيد عددًا أقل من الترانزستورات في الأجهزة التي تستخدم طاقة أقل للتشغيل منها.

هذا هو المكان الذي ظهر فيه تصميم ARM للرقائق. ARM (اختصار لآلة Acorn RISC أو سميت لاحقًا باسم Advanced RISC Machines) رقاقات مصممة وفقًا لتصميم RISC. كانت موجودة عندما تم قبول تصميم CISC ورقائق Intel x86 كقاعدة ؛ لكن لا يمكن أن يكونوا بديلاً لهم. لم تحظ رقائق ARM بفرصة مقابل رقائق x86 ، رغم أنها كانت واعدة. لاحظ أحد مهندسي المشروع الذين يعملون على تصميمات ARM ذات يوم أن الشرائح كانت تعمل دون توصيل مصدر الطاقة الخاص بها. كان يتم تشغيله بالفعل عن طريق التسرب من قضبان الطاقة المؤدية إلى شريحة الإدخال / الإخراج. وهذا يوضح مقدار الطاقة الأقل التي تحتاجها هذه الرقائق للتشغيل.

مع تقديم ARM لمثل هذه المزايا ، من الطبيعي لشركة Intel ، أكبر لاعب منفرد في رقائق الكمبيوتر المحمول وسطح المكتب ، أن تقفز على عربة وتستخدم تصميم ARM لصنع رقائقها الخاصة. لكن إنتل لم تفعل ذلك. إذا فعلوا ذلك ، فسيتعين عليهم منح جزء كبير من الإتاوات إلى ARM ، والتي لم يكونوا مستعدين للتخلي عنها. ومن ثم ، فقد استثمروا في الهندسة المعمارية الدقيقة منخفضة الطاقة الخاصة بهم ؛ رقائق الذرة. ومع ذلك ، بالنظر إلى حقيقة أن التشكيلة الأساسية الخاصة بهم كانت تعمل بشكل جيد ، لم يرغبوا في إعطاء الأولوية لتشكيلة Atom على التشكيلة الأساسية الخاصة بهم ، والتي كانت بقرة المال الخاصة بهم والمجازفة بقتله. لذا أصبحت رقائق Atom شيئًا من الماضي ببطء (والذي كان من الممكن أن يمهد الطريق للمستقبل) ، مع مضاعفة Intel على تشكيلة Core الخاصة بهم. (أي التركيز على ما يصلح في الوقت الحاضر)

ARM في أبل

بالنظر إلى الاستخدام المنخفض للطاقة لرقائق ARM ، فإن هذا يتناسب تمامًا مع نجم الشمال لشركة Apple: لتقليل أثر الحوسبة. إذا كانت الشريحة تستخدم طاقة أقل ، فإنها تحتاج إلى بطارية أقل للتنفد ويمكن أن تكون "في الجيب". اشترت Apple PA Semi واستثمرت بكثافة في المزيد من الأبحاث التي أدت إلى إنتاج وحدات معالجة مركزية أسرع ، عامًا بعد عام في تصميم ARM. بدأت Apple باستخدام السيليكون الخاص بها على جميع أجهزة الحوسبة منخفضة الطاقة مثل iPhone و iPod و iPads و Apple Watch. لقد فعلوا ذلك من خلال تنفيذ تصميمات SoC ، والتي تعني System on Chip. تجمع SoC (استنادًا إلى بنية ARM) بين جميع المكونات الرئيسية المختلفة لجهاز الكمبيوتر مثل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، والإدخال / الإخراج ، والشبكة اللاسلكية في شريحة واحدة ، مما يقلل من الاختناقات وتبادل المعلومات المكلف من خلال الاتصالات بين هذه المكونات ، لو لم تكن في شريحة واحدة . لكنها لم تكن بديلاً لشريحة x86 لسطح المكتب من حيث الأداء وكان هذا التحدي الأكبر بالنسبة لهم.

ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، استمرت Apple في إتقان السيليكون القائم على ARM الخاص بها وكما يوضح الرسم البياني أدناه ، فإن شريحة A13 Bionic التي تم استخدامها في تشكيلة iPhone 11 كانت في الواقع نقطة التحول ، مما يجعلها أقوى من أقوى Intel وحدة المعالجة المركزية لسطح المكتب.

هذا هو المكان الذي ظهر فيه عنق الزجاجة لرقائق إنتل بدلاً من أن يكون مجرد إسقاطات.

رقاقة M1 وظهور أجهزة كمبيوتر ARM القوية

بدأت Apple Silicon ، التي كانت قائمة على معمارية ARM ونفادها من بطارية صغيرة ، في توفير حساب أقوى من الشريحة التي تحتاج إلى مصدر طاقة عالي القوة وأنظمة أخرى مثل المراوح أو التبريد السائل لتبريدها.

أتاح هذا التقدم غير المسبوق الطريق لشركة Apple لصنع أجهزة كمبيوتر محمولة مع شرائح Apple ARM الخاصة بها في سوق رقائق تعتمد على x86 ؛ وفي نوفمبر 2020 ، أصدرت شركة Apple تشكيلة أجهزة الكمبيوتر المحمول الخاصة بها مع شرائح ARM الخاصة بها ، والتي أطلقوا عليها اسم Apple M1 Chip.

ومع ذلك ، نظرًا لأن ARM هي بنية مختلفة تمامًا عن بنية x86 ، فلن يتم تشغيل البرنامج المشفر لأجهزة x86 للأجهزة القائمة على ARM. فهل هذا يعني أن شركة آبل ابتكرت جهاز كمبيوتر محمول لا يمكنه تشغيل أي شيء موجود في السوق؟ ليس تماما. هذا هو المكان الذي تلعب فيه شركة Rosetta من Apple ، بيئة الترجمة الخاصة بهم. يعمل كوسيط بين البرامج المشفرة x86 ورقائق M1 القائمة على ARM.

أقل ما يقال عن الآثار المترتبة على هذا في العالم الحقيقي مذهلة. نظرًا لأن شريحة M1 هي في الأساس شركة نفط الجنوب ، فإن معظم المكونات الرئيسية مثل وحدة معالجة الرسومات والمحرك العصبي وحتى ذاكرة الوصول العشوائي مدمجة في الشريحة ، مما يقلل من استهلاك الطاقة ويزيد من الأداء معها. منذ زمن سحيق ، لا يمكن للشركات تحسين إحداها إلا من خلال تخريب الأخرى. زيادة الأداء تعني زيادة استهلاك الطاقة وتقليل عمر البطارية ؛ بينما تعني زيادة عمر البطارية أداءً أقل. كسر M1 تلك الحلقة من خلال كونه متقدمًا جدًا على المنافسة.

أوضح Lewis Hilsenteger من Unbox Therapy ، وهي قناة تكنولوجية كندية شهيرة على YouTube ، كيف يمكنه تصدير مقطع فيديو محرّر من MacBook Air الجديد المدعوم بشريحة M1 في نصف الوقت الذي يستغرقه جهاز MacBook Pro كامل المواصفات والمعتمد على Intel ، و لا يحتوي الهواء حتى على مراوح لتبريد الشريحة! بالنظر إلى أن هذا الاختبار تم إجراؤه على برنامج تم تصنيعه لأجهزة x86 وليس M1 المستند إلى ARM (شكرًا لك ، Rosetta) ، فإن هذا يعتبر جنونًا مطلقًا من حيث أداء كل من شريحة M1 و Rosetta كمحرك ترجمة. يمكننا فقط أن نتخيل ما سيكون عليه الأداء ومكاسب البطارية عندما نرى برنامجًا تم ترميزه لرقائق M1 القائمة على ARM.

الآن هذا يجلب أيضًا التحدي الصغير الذي ستواجهه Apple أثناء اعتماد رقائق M1 للمضي قدمًا. وهذا هو: جعل المطورين يطورون نسخة مخصصة من برامجهم خصيصًا لـ ARM القائم على M1. بالنظر إلى عملاق Apple ، عدد مستخدمي أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة من Apple والأداء الهائل لرقائق M1 ، لا ينبغي أن يمر وقت طويل قبل أن يقفز المطورون في عربة التسوق ، لا سيما بالنظر إلى حقيقة أنها قادمة من شركة مشهورة بقيادتها الثورات التكنولوجية باستمرار. تدعي شركة Apple أن الفترة الانتقالية ستكون 2 سنة. حتى ذلك الحين ، ستكون Rosetta الوسيط بين برنامج x86 و M1 القائم على ARM والنظر إلى أدائها ، أنا متأكد من أن لا أحد سيشتكي.

إن القول بأن رقائق M1 ستكون بمثابة انفجار لجميع مصنعي أجهزة الكمبيوتر المحمول وأن Intel كشركة تقلل من أمر لا مفر منه. مع وجود الجهازين التقنيين الرئيسيين اللذان يحملهما الجميع في الوقت الحالي (أي أجهزة الكمبيوتر المحمولة / أجهزة الكمبيوتر المكتبية والهواتف الذكية) التي تعمل على نفس بنية وحدة المعالجة المركزية (ARM) ، سيكون التوافق المتقاطع للتطبيقات حقيقة واقعة وهو واحد مع MacOS Big Sur حيث يتم تشغيل التطبيقات يمكن أيضًا تشغيل أجهزة iPad و iPhone على أجهزة MacBooks. M1 هو ظهور تغيير كبير في اتجاه الكمبيوتر المحمول وحوسبة سطح المكتب ، أكثر مما كان عليه iPhone. ويوضح هذا الاتساق في الابتكار من قبل شركة Apple كيف أن امتلاك رؤية كبرى والالتزام بها أمر مهم للغاية بالنسبة للشركة بدلاً من العمل لتحقيق مكاسب مالية قصيرة الأجل من خلال التركيز على ما يتم بيعه على الابتكار. تعتبر Intel مثالاً يحتذى به لهذا الأخير ، حيث تركز على تشكيلات Core بدلاً من Atom ، وهي معمارية صغيرة منخفضة الطاقة. تتبع الارتفاعات الكمية دائمًا البراعة النوعية ، وشركة Apple في طليعة هذه الأيديولوجية.