Chipy Apple M1: Święty Graal dla wizji Apple

Jabłko. Wiesz, że firma „zrobiła to” i jest molochem, gdy nazwa staje się czasownikiem (jak Google) lub gdy nazwa firmy staje się bardziej popularna niż rzecz, od której została nazwana, nawet jeśli powstała kilka tysięcy lat później były. To jest Apple.

Przy kapitalizacji rynkowej sięgającej 2 bilionów dolarów PKB tylko kilku krajów jest większy niż kapitalizacja rynkowa firmy. Gdyby Apple był krajem, znalazłby się w pierwszej dziesiątce, gdyby jego kapitalizacja rynkowa była traktowana jako PKB. Trudno sobie wyobrazić gigantyczne liczby, a wzorem do tego jest wycena Apple.

Liczby, wyceny i wartość pieniężna nigdy nie są samodzielnym atrybutem. Najczęściej jest wspierany przez silny zestaw rzeczy, które twórca pieniędzy zapewnia światu, popychając ludzkość do wyścigu w kierunku lepszego życia. A Apple, biorąc pod uwagę, jak długo przebywał na szczycie, nie jest od tego wyjątkiem.

Wizja Apple

Nie ma mowy o tym, że czyny mówią głośniej niż słowa. Przyjrzyjmy się kluczowym produktom Apple, które zrewolucjonizowały świat komputerów, jeden produkt po drugim:

1. iMac (1998): Dzięki świeżemu, jajowatemu wyglądowi komputery osobiste stały się „osobiste”.
2. iPod (2001): W świecie, w którym kasety i płyty CD były jedynym sposobem na słuchanie muzyki (nie licząc ówczesnych wątłych odtwarzaczy MP3), iPod przyszedł z obietnicą noszenia „1000 piosenek w kieszeni”.
3. iPhone (2007): Prawdopodobnie najbardziej rewolucyjny produkt w historii technologii, iPhone połączył „telefon, urządzenie komunikacyjne i przeglądarkę internetową” w jedno urządzenie, które można nosić w kieszeni; przewodzi nowej fali technologicznej smartfonów i komputerów kieszonkowych.
4. MacBook Air (2008): To symbolizuje żółtą kopertę, z której Steve Jobs wyjął kompletny laptop, taki, który można nosić ze sobą w czasach, gdy wielkie metalowe pudełka nazywano laptopami.

Nie trzeba wiele, aby poznać wzór tutaj, aby rozpoznać prawdziwą gwiazdę północy, którą Apple utrzymuje w polu widzenia podczas projektowania technologii.

Ma to na celu zmniejszenie śladu „komputerów” i uczynienie ich bardziej osobistymi, bardziej dostępnymi. Komputery mogą być wszystkim. Od maszyny, która zajmuje całe pomieszczenie, na biurku, po maszynę w kieszeni lub na nadgarstku.

W ten sposób osiągnęli status ilościowego molocha. Doskonalili swoje umiejętności jakościowe; rok po roku, produkt po produkcie.

Projekt CISC i zestaw instrukcji x86

Komputery pracują w zestawach instrukcji (myśl o tym jako o kodzie niskiego poziomu), które procesor wykonuje w cyklach. CISC, który jest akronimem dla Complex Instruction Set Computer, to metodologia projektowania procesora, która ma na celu połączenie kilku operacji niskiego poziomu, takich jak operacja arytmetyczna, ładowanie z pamięci i przechowywanie w pamięci; wszystko w jednej instrukcji, którą CPU może wykonać w jednym cyklu. x86 to zestaw instrukcji procesora, który jest kompatybilny z procesorami Intela, które są zgodne z taką konstrukcją procesora.

Jest to konstrukcja, która jest bardzo popularna w świecie laptopów i komputerów stacjonarnych od dziesięcioleci i nadal ma się dobrze, do tego stopnia, że ​​Intel miał silny monopol na branżę laptopów i komputerów stacjonarnych, dostarczając chipy niemal wszystkim producentom.

Ale jak mówi historia, zmiana jest jedyną stałą i to otoczenie, zarówno z technologicznego, jak i biznesowego punktu widzenia, musiało się zmienić.

Projekt RISC i pojawienie się chipów ARM

CISC był bardzo rewolucyjnym projektem, ale kładzie nacisk na wydajność instrukcji na program. Z drugiej strony RISC (co oznacza komputer o zredukowanym zestawie instrukcji) kładł nacisk na wydajność w cyklach na instrukcję. Mówiąc prosto, CISC osiągnął szybsze obliczenia, dodając więcej tranzystorów w sprzęcie procesora (który wymagał większej energii do działania), a RISC osiągnął to dzięki wydajnemu oprogramowaniu. (jak kompilatory lub kod) To zdecydowanie wymagało mniejszej liczby tranzystorów w sprzęcie, z którego zużywał mniej energii.

W tym miejscu pojawił się projekt chipów ARM. ARM (akronim od Acorn RISC Machine lub później nazwany Advanced RISC Machines) zaprojektował chipy zgodnie z projektem RISC. Byli w pobliżu, gdy projektowanie CISC i chipy Intel x86 były akceptowane jako norma; ale nie mogli ich zastąpić. Chipy ARM nie miały szans w starciu z chipami x86, choć były obiecujące. Jeden z inżynierów projektu pracujących nad projektami ARM zauważył pewnego dnia, że ​​chipy działają bez podłączonego zasilania. W rzeczywistości był zasilany przez wyciek z szyn zasilających prowadzących do układu I/O. To pokazuje, jak mniej energii potrzebowały te chipy do działania.

Ponieważ ARM oferuje takie korzyści, naturalne jest, że Intel, największy pojedynczy gracz na rynku chipów do laptopów i komputerów stacjonarnych, wskoczył na modę i wykorzystał projekt ARM do tworzenia własnych chipów. Ale Intel tego nie zrobił. Gdyby to zrobili, musieliby przekazać ARM sporą część tantiem, z których nie byli gotowi zrezygnować. Dlatego zainwestowali we własną mikroarchitekturę o niskim poborze mocy; chipy Atoma. Jednak biorąc pod uwagę fakt, że ich skład Core radził sobie tak dobrze, nie chcieli traktować priorytetowo składu Atom nad składem Core, który był ich dojną krową i ryzykował zabiciem go. Tak więc układy Atom powoli odeszły w przeszłość (co mogło utorować drogę na przyszłość), a Intel podwoił swoją linię Core. (tj. skupienie się na tym, co działa w teraźniejszości)

ARM w Apple

Biorąc pod uwagę niskie zużycie energii przez chipy ARM, doskonale pasuje to do północnej gwiazdy Apple: aby zmniejszyć zużycie komputerów. Jeśli chip zużywa mniej energii, potrzebuje mniej baterii do wyczerpania i może być bardziej „kieszonkowy”. Apple kupił PA Semi i zainwestował dużo w dalsze badania, które z roku na rok produkowały szybsze procesory nad projektem ARM. Firma Apple zaczęła od używania swojego krzemu na wszystkich swoich urządzeniach o niskim poborze mocy, takich jak iPhone'y, iPody, iPady i Apple Watch. Zrobili to, wdrażając projekty SoC, co oznacza System on Chip. SoC (oparty na architekturze ARM) łączy wszystkie główne różne komponenty komputera, takie jak pamięć RAM, I/O, bezprzewodowe w jednym chipie, redukując wąskie gardła i kosztowną wymianę informacji poprzez połączenia między tymi komponentami, gdyby nie były w jednym chipie . Jednak pod względem wydajności nadal nie był to alternatywny dla komputerów stacjonarnych procesor x86 i to było ich największym wyzwaniem.

Jednak z biegiem czasu Apple wciąż udoskonalało swój własny układ krzemowy oparty na ARM i jak pokazuje poniższy wykres, ich układ Bionic A13, który był używany w ofercie iPhone'a 11, był w rzeczywistości punktem zwrotnym, dzięki czemu jest potężniejszy niż najpotężniejszy Intel. Procesor klasy desktop.

W tym miejscu pojawiło się wąskie gardło chipów Intela, a nie tylko prognozy.

Chip M1 i pojawienie się potężnych komputerów ARM

Apple Silicon, oparty na architekturze ARM i wykorzystujący małą baterię, naprawdę zaczął dostarczać mocniejsze obliczenia niż chip, który do chłodzenia wymaga dedykowanego zasilacza o dużej mocy i innych systemów, takich jak wentylatory lub chłodzenie cieczą.

Ten bezprecedensowy postęp utorował drogę Apple do produkcji laptopów z własnymi chipami opartymi na Apple ARM na rynku chipów opartych na x86; aw listopadzie 2020 r. Apple wypuściło swoje zestawy laptopów z własnymi chipami opartymi na ARM, które nazwali Apple M1 Chip.

Jednakże, ponieważ ARM jest zupełnie inną architekturą niż x86, oprogramowanie kodowane dla maszyn x86 nie będzie działać na urządzeniach opartych na ARM. Czy to oznacza, że ​​Apple opracował laptopa, który nie obsługuje niczego, co jest obecne na rynku? Nie do końca. W tym miejscu do gry wchodzi Rosetta firmy Apple, ich środowisko tłumaczeniowe. Działa jako pośrednik między oprogramowaniem kodowanym na x86 a układami M1 opartymi na architekturze ARM.

Konsekwencje tego w świecie rzeczywistym są co najmniej oszałamiające. Ponieważ chip M1 jest w zasadzie SoC, większość kluczowych komponentów, takich jak GPU, Neural Engine, a nawet pamięć RAM, jest wbudowana w chip, co zmniejsza zużycie energii i zwiększa wydajność. Od niepamiętnych czasów firmy mogły ulepszyć jedno tylko poprzez sabotowanie drugiego. Zwiększona wydajność oznaczała zwiększone zużycie energii i krótszą żywotność baterii; natomiast dłuższa żywotność baterii oznaczała mniejszą wydajność. M1 przerwał tę pętlę, wyprzedzając konkurencję.

Lewis Hilsenteger z Unbox Therapy, słynnego kanadyjskiego kanału technicznego na YouTube, zademonstrował, w jaki sposób może wyeksportować zmontowane wideo z nowego MacBooka Air wyposażonego w układ M1 w prawie o połowę krótszym czasie niż w pełni wyposażony MacBook Pro z procesorem Intel, a Air nie ma nawet wentylatorów do chłodzenia chipa! Biorąc pod uwagę, że ten test został uruchomiony na oprogramowaniu, które zostało stworzone dla maszyn x86, a nie M1 opartego na ARM (dziękuję, Rosetta), jest to absolutne szaleństwo pod względem wydajności zarówno układu M1, jak i Rosetty jako silnika tłumaczącego. Możemy sobie tylko wyobrazić, jaka byłaby wydajność i wzrost baterii, gdy widzimy oprogramowanie, które zostało zakodowane dla chipów M1 opartych na ARM.

Teraz wiąże się to również z niewielkim wyzwaniem, z którym Apple musiałby się zmierzyć, wprowadzając chipy M1 w przyszłości. A to znaczy: zlecanie programistom niestandardowego opracowania wersji oprogramowania specjalnie dla M1 opartego na ARM. Biorąc pod uwagę giganta, jakim jest Apple, liczbę użytkowników komputerów stacjonarnych i laptopów Apple oraz fenomenalną wydajność chipów M1, nie powinno minąć dużo czasu, zanim programiści przeskoczą modę, zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że pochodzi od firmy słynącej z wiodącej roli rewolucje technologiczne konsekwentnie. Apple twierdzi, że okres przejściowy wynosi 2 lata. Do tego czasu Rosetta będzie pośrednikiem między oprogramowaniem x86 a opartym na ARM M1 i patrząc na jego wydajność, jestem pewien, że nikt nie będzie narzekał.

Stwierdzenie, że chipy M1 będą szokiem dla wszystkich producentów laptopów i Intela jako firmy, jest zaniżeniem tego, co nieuniknione. Dzięki dwóm kluczowym urządzeniom technologicznym, które obecnie większość nosi (np. laptopy/komputery stacjonarne i smartfony) działającym na tej samej architekturze procesora (ARM), zgodność między aplikacjami byłaby rzeczywistością i jest to jedno z systemem MacOS Big Sur, w którym działają aplikacje na iPadach i iPhone'ach może również działać na MacBookach. M1 to nadejście wielkiej zmiany w kierunku komputerów przenośnych i stacjonarnych, bardziej niż iPhone. Ta konsekwencja w innowacjach Apple pokazuje, jak ważne dla firmy jest posiadanie i pozostawanie wiernym wielkiej wizji, niż praca nad krótkoterminowymi zyskami pieniężnymi poprzez skupienie się na tym, co sprzedaje, a nie na innowacjach. Intel jest wzorem dla tych ostatnich, skupiając się na liniach Core zamiast Atom, ich mikroarchitekturze o niskim poborze mocy. Wzrosty ilościowe zawsze podążają za sprawnością jakościową, a Apple jest w awangardzie tej ideologii.